JP2000216459A - 真空紫外光用の光学部品 - Google Patents
真空紫外光用の光学部品Info
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- JP2000216459A JP2000216459A JP11015485A JP1548599A JP2000216459A JP 2000216459 A JP2000216459 A JP 2000216459A JP 11015485 A JP11015485 A JP 11015485A JP 1548599 A JP1548599 A JP 1548599A JP 2000216459 A JP2000216459 A JP 2000216459A
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Lasers (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 潮解性、へき開性がなく加工が容易であり、
しかも高耐久な真空紫外光用の光学部品を作る。 【解決手段】 LiCaAlF6又はLiSrAlF6か
らなる結晶で真空紫外光用の光学部品を作る。
しかも高耐久な真空紫外光用の光学部品を作る。 【解決手段】 LiCaAlF6又はLiSrAlF6か
らなる結晶で真空紫外光用の光学部品を作る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外光用の光
学部品に関し、マイクロプロセッサ、メモリ、システム
LSI、イメージセンサ、発光素子、表示素子等の半導
体装置の作製に用いられるレーザー発振器及び露光装置
用の光学部品に関するものである。
学部品に関し、マイクロプロセッサ、メモリ、システム
LSI、イメージセンサ、発光素子、表示素子等の半導
体装置の作製に用いられるレーザー発振器及び露光装置
用の光学部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置作製用のホトリソグラフィー
などレーザー加工の分野では、紫外光を利用することが
多くなってきている。それに伴ない、レンズ、プリズ
ム、ハーフミラー、窓材等の光学部品に用いられる硝材
においても、石英ガラス以外の硝材が望まれるようにな
ってきている。
などレーザー加工の分野では、紫外光を利用することが
多くなってきている。それに伴ない、レンズ、プリズ
ム、ハーフミラー、窓材等の光学部品に用いられる硝材
においても、石英ガラス以外の硝材が望まれるようにな
ってきている。
【0003】波長が0.2nm〜200nmの光、所謂
真空紫外光に対しては、石英ガラス以外の光学部品硝材
として、フッ化カルシウム(CaF2)やフッ化リチウ
ム(LiF)が知られている。
真空紫外光に対しては、石英ガラス以外の光学部品硝材
として、フッ化カルシウム(CaF2)やフッ化リチウ
ム(LiF)が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フッ化
リチウムは潮解性、へき開性が高く、各種光学部品に加
工することが難しい。
リチウムは潮解性、へき開性が高く、各種光学部品に加
工することが難しい。
【0005】一方、フッ化カルシウムは潮解性がやや低
くなるものの依然として高い潮解性をもつことにかわり
なく、又へき開性も高い為に、各種光学部品に加工する
ことが決して容易ではない。
くなるものの依然として高い潮解性をもつことにかわり
なく、又へき開性も高い為に、各種光学部品に加工する
ことが決して容易ではない。
【0006】又、これらの硝材は、エキシマレーザー光
等の高エネルギー光を繰返し照射すると、内部透過率が
減少してしまうことがあり、高耐久の光学部品にするに
は未だ改善すべき点が多い。
等の高エネルギー光を繰返し照射すると、内部透過率が
減少してしまうことがあり、高耐久の光学部品にするに
は未だ改善すべき点が多い。
【0007】以上のとおりフッ化リチウムやフッ化カル
シウムといった硝材を加工して得られた光学部品は潮解
性、へき開性、耐久性の点で未だ十分なものとはいえな
いのが現実である。
シウムといった硝材を加工して得られた光学部品は潮解
性、へき開性、耐久性の点で未だ十分なものとはいえな
いのが現実である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、潮解
性、へき開性がなく、加工が容易な真空紫外光用の光学
部品を提供することにある。
性、へき開性がなく、加工が容易な真空紫外光用の光学
部品を提供することにある。
【0009】本発明の別の目的は、高い耐久性を呈する
真空紫外光用の光学部品、レーザー発振器、露光装置を
提供することにある。
真空紫外光用の光学部品、レーザー発振器、露光装置を
提供することにある。
【0010】本発明は、LiCaAlF6(LiCAF
と呼ぶこともある)又はLiSrAlF6(LiSAF
と呼ぶこともある)からなる結晶を母材とする真空紫外
光用の光学部品に特徴がある。
と呼ぶこともある)又はLiSrAlF6(LiSAF
と呼ぶこともある)からなる結晶を母材とする真空紫外
光用の光学部品に特徴がある。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、化学合成したLiCaA
lF6及びLiSrAlF6の結晶の内部透過率特性とL
iFの内部透過率特性とを示す。注目すべきはLiCa
AlF6及びLiSrAlF6の吸収端である。LiSr
AlF6の透過率が激減する波長(吸収端)は約116
nmであり、LiCaAlF6では約112nmであ
る。ここに挙げたデータでは、150nm〜200nm
の真空紫外光に対する内部透過率は十分な値ではない
が、LiFの吸収端が約138nmであることから考え
ると、LiCaAlF6及びLiSrAlF6は潜在的に
真空紫外域においてLiFよりも内部透過率が高くなる
潜在能力を有するものと予測できる。
lF6及びLiSrAlF6の結晶の内部透過率特性とL
iFの内部透過率特性とを示す。注目すべきはLiCa
AlF6及びLiSrAlF6の吸収端である。LiSr
AlF6の透過率が激減する波長(吸収端)は約116
nmであり、LiCaAlF6では約112nmであ
る。ここに挙げたデータでは、150nm〜200nm
の真空紫外光に対する内部透過率は十分な値ではない
が、LiFの吸収端が約138nmであることから考え
ると、LiCaAlF6及びLiSrAlF6は潜在的に
真空紫外域においてLiFよりも内部透過率が高くなる
潜在能力を有するものと予測できる。
【0012】しかも、図1に示した結晶は、不純物のコ
ンタミネーションを積極的に防止することなく作製した
ものなので、結晶成長環境を最適化すれば150nm〜
2000nmの吸収はより一層減るであろう。
ンタミネーションを積極的に防止することなく作製した
ものなので、結晶成長環境を最適化すれば150nm〜
2000nmの吸収はより一層減るであろう。
【0013】LiCaAlF6結晶は、同組成の天然鉱
物がコルキライト(Colquiriite)として知
られるものである。
物がコルキライト(Colquiriite)として知
られるものである。
【0014】LiCaAlF6結晶にCrやCeをドー
プしたものは、発振波長が真空紫外域より十分に長い波
長の光を放出する固体レーザーのレーザー媒質として使
用されている。詳しくは、第29回結晶成長国内会議第
25巻第3号(1998年7月)第A131頁、第45
回応用物理学関係連合講演会講演予稿集(1998年3
月)30A−YN−4、オプティックスレターズ第22
巻第13号(1997年7月1日)第994−996頁
(OPTICS LETTERS/Vol.22,N
o.13/July1,1997,pp994−99
6)や特許第2690815号公報や特開平9−590
92号公報や米国特許4811349号公報を参照され
たい。
プしたものは、発振波長が真空紫外域より十分に長い波
長の光を放出する固体レーザーのレーザー媒質として使
用されている。詳しくは、第29回結晶成長国内会議第
25巻第3号(1998年7月)第A131頁、第45
回応用物理学関係連合講演会講演予稿集(1998年3
月)30A−YN−4、オプティックスレターズ第22
巻第13号(1997年7月1日)第994−996頁
(OPTICS LETTERS/Vol.22,N
o.13/July1,1997,pp994−99
6)や特許第2690815号公報や特開平9−590
92号公報や米国特許4811349号公報を参照され
たい。
【0015】本発明においては、LiCaAlF6及び
LiSrAlF6結晶を用いて、真空紫外光用で非固体
レーザー媒質の光学部品を作製するものである。特に、
固体レーザーのレーザー媒質とは異なりCeやCrをド
ープすることなく合成した結晶を用いることが好ましい
ものである。
LiSrAlF6結晶を用いて、真空紫外光用で非固体
レーザー媒質の光学部品を作製するものである。特に、
固体レーザーのレーザー媒質とは異なりCeやCrをド
ープすることなく合成した結晶を用いることが好ましい
ものである。
【0016】こうして得られたレンズを各種組み合わせ
れば、エキシマレーザー、特にArFエキシマレーザー
に適した光学系を構成できる。特に、エキシマレーザー
光源とフッ化物結晶からなるレンズを有する光学系と、
被露光体(ワーク)としての基板を移動させ得るステー
ジとを組み合わせて、露光装置を構成できる。
れば、エキシマレーザー、特にArFエキシマレーザー
に適した光学系を構成できる。特に、エキシマレーザー
光源とフッ化物結晶からなるレンズを有する光学系と、
被露光体(ワーク)としての基板を移動させ得るステー
ジとを組み合わせて、露光装置を構成できる。
【0017】(露光装置)以下では、本発明の光学物品
が用いられた露光装置について説明する。
が用いられた露光装置について説明する。
【0018】露光装置としては、レンズ光学系を用いた
縮小投影露光装置、レンズ式等倍投影露光装置が挙げら
れる。
縮小投影露光装置、レンズ式等倍投影露光装置が挙げら
れる。
【0019】特に、ウエハー全面を露光するために、ウ
エハーの1小区画(フィールド)を露光してはウエハー
を1ステップ移動させて隣の1フィールドを露光する、
ステップ・アンド・リピート方式を採用したステッパー
が望ましい。勿論、マイクロスキャン方式の露光装置に
も好適に用いられる。
エハーの1小区画(フィールド)を露光してはウエハー
を1ステップ移動させて隣の1フィールドを露光する、
ステップ・アンド・リピート方式を採用したステッパー
が望ましい。勿論、マイクロスキャン方式の露光装置に
も好適に用いられる。
【0020】図2に本発明の露光装置の構成概略図を示
す。同図において21は照明光源部であり、22は露光
機構部であり、21,22は別個独立に構成されてい
る。即ち両者は物理的に分離状態にある。23は照明光
源で、例えばエキシマレーザのような高出力の大型光源
である。24はミラーであり、25は凹レンズ、26は
凸レンズであり、25,26はビームエキスパンダーと
しての役割を持っており、レーザのビーム径をおおよそ
オプティカルインテグレータの大きさに拡げるものであ
る。27はミラーであり、28はレチクル上を均一に照
明するためのオプティカルインテグレータである。照明
光源部21はレーザ23からオプティカルインテグレー
タ28までで構成されている。29はミラーであり、3
0はコンデンサレンズでオプティカルインテグレータ2
8を発した光束をコリメートする。31は回路パターン
が描かれているレチクル、31aはレチクルを吸着保持
するレチクルホルダ、32はレチクルのパターンを投影
する投影光学系、33は投影レンズ32においてレチク
ル31のパターンが焼付けられるウエハである。34は
XYステージでありウエハ33を吸着保持し、かつステ
ップアンドリピートで焼付けを行う際にXY方向に移動
する。35は露光装置の定盤である。
す。同図において21は照明光源部であり、22は露光
機構部であり、21,22は別個独立に構成されてい
る。即ち両者は物理的に分離状態にある。23は照明光
源で、例えばエキシマレーザのような高出力の大型光源
である。24はミラーであり、25は凹レンズ、26は
凸レンズであり、25,26はビームエキスパンダーと
しての役割を持っており、レーザのビーム径をおおよそ
オプティカルインテグレータの大きさに拡げるものであ
る。27はミラーであり、28はレチクル上を均一に照
明するためのオプティカルインテグレータである。照明
光源部21はレーザ23からオプティカルインテグレー
タ28までで構成されている。29はミラーであり、3
0はコンデンサレンズでオプティカルインテグレータ2
8を発した光束をコリメートする。31は回路パターン
が描かれているレチクル、31aはレチクルを吸着保持
するレチクルホルダ、32はレチクルのパターンを投影
する投影光学系、33は投影レンズ32においてレチク
ル31のパターンが焼付けられるウエハである。34は
XYステージでありウエハ33を吸着保持し、かつステ
ップアンドリピートで焼付けを行う際にXY方向に移動
する。35は露光装置の定盤である。
【0021】露光機構部22は、照明光学系の一部であ
るミラー29から定盤35までで構成されている。36
は、TTLアライメントに用いられるアライメント手段
である。通常露光装置は、この他にオートフォーカス機
構、ウエハー搬送機構等々によって構成されこれらも露
光機構部22に含まれる。
るミラー29から定盤35までで構成されている。36
は、TTLアライメントに用いられるアライメント手段
である。通常露光装置は、この他にオートフォーカス機
構、ウエハー搬送機構等々によって構成されこれらも露
光機構部22に含まれる。
【0022】図3は、本発明の露光装置に用いられる光
学物品の一例であり、図8に示す露光装置の投影光学系
に用いられるレンズである。このレンズアセンブリはL
1〜L11の11枚のレンズをお互いに接着することなく
組みあわせて構成されている。そして、本発明の光学物
品は、図2、図3に示すレンズやミラーとして、或いは
不図示ではあるが、ミラー式露光装置のミラーやレンズ
として用いられる。より好ましくは、レンズ又はミラー
の表面に反射防止膜または増反射膜を設けるとよい。
学物品の一例であり、図8に示す露光装置の投影光学系
に用いられるレンズである。このレンズアセンブリはL
1〜L11の11枚のレンズをお互いに接着することなく
組みあわせて構成されている。そして、本発明の光学物
品は、図2、図3に示すレンズやミラーとして、或いは
不図示ではあるが、ミラー式露光装置のミラーやレンズ
として用いられる。より好ましくは、レンズ又はミラー
の表面に反射防止膜または増反射膜を設けるとよい。
【0023】また本発明のフッ化物結晶からなる光学部
品は、プリズムやエタロンとして使用することが出来
る。
品は、プリズムやエタロンとして使用することが出来
る。
【0024】図4(a)と(b)は本発明の光学部晶を
用いたエキシマレーザー発振器の構成を模式的に表した
図である。
用いたエキシマレーザー発振器の構成を模式的に表した
図である。
【0025】図4(a)が示すエキシマレーザー発振器
は、エキシマレーザーを発光させ共振させるための2つ
の窓材を有する共振器83と、該共振器83から出たエ
キシマレーザーを絞る絞り穴82と、エキシマレーザー
の波長を単波長化させるためのプリズム84と、エキシ
マレーザーを反射させるための反射鏡81とから構成さ
れる。
は、エキシマレーザーを発光させ共振させるための2つ
の窓材を有する共振器83と、該共振器83から出たエ
キシマレーザーを絞る絞り穴82と、エキシマレーザー
の波長を単波長化させるためのプリズム84と、エキシ
マレーザーを反射させるための反射鏡81とから構成さ
れる。
【0026】また図4(b)が示すエキシマレーザー発
振器は、エキシマレーザーを発光させ共振させるための
共振器83と、該共振器83から出たエキシマレーザー
を絞る絞り穴82と、エキシマレーザーの波長を単波長
化させるためのエタロン85と、エキシマレーザー光を
反射させるための反射鏡81とから構成される。
振器は、エキシマレーザーを発光させ共振させるための
共振器83と、該共振器83から出たエキシマレーザー
を絞る絞り穴82と、エキシマレーザーの波長を単波長
化させるためのエタロン85と、エキシマレーザー光を
反射させるための反射鏡81とから構成される。
【0027】本発明のフッ化物結晶からなる光学物晶を
プリズムやエタロンとして装置内に設けたエキシマレー
ザ光発振器は前記プリズムやエタロンを介してエキシマ
レーザーの波長をより狭くすることが出来、言い換えれ
ばエキシマレーザーを単波長化することが出来る。この
時結晶のC軸をレーザーの光軸と一致させるとよい。
プリズムやエタロンとして装置内に設けたエキシマレー
ザ光発振器は前記プリズムやエタロンを介してエキシマ
レーザーの波長をより狭くすることが出来、言い換えれ
ばエキシマレーザーを単波長化することが出来る。この
時結晶のC軸をレーザーの光軸と一致させるとよい。
【0028】この露光装置を用いて、エキシマレーザー
光をレチクルのパターンを介して基板上の光増感型レジ
ストに照射すれば、形成すべきパターンに対応した潜像
が形成できる。
光をレチクルのパターンを介して基板上の光増感型レジ
ストに照射すれば、形成すべきパターンに対応した潜像
が形成できる。
【0029】図5に本発明による汎用的な形状の光学部
品1を示す。
品1を示す。
【0030】(a)の場合、光の出/入射の光軸を本発
明のフッ化物結晶C軸と一致させるように、C軸を法線
とする平面2をもつ円盤状に光学部品が加工されてい
る。レーザー発振器の窓材として用いる場合(b)に
は、平面3の法線とC軸とのなす角をブリュースター角
に合わせてずらせばよい。
明のフッ化物結晶C軸と一致させるように、C軸を法線
とする平面2をもつ円盤状に光学部品が加工されてい
る。レーザー発振器の窓材として用いる場合(b)に
は、平面3の法線とC軸とのなす角をブリュースター角
に合わせてずらせばよい。
【0031】
【実施例】粉末状のフッ化リチウム(LiF)、フッ化
カルシウム(CaF2)、フッ化アルミニウム(Al
F3)を同じモル比で混合し、白金製のるつぼに収容し
た。
カルシウム(CaF2)、フッ化アルミニウム(Al
F3)を同じモル比で混合し、白金製のるつぼに収容し
た。
【0032】るつぼを1000℃まで加熱・昇温させ
て、上記3種のフッ化物を融解させた。
て、上記3種のフッ化物を融解させた。
【0033】るつぼ内の融解した原料にLiCaAlF
6の種結晶を接触させ、該種結晶を徐々に引き上げるこ
とによりLiCaAlF6単結晶を成長させた。
6の種結晶を接触させ、該種結晶を徐々に引き上げるこ
とによりLiCaAlF6単結晶を成長させた。
【0034】成長したLiCaAlF6結晶のインゴッ
ドをスライス、研磨して、C軸が法線になるような平面
をもつ円盤状の物品を得た。
ドをスライス、研磨して、C軸が法線になるような平面
をもつ円盤状の物品を得た。
【0035】同様に上記インゴッドから内部透過率測定
用のサンプル)20mm径80mm厚さの試料を作製し
た。
用のサンプル)20mm径80mm厚さの試料を作製し
た。
【0036】該試料の内部透過率を測定した後、その試
料にガンマ線を線量1×105R/時間で1時間照射し
た後再び内部透過率を測定した。これらの結果を図6に
示す。又、ArFエキシマレーザー光を照射しても劣化
することはなく、好適な透過特性を示した。
料にガンマ線を線量1×105R/時間で1時間照射し
た後再び内部透過率を測定した。これらの結果を図6に
示す。又、ArFエキシマレーザー光を照射しても劣化
することはなく、好適な透過特性を示した。
【0037】(比較例)フッ化カルシウム粉末をカーボ
ンるつぼに収容し、融解させたフッ化カルシウム原料に
フッ化カルシウム種結晶を接触させ、引き上げることに
よりフッ化カルシウム結晶インゴッドを得た。
ンるつぼに収容し、融解させたフッ化カルシウム原料に
フッ化カルシウム種結晶を接触させ、引き上げることに
よりフッ化カルシウム結晶インゴッドを得た。
【0038】インゴッドから上記実施例同様に内部透過
率測定用の試料(比較試料)を作製し、内部透過率を測
定した。その後、ガンマ線を同線量1時間照射した後、
内部透過率を測定したその結果を図6に併せて示す。
率測定用の試料(比較試料)を作製し、内部透過率を測
定した。その後、ガンマ線を同線量1時間照射した後、
内部透過率を測定したその結果を図6に併せて示す。
【0039】ガンマ線照射による内部透過率の減少が激
しい硝材は、ArFエキシマレーザー光を繰返し照射し
た場合にも内部透過率低下が激しい。よってこれらの相
関より、ガンマ線の照射による耐久加速試験によって、
耐久性の評価が可能である。
しい硝材は、ArFエキシマレーザー光を繰返し照射し
た場合にも内部透過率低下が激しい。よってこれらの相
関より、ガンマ線の照射による耐久加速試験によって、
耐久性の評価が可能である。
【0040】不図示ではあるが、ふっ化カルシウムのガ
ンマ線照射前の内部透過率は実施例のLiCaAlF6
結晶とほぼ似た特性を示していたので、本実施例により
LiCaAlF6結晶は耐久性に優れた硝材であると言
える。
ンマ線照射前の内部透過率は実施例のLiCaAlF6
結晶とほぼ似た特性を示していたので、本実施例により
LiCaAlF6結晶は耐久性に優れた硝材であると言
える。
【0041】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明によれば、
加工が容易で高耐久性の真空紫外光用の光学部品、レー
ザー発振器、露光装置を提供することができる。
加工が容易で高耐久性の真空紫外光用の光学部品、レー
ザー発振器、露光装置を提供することができる。
【図1】LiCaAlF6、LiSrAlF6、LiFの
分光特性を示す図。
分光特性を示す図。
【図2】本発明の光学部品を用いた露光装置を示す模式
図。
図。
【図3】本発明の光学部品を用いた光学系を示す摸式
図。
図。
【図4】本発明の光学部品を用いたレーザー発振器を示
す摸式図。
す摸式図。
【図5】本発明の光学部品を示す図。
【図6】ガンマ線照射前後のLiCaAlF6結晶の分
光特性を示す図。
光特性を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 3/225 H01S 3/223 E (72)発明者 宮澤 良和 茨城県取手市白山7丁目5番16号株式会社 オプトロン内 Fターム(参考) 2H097 BA02 BA10 CA13 LA10 4G077 AA02 AB04 BE02 GA06 HA01 5F046 BA03 CA04 CA08 CB02 CB12 CB23 CB25 DA01 5F071 AA06 FF07 JJ03
Claims (9)
- 【請求項1】 LiCaAlF6又はLiSrAlF6か
らなる結晶を母材とする真空紫外光用の光学部品。 - 【請求項2】 前記結晶は、ノンドープのLiCaAl
F6又はLiSrAlF6からなる請求項1記載の真空紫
外光用の光学部品。 - 【請求項3】 前記母材は、前記結晶のC軸を法線とす
る平面又は、使用時の光軸がC軸と一致するように形成
された平面を有する請求項1記載の真空紫外光用の光学
部品。 - 【請求項4】 前記結晶の吸収端は120nm以下であ
る請求項1記載の真空紫外光用の光学部品。 - 【請求項5】 前記光学部品は、レンズ、プリズム、ハ
ーフミラー、窓材から選択されるいずれか一つである請
求項1記載の光学部品。 - 【請求項6】 請求項1記載の光学部品を窓材として用
いたレーザー発振器。 - 【請求項7】 前記レーザー発振器は、ArFエキシマ
レーザー発振器又はF2エキシマレーザー発振器である
請求項6記載のレーザー発振器。 - 【請求項8】 前記レーザー発振器と光学系とを有する
露光装置。 - 【請求項9】 請求項1記載の光学部品を有する光学系
と、レーザー発振器と、ワークを保持する保持手段と、
を具備する露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11015485A JP2000216459A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 真空紫外光用の光学部品 |
Applications Claiming Priority (1)
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