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Claims (33)

製造ラインマシンのためのモジュール式高フルエンス高繰返し率紫外線レーザシステムであって、
A)1)a)第1のレーザガスと、
b)放電領域を形成する、細長い間隔をあけて設けられた第1の電極対と、
を含む第1の放電室、
2)少なくとも2,000パルス/秒の範囲の繰返し率で作動する際に、各パルスの後で、放電によって生成された実質的に全てのイオンを、次のパルスの前に前記第1の放電領域から除去するために、前記第1の放電領域において前記第1のレーザガスの十分なガス速度を生成するためのガス循環手段、
3)前記第1のレーザガスからレーザガス温度を所望の範囲内に維持するために熱エネルギーを除去することができる熱交換器システム、
4)前記放電領域の直下流の位置で10mJを上回るパルスエネルギー及び1×10-6ワット/cm2を上回る平均パルス強度を生成するのに十分な電気パルスを、前記第1の電極対に供給するパルス出力システム、を備える200nm未満の波長で紫外線レーザ光を生成するためのレーザ源と、
B)パルスエネルギー密度を25×10-6J/cm3未満に低減するための少なくとも1つの結晶フッ素光学部品を有するパルスエネルギー密度低減光学部品と、
を備えることを特徴とするシステム。
A modular high fluence high repetition rate ultraviolet laser system for a production line machine,
A) 1) a) a first laser gas;
b) a first pair of spaced apart electrodes forming a discharge region;
A first discharge chamber comprising:
2) When operating at a repetition rate in the range of at least 2,000 pulses / second, after each pulse substantially all of the ions generated by the discharge are removed from the first discharge before the next pulse. Gas circulation means for generating a sufficient gas velocity of the first laser gas in the first discharge region for removal from the region;
3) a heat exchanger system capable of removing thermal energy from the first laser gas to maintain the laser gas temperature within a desired range;
4) Supply sufficient electrical pulses to the first electrode pair to generate a pulse energy greater than 10 mJ and an average pulse intensity greater than 1 × 10 −6 watts / cm 2 at a location immediately downstream of the discharge region. A laser source for generating ultraviolet laser light at a wavelength of less than 200 nm comprising:
B) a pulse energy density reducing optical component having at least one crystalline fluorine optical component for reducing the pulse energy density to less than 25 × 10 −6 J / cm 3 ;
A system comprising:
前記放電領域の直下流の前記レーザパルスは、1.8×106ワット/cm2を上回る平均パルス強度を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the laser pulse immediately downstream of the discharge region has an average pulse intensity greater than 1.8 × 10 6 watts / cm 2 . 前記パルスエネルギー密度低減光学部品は、フッ素ガスを含む封入室に封じ込まれた少なくとも1つの結晶フッ素光学部品を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the pulse energy density reducing optical component comprises at least one crystalline fluorine optical component enclosed in a containment chamber containing fluorine gas. 拡張器は、前記第1の放電室下流の下流側封入室に封じ込まれることを特徴とする請求項3に記載のシステム。   4. The system of claim 3, wherein the dilator is enclosed in a downstream containment chamber downstream of the first discharge chamber. 前記少なくとも1つの結晶フッ素光学部品は、少なくとも1つのプリズムビーム拡張器を備えることを特徴とする請求項3に記載のシステム。   The system of claim 3, wherein the at least one crystalline fluorine optical component comprises at least one prism beam expander. 前記フッ素ガスは、ガス混合体であり、前記混合体の0.1パーセント未満を占めることを特徴とする請求項3に記載のシステム。   The system of claim 3, wherein the fluorine gas is a gas mixture and occupies less than 0.1 percent of the mixture. 前記第1の放電領域において増幅用シード光を生成するための、第2の放電室及び光学部品を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system according to claim 1, further comprising a second discharge chamber and an optical component for generating amplification seed light in the first discharge region. 前記下流側封入室は、フッ素を含むパージガスでパージされることを特徴とする請求項4に記載のシステム。   The system according to claim 4, wherein the downstream enclosure is purged with a purge gas containing fluorine. 前記フッ素は、F2ガスの形態であることを特徴とする請求項8に記載のシステム。 The fluorine system according to claim 8, characterized in that it is in the form of F 2 gas. 前記フッ素は、フッ素を含むガス分子化合物の形態であることを特徴とする請求項8に記載のシステム。   9. The system of claim 8, wherein the fluorine is in the form of a gas molecular compound that includes fluorine. 前記分子化合物は、NH4F.HF、SF6、CCl3F、C2C124、SiF4、SF4、NF3、及びCOF2から成るグループから選択されることを特徴とする請求項8に記載のシステム。 The molecular compound is NH 4 F.I. HF, SF 6, CCl 3 F , C 2 C1 2 F 4, SiF 4, SF 4, NF 3, and the system of claim 8 that wherein is selected from the group consisting of COF 2. 前記分子化合物は、SiF4であることを特徴とする請求項11に記載のシステム。 The system according to claim 11, wherein the molecular compound is SiF 4 . 前記SiF4は、ヘリウムと一緒に混合体に含有され、前記SiF4濃度は、1.0ppm又はそれ以上であることを特徴とする請求項12に記載のシステム。 The SiF 4 is contained in the mixture with helium, the SiF 4 concentration system according to claim 12, characterized in that 1.0ppm or more. 前記結晶フッ素光学部品は、強い紫外線レーザパルスによって引き起こされる表面損傷を防ぐための保護被覆を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the crystalline fluorine optical component comprises a protective coating to prevent surface damage caused by intense ultraviolet laser pulses. 前記被覆は、トラップされたフッ素原子を含むことを特徴とする請求項14に記載のシステム。   The system of claim 14, wherein the coating comprises trapped fluorine atoms. 前記被覆は、酸化フッ素珪素から成ることを特徴とする請求項14に記載のシステム。   The system of claim 14, wherein the coating comprises fluorine silicon oxide. 前記結晶フッ素光学部品は、第1の面がフッ素ガスに晒され、第2の表面はフッ素ガスに晒されず、前記保護被覆は、前記第2の表面に施され、前記第1の面には施されないことを特徴とする請求項14に記載のシステム。   In the crystalline fluorine optical component, the first surface is exposed to fluorine gas, the second surface is not exposed to fluorine gas, the protective coating is applied to the second surface, and the first surface is exposed to the first surface. The system according to claim 14, wherein the system is not applied. 前記結晶フッ素光学部品は、MgF2から成ることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the crystalline fluorine optical component comprises MgF 2 . 前記少なくとも1つの結晶フッ素光学部品は、レーザチャンバ窓ハウジング内に配置されているCaF2プリズムビーム拡張器を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the at least one crystalline fluorine optical component comprises a CaF 2 prism beam expander disposed within a laser chamber window housing. 前記パルスエネルギー密度低減光学部品は、前記第1の放電領域の第1の端部近傍に前記シード光を集束させるための光学部品を備え、前記放電領域を通って最終パスで増幅されながら拡張されるビームを生成するようになっていることを特徴とする請求項7に記載のシステム。   The pulse energy density reducing optical component includes an optical component for focusing the seed light in the vicinity of the first end of the first discharge region, and is expanded while being amplified in the final pass through the discharge region. The system of claim 7, wherein the system is adapted to generate a beam. 前記少なくとも1つの結晶フッ素光学部品は、ビーム断面を4倍に拡大するための2プリズムCaF2ビーム拡張器を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the at least one crystalline fluorine optical component comprises a two-prism CaF 2 beam expander for enlarging the beam cross section by a factor of four. 前記システムは、少なくとも1つのCaF2結晶窓カットを備え、レーザ光が<100>、<010>、又は<001>方向に沿って前記窓を横切るようになっており、前記窓は、偏光面が<100>、<010>、又は<001>方向の1つと平行であるようにクロックされていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system comprises at least one CaF 2 crystal window cut such that laser light traverses the window along a <100>, <010>, or <001> direction, the window having a polarization plane 2. The system of claim 1, wherein is clocked to be parallel to one of the <100>, <010>, or <001> directions. 前記第1の放電領域を出射する前記レーザ光を操作するために利用される全てのCaF2及びMgF2光学部品は、取り付け前にクロック位置の関数としてその複屈折を決定するためにクロックされ、前記レーザ光の偏光回転が最小になるように選択された位置に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 All CaF 2 and MgF 2 optical components used to manipulate the laser light exiting the first discharge region are clocked to determine their birefringence as a function of clock position prior to installation, The system according to claim 1, wherein the system is mounted at a position selected so as to minimize polarization rotation of the laser light. 少なくとも1つのTIR回転プリズムと少なくとも1つのビーム反転プリズムとを更に備え、各々は、前記レーザ光が<100>、<010>、又は<001>方向の結晶軸に沿って2つの方向で前記少なくとも1つのTIR回転プリズム及びビーム反転プリズムの各々を横切るように配向されていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   At least one TIR rotating prism and at least one beam reversing prism, each of which has the laser light in at least two directions along a crystal axis in a <100>, <010>, or <001> direction. The system of claim 1, wherein the system is oriented across each of a TIR rotating prism and a beam reversing prism. 前記パルス伸張器は、ビーム分割器と、2つは集束ミラーであり2つは視準ミラーである4つミラーとを備えることを特徴とする請求項7に記載のシステム。   8. The system of claim 7, wherein the pulse stretcher comprises a beam splitter and four mirrors, two focusing mirrors and two collimating mirrors. 前記ビーム分割器は、(100)、(010)、(001)結晶面に平行な前面及び後面カットを有するCaF2であり、前記ビーム分割器は、前記ビーム分割器を横切るレーザ光の各々の部分の伝搬面が(100)、(010)、又は(001)結晶面に平行に前記ビーム分割器を横切るように配向されることを特徴とする請求項25に記載のシステム。 The beam splitter is CaF 2 having front and rear cuts parallel to the (100), (010), (001) crystal planes, and the beam splitter is each of the laser light that traverses the beam splitter. 26. The system of claim 25, wherein a partial propagation plane is oriented across the beam splitter parallel to a (100), (010), or (001) crystal plane. 前記第2の放電室で生成されたレーザ光のスペクトル帯域幅を狭くするための線幅狭小化ユニットを更に備え、前記線幅狭小化ユニットは、多重プリズムビーム拡張器を備え、前記多重プリズムビーム拡張器内の各々のプリズムは、(100)、(010)、又は(001)結晶面の少なくとも1つの表面カットを備え、前記第2の放電室から線幅狭小化格子に向かって横切るレーザ光が前記(100)、(010)、又は(001)面に対してほぼ垂直にプリズムを出ていくように配向されることを特徴とする請求項7に記載のシステム。   The apparatus further comprises a line width narrowing unit for narrowing a spectral bandwidth of the laser light generated in the second discharge chamber, the line width narrowing unit comprising a multiple prism beam expander, and the multiple prism beam. Each prism in the dilator comprises at least one surface cut of a (100), (010), or (001) crystal plane and traverses from the second discharge chamber toward the line narrowing grating 8. The system of claim 7, wherein is oriented to exit the prism substantially perpendicular to the (100), (010), or (001) plane. 前記第1の放電室は、最小の偏光回転をもたらすクロック位置を決定するためにクロックされる、CカットMgF2から成る窓を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the first discharge chamber comprises a window of C-cut MgF 2 that is clocked to determine a clock position that results in minimal polarization rotation. 少なくとも1つの単軸複屈折結晶プリズムを更に備え、前記プリズムのC軸は、前記入射ビーム方向が前記C軸と直交するように配向され、前記入射ビームの偏光状態は、前記プリズムの入射面に対してP−偏光又はS−偏光されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The prism further includes at least one uniaxial birefringent crystal prism, and the C-axis of the prism is oriented so that the incident beam direction is orthogonal to the C-axis, and the polarization state of the incident beam is on the incident surface of the prism. The system of claim 1, wherein the system is P-polarized or S-polarized. レーザ光コヒーレンスを低減するためのビームプロファイルフリップ手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, further comprising beam profile flip means for reducing laser light coherence. 前記結晶フッ素光学部品の少なくとも1つは、UV劣化を受ける劣化性材料に接触する表面に施されるUV遮光性保護被覆を備え、前記保護被覆は、前記劣化性材料をUV照射から保護することを特徴とする請求項1に記載のシステム。   At least one of the crystalline fluorine optical components comprises a UV light-blocking protective coating applied to a surface in contact with the degradable material subject to UV degradation, the protective coating protecting the degradable material from UV irradiation The system according to claim 1. 前記保護被覆は、Al23、SCO2から成るグループから選択され、前記劣化性材料は、エポキシ樹脂又はOリングであることを特徴とする請求項31に記載のシステム。 Said protective coating is selected from the group consisting of Al 2 O 3, SCO 2, The system of claim 31 wherein the degradable material, characterized in that an epoxy resin or O-ring. 光学素子に取り付けられた熱電対を備える光学部品モニタを更に備え、前記光学部品の異常な温度上昇を検出することによって光学素子不良を検出するようになっていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The optical element monitor having a thermocouple attached to the optical element is further provided, and an optical element defect is detected by detecting an abnormal temperature rise of the optical part. The described system.
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