(57)【要約】【課題】約4,000Hz又はそれを超えるパルス速度及び約5mJ又はそれを超えるパルスエネルギーで高品質パルスレーザビームを生成する。【解決手段】2つの個別の放電室が設けられ、その一方は、超狭帯域種ビームを生成する主発振器の一部であり、この種ビームは第2の放電室内で増幅される。これらの放電室は、主発振器の波長パラメータの個別最適化及び増幅室のパルスエネルギーパラメータの最適化を可能にするように、個別に制御することができる。好適な実施形態は、MOPAとして構成され、特に集積回路パターン転写用の光源用として設計されたArFエキシマレーザシステムである。好適なMOPA実施形態では、各々の室は、パルス間で約0.25ミリ秒未満の時間で放電領域から残存物を除去することによって、4,000Hz又はそれを超えるパルス速度にて動作し得るガス流を作り出す単一の横流ファンを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超狭帯域２室式高反復率のガス放電型レーザシステムであって、
Ａ）１）ａ）第１のレーザガスと、
ｂ）第１の放電領域を形成する、各々細長形状で間隔を空けて設けられた第１の電極対とを備える第１の放電室、
２）毎秒４０００パルス又はそれ以上の範囲の反復率で動作する時に、各パルスの直後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次のパルスに先立ち前記第１の放電領域から除去し得る前記第１の放電領域における前記第１のレーザガスのガス速度を作り出す第１のファン、
３）前記第１のレーザガスから、少なくとも１６ｋｗの熱エネルギーを除去することができる第１の熱交換装置、
４）前記第１の放電室で生成された光パルスのスペクトル帯域幅を狭小化するための線幅狭小化ユニットを備える第１のレーザユニットと、
Ｂ）１）ａ）第２のレーザガスと、
ｂ）第２の放電領域を形成する、各々細長形状で間隔を空けて設けられた第２の電極対とを備える第２の放電室、
２）毎秒４０００パルス又はそれ以上の範囲の反復率で動作する時に、各パルスの直後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次のパルスに先立ち前記第２の放電領域から除去し得る前記第２の放電領域における前記第２のレーザガスのガス速度を作り出す第２のファン、及び
３）前記第２のレーザガスから、少なくとも１６ｋｗの熱エネルギーを除去することができる第２の熱交換装置とを備える第２のレーザユニットと、
Ｃ）約４，０００パルスの反復率で約５ｍＪの範囲内に正確に制御されたパルスエネルギーを持つレーザパルスを生成し得る電気パルスを、前記第１の電極対と前記第２の電極対に供給するようにしたパルス電力装置と、
Ｄ）前記２室式のレーザシステムによって生成されたレーザ出力パルスのパルスエネルギー、波長、及び帯域幅を測定するとともに、フィードバック制御方式で前記レーザ出力パルスを制御するためのレーザビーム測定・制御装置とを備えたことを特徴とするレーザシステム。
【請求項２】
前記第１のレーザユニットは、主発振器として構成されるとともに、前記第２のレーザユニットは、電力増幅器として構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記レーザガスは、アルゴン、弗化物、及びネオンを含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項４】
前記レーザガスは、クリプトン、弗化物、及びネオンを含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記レーザガスは、弗化物と、ネオン、ヘリウム、又は、ネオンとヘリウムとの混合物から成るグループから選択されたバッファガスとを含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項６】
前記電力増幅器は、前記第２の放電領域を通る２つのビーム通路に使用されるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項７】
前記第１の放電室から独立している第１のレーザユニットの共振空洞光学部品を支持するための光学テーブルを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項８】
前記光学テーブルは、全体的にＵ字状であり、且つ、Ｕ字状の空洞を有し、前記第１の放電室は、前記Ｕ字状の空洞内に取り付けられたことを特徴とする請求項７に記載のレーザシステム。
【請求項９】
前記第１及び第２の放電室の各々は、前記放電領域において発生する静圧低下の大部分を回復し得るように断面が次第に大きくなるガス流路を、前記電極の下流に形成したことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１０】
前記放電室は、前記放電領域の上流でガス速度を正規化するための羽根構造体を前記放電領域の上流に更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項１１】
前記第１のファン及び前記第２のファンの各々は、横流ファンであり、且つ、各々が２つのブラシレスＤＣモータによって駆動されるシャフトを備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１２】
前記モータは、水冷式モータであることを特徴とする請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１３】
前記モータの各々は、固定子を備え、且つ、前記モータの各々は、前記固定子を前記レーザガスから隔離するプレッシャーカップ内に収納された磁気ロータを備えたことを特徴とする請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１４】
前記横流ファンは、前記アルミニウム材から機械加工したブレード構造体を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１５】
前記ブレード構造体は、約５インチの外径を有することを特徴とする請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１６】
前記モータは、センサレスモータであって、且つ、前記モータの一方を制御するためのマスタモータ制御装置と、他方のモータを制御するためのスレーブモータ制御装置とを更に備えたことを特徴とする請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１７】
前記横流ファンの各々は、前記シャフトに対して角度を成すブレードを備えたことを特徴とする請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１８】
前記熱交換装置は、水冷式のフィン付き熱交換装置であることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１９】
前記熱交換装置は、少なくとも４つの個別の水冷式熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１８に記載のレーザシステム。
【請求項２０】
前記熱交換装置は、管状の水流路を有する少なくとも１つの熱交換器を備え、少なくとも１つの攪拌器が前記流路に設けられたことを特徴とする請求項１８に記載のレーザシステム。
【請求項２１】
前記４つの熱交換器の各々は、攪拌器を内在させた管状水流路を備えたことを特徴とする請求項２０に記載のレーザシステム。
【請求項２２】
前記パルス電力装置は、水冷式電気部品を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項２３】
前記水冷式部品の少なくとも１つは、１２，０００ボルトを超える高電圧で動作する部品であることを特徴とする請求項２２に記載のレーザシステム。
【請求項２４】
前記高電圧は、冷却水が流されるインダクタを使用して、接地から絶縁されることを特徴とする請求項２３に記載のレーザシステム。
【請求項２５】
前記パルス電力装置は、充電コンデンサを正確に制御された電圧に充電する共振充電装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項２６】
前記共振充電装置は、デキューイング回路を備えたことを特徴とする請求項２５に記載のレーザシステム。
【請求項２７】
前記共振充電装置は、ブリード回路を備えたことを特徴とする請求項２５に記載のレーザシステム。
【請求項２８】
前記共振充電装置は、デキューイング回路及びブリード回路を備えたことを特徴とする請求項２５に記載のレーザシステム。
【請求項２９】
前記パルス電力装置は、並列に配置された少なくとも３つの電源を有する充電装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３０】
前記レーザビーム測定・制御装置は、エタロンユニットと、フォトダイオードアレーと、プログラム可能な論理素子と、レーザ光を前記エタロンユニットから前記フォトダイオードアレー上に集中させる光学部品とを備え、前記プログラム可能な論理素子は、前記フォトダイオードアレーからのデータを分析して、前記フォトダイオードアレー上でのエタロン干渉縞の位置を判定するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３１】
前記測定・制御装置は、前記プログラム可能な論理素子により位置を確認された干渉縞から波長及び帯域幅を計算するようにプログラムされたマイクロプロセッサを更に備えたことを特徴とする請求項３０に記載のレーザ。
【請求項３２】
前記プログラム可能な論理素子は、前記干渉縞の測定結果に基づいて波長及び帯域幅を計算するためのアルゴリズムを用いてプログラムされたことを特徴とする請求項３０に記載のレーザシステム。
【請求項３３】
前記プログラム可能な論理素子は、１／４，０００秒よりも速い速度で波長及び帯域幅を計算するようにしたことを特徴とする請求項３２に記載のレーザシステム。
【請求項３４】
前記エタロンユニットは、回折拡散素子を備えたことを特徴とする請求項３０に記載のレーザシステム。
【請求項３５】
ＰＺＴ駆動部によって少なくとも部分的に駆動される調整ミラーを有する線幅狭小化ユニットを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３６】
前記調整ミラーは、ステッピングモータによって、更に部分的に駆動されることを特徴とする請求項３５に記載のレーザシステム。
【請求項３７】
事前調整手段を更に備えたことを特徴とする請求項３５に記載のレーザシステム。
【請求項３８】
学習アルゴリズムを有する能動的調整手段を更に備えたことを特徴とする請求項３５に記載のレーザシステム。
【請求項３９】
適応フィードフォワードアルゴリズムを更に備えたことを特徴とする請求項３５に記載のレーザシステム。
【請求項４０】
前記線幅狭小化ユニットは、回折格子面を有する回折格子と、前記格子面に近傍にパージガスを強制的に導くパージ手段とを備えたことを特徴とする請求項３５に記載のレーザシステム。
【請求項４１】
前記パージガスは、窒素であることを特徴とする請求項４０に記載のレーザシステム。
【請求項４２】
前記パージガスはヘリウムであることを特徴とする請求項４０に記載のレーザシステム。
【請求項４３】
窒素フィルタを有する窒素パージ装置を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項４４】
流量モニタを有する窒素パージモジュールを更に備え、且つ、前記レーザシステムからの排気パージガスを移送するためのパージ排気管を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項４５】
電動シャッタと、指令信号によってレーザ出力ビーム経路内に配置することができる電力メータとを有するシャッタユニットを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項４６】
前記第１の放電室に設けられた第１の窓と前記線幅狭小化ユニットとの間に第１のビームシールを有するとともに、前記第１の放電室に設けられた第２の窓と出力カプラユニットとの間に第２のビームシールを有するビームシール装置を更に備え、前記ビームシールの各々は、金属ベローズを備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項４７】
前記第１及び第２のビームシールの各々は、前記放電室を簡単に交換し得るように構成されたことを特徴とする請求項４６に記載のレーザシステム。
【請求項４８】
前記ビームシールの各々は、エラストマを含有せず、前記室との振動絶縁を行うとともにビーム列を大気ガスから隔離し、前記線幅狭小化パッケージ又は前記出力カプラユニットを乱すことなく前記放電室の交換を制限しないようにしたことを特徴とする請求項４６に記載のレーザシステム。
【請求項４９】
前記測定・制御装置は、
特定割合の出力パルスを前記レーザから分離する１次ビーム分離器、
前記特定割合の出力パルスの一部を、前記測定・制御装置のパルスエネルギー検出器に導く２次ビーム分離器、及び
容積を限定された前記１次ビーム分離器、前記２次ビーム分離器、及び前記パルスエネルギー検出器の窓を、前記測定制御システムの他の部分から隔離して、隔離領域を形成する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項５０】
前記隔離領域をパージガスでパージするパージ手段を更に備えたことを特徴とする請求項４９に記載のレーザシステム。
【請求項５１】
出力カプラユニットと、出力窓ユニットとを更に備え、且つ、前記パージ手段は、前記隔離領域からの排気が、前記出力カプラユニットと前記出力窓ユニットとをパージするように構成されたことを特徴とする請求項５０に記載のレーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ガスレーザ、特に、超狭帯域・高反復率・種注入式のガス放電型レーザに関する。
尚、本発明は、２００１年５月１１日出願の米国特許出願番号０９／８５４，０９７、２００１年５月３日出願の米国特許出願番号０９／８４８，０４３、１９９９年１２月１０日出願の米国特許出願番号０９／４５９，１６５、２００１年４月１３日出願の米国特許出願番号０９／８３４，８４０、２００１年２月２７日出願の米国特許出願番号０９／７９４，７８２、２００１年１月２９日出願の米国特許出願番号０９／７７１，７８９、２００１年１月２３日出願の米国特許出願番号０９／７６８，７５３、２０００年１０月６日出願の米国特許出願番号０９／６８４，６２９、２０００年６月１９日出願の米国特許出願番号０９／５９７，８１２、及び１９９９年１２月２７日出願の米国特許出願番号０９／４７３，８５２の一部継続出願である。
【背景技術】
【０００２】
放電ガスレーザ
放電ガスレーザは周知のものであり、１９６０年代にレーザが発明されて間もない頃から現在まで広く利用されている。２つの電極間の高電圧放電によりレーザガスが励起されることにより、ガス状の利得媒体が生成される。この利得媒体の入った共振空洞は、光の誘導増幅を可能とし増幅された光がレーザビームとして取り出される。これら放電ガスレーザの多くはパルスモードで作動される。
【０００３】
エキシマレーザ
エキシマレーザは、放電ガスレーザの内の特定形式であり、１９７０年代半ばから知られている。集積回路パターン転写に有用なエキシマレーザの詳細は、１９９１年６月１１日発行の「Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｅｘｃｉｍａ  Ｌａｓｅｒ」と題する米国特許第５，０２３，８８４号（以下「‘８８４特許」という）に記載されている。この特許は出願人の雇用主に譲渡されている。尚、この特許を本明細書の参考文献として参照されたい。上記‘８８４特許に記載されているエキシマレーザは、高反復率（高繰返し率）パルスレーザである。これらのエキシマレーザが集積回路パターン転写に使用される際には、通常、「２４時間体制で」時間当り何千個もの高価な集積回路を生産する集積回路製造ラインで稼動される。従って、その停止時間は非常に高くつく可能性がある。このため、構成部品の大部分は、数分以内で交換可能なモジュールで各々構成される。通常、パターン転写に使用されるエキシマレーザでは、出力ビームの帯域幅を数ピコメートルまで狭める必要がある。この「線幅狭小化」は、通常、レーザの共振空洞の背面を形成する線幅狭小化モジュール（「線幅狭小化パッケージ」又は「ＬＮＰ」と呼ばれる）において行なわれる。このＬＮＰは、プリズム、ミラー、回折格子等の繊細な光学素子で構成される。‘８８４特許に記載された形式の放電ガスレーザでは、電気的パルス電力装置を利用して、２電極間で放電を引き起こすようにしている。このような従来システムにおいては、直流電源によって、「充電コンデンサ」又は「Ｃ0」と呼ばれるコンデンサ列が、パルス毎に「充電電圧」と呼ばれる所定の制御電圧に充電される。この充電電圧値は、上記従来装置では約５００ボルトから１０００ボルトの範囲であると考えられる。Ｃ0が所定電圧まで充電された後に半導体スイッチが閉じられることによって、Ｃ0に蓄積された電気エネルギーが瞬時に一連の磁気圧縮回路や変成器に行き渡り、電極間に約１６，０００ボルト（又はそれ以上）レベルの高電圧電位が生成される。その結果、電極間で放電が引き起こされ、この放電は約２０ｎｓから５０ｎｓ持続される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パターン転写光源における主要な進展
１９８９年から２００１にかけて、‘８８４特許に記載されたようなエキシマレーザは、集積回路パターン転写用の主たる光源となった。現在、これらレーザの１０００台以上が最新の集積回路製造工場で使用されている。これらレーザの大部分は、‘８８４特許に記載された基本設計構成を有している。
【０００５】
これらの構成とは以下のものである。
（１）電極間に、毎秒約１００パルスから２５００パルスのパルス速度で電気パルスを送る単一のパルス電力装置、
（２）部分反射ミラー型出力カプラ、及びプリズム、ビーム拡大器、調整ミラー、及び、回折格子から成る線幅狭小化ユニットで構成される単一の共振空洞、
（３）レーザガス（ＫｒＦ又はＡｒＦのいずれか）、２つの細長い電極、及び、各パルス間で放電領域を清掃可能な高速度で２電極間にレーザガスを循環させる横流ファンを内蔵した単一の放電室、及び
（４）パルスエネルギー、エネルギー線量、及び波長を    パルス対パルスに基づき制御するためのフィードバック制御装置を使用して、出力パルスのパルスエネルギー、波長、及び帯域幅をモニタするビームモニタ。
【０００６】
１９８９年から２００１年にかけて、これらレーザの出力電力が徐々に増加するにつれて、パルスエネルギーの安定性、波長の安定性、及び帯域幅に関するビーム品質仕様も一段と厳しいものとなっている。集積回路製造に広く使用されている一般的なパターン転写レーザモデルの動作パラメータとしては、8ｍＪのパルスエネルギー、（最大約２０ワットの平均ビーム電力を可能とする）２，５００パルス／秒のパルス率、約０．５ｐｍ（ＦＷＨＭ）の帯域幅、及び、＋／−０．３５％のパルスエネルギー安定性等が挙げられる。
【０００７】
これらのビームパラメータを更に改善する必要性は現在でも存在しており、集積回路の製造業者は、より高精度にパルスエネルギーを制御して、波長、帯域幅、高ビーム電力の制御を更に改善することを望んでいる。多少の改善は、‘８８４特許に記載された基本設計を使用して行うことができるが、この基本設計による大きな改善は見込めない。例えば、単一放電室を使用した場合、パルスエネルギーを緻密に制御しようとすると、波長及び／又は帯域幅に悪影響を与える可能性があり、特に非常に高いパルス反復率では、波長及び／又は帯域幅を厳密に制御しようとするとパルスエネルギーに悪影響を与える恐れがある。
【０００８】
種注入
（            エキシマレーザシステムを含む）ガス放電型レーザシステムの帯域幅を狭めるための公知手法には、狭帯域「種」ビームを利得媒体に注入するものがある。このようなシステムの１つでは、種ビームを生成する「主発振器」と呼ばれるレーザは、第１の利得媒体において非常に狭い帯域幅即ち超狭帯域幅のビームを作り出すように設計され、このビームが第２の利得媒体において種ビームとして使用される。第２利得媒体が電力増幅器として機能する場合、このシステムを、主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）システムという。第２利得媒体自体が共振空洞を有する場合、このシステムを、種注入発振器（ＩＳＯ）システム又は主発振器電力発振器（ＭＯＰＯ）システムといい、この場合、種レーザを主発振器と呼び、下流側のシステムを電力発振器と呼ぶ。２つの個別システムで構成されるレーザシステムは、同等の単一室レーザシステムに比較してかなり高価であり、更により大きく複雑になる傾向がある。そのために、２室レーザの商業的用途は制約されたものとなっている。
【０００９】
必要とされるのは、毎秒約４，０００パルス又はそれ以上のレベルの繰り返し率で動作するパルス式ガス放電型レーザのための、波長、帯域幅、パルスエネルギー等のビーム品質パラメータの全てを正確に制御することを可能とするより優れたレーザ設計である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、約４，０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス率及び約５ｍＪから１０ｍＪ又はそれ以上のパルスエネルギーで、高品質のパルスレーザビームを生成することができる種注入モジュール式のガス放電型レーザシステムを提供する。２つの個別放電室が設けられ、それらの一方の放電室は、超狭帯域種ビームを生成する主発振器の一部となり、生成された超狭帯域種ビームが第２の放電室において増幅される。各放電室は、主発振器における波長のパラメータ及び増幅室におけるパルスエネルギーのパラメータの双方を最適化できるように個々に制御することができる。好適な実施形態では、ＭＯＰＡとして構成されるとともに、特に集積回路パターン転写用の光源として使用するために設計されたＡｒＦエキシマレーザシステムとされる。ＭＯＰＡの好適な実施形態においては、各放電室は単一の横流ファンを備え、この横流ファンは、各パルス間で約０．２５ミリ秒未満の時間内に放電領域から残存物を除去することによって４０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス率で動作できるのにするためのガス流を作り出す。主発振器には、線幅狭小化パッケージが設けられ、この線幅狭小化パッケージは、４０００Ｈｚ又はそれ以上の反復率でパルス対パルスに基づいて中心線の波長を制御するとともに０．２ｐｍ（ＦＷＨＭ）未満の帯域幅を作り出すことができる超高速調整ミラーを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１実施形態
全体レイアウト−３波長対応プラットホーム
図１は、本発明による第１の好適な実施形態の斜視図である。本実施形態は、ＭＯＰＡレーザシステムとして構成された種注入狭帯域エキシマレーザシステムである。このシステムは、特に、集積回路パターン転写用の光源としての使用するために設計されている。従来型パターン転写レーザと比較して本実施形態において例証される本発明の主要改良点は、種注入、及び、特に、２つの個別放電室を有する主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）構成を利用した点にある。
【００１２】
本第１実施形態は、アルゴン−弗化物（ＡｒＦ）エキシマレーザシステムであるが、本システムは、クリプトン−弗化物（ＫｒＦ）、ＡｒＦ、又はフッ素（Ｆ２）レーザ部品のいずれにも適応するように設計されたモジュール型プラットホーム構成を使用している。このプラットホーム設計によって、これら３種類のレーザのいずれに対しても、同一の基本キャビネット及び多くのレーザシステムモジュールや部品を使用することができる。これら３種類のレーザ設計が、ＫｒＦについて約２４８ｎｍ、ＡｒＦについて約１９３ｎｍ、そして、Ｆ２について約１５７．６３ｎｍの波長を持つレーザビームを生成することから、出願人は、このプラットホームを「３波長対応プラットホーム」と呼ぶ。また、本プラットホームは、３つの波長の各々において上記装置の大手メーカ全ての最新パターン転写装置にこのレーザシステムを適合させるための接続部品を備えるように設計される。
【００１３】
図１は、この好適なレーザシステム２の主要部品を示す。主要部品としては以下のものが含まれる。
（１）ＡＤ／ＤＣ電源モジュールを除くレーザの全モジュールを収納するように設計されたレーザシステムフレーム４、
（２）ＡＣ／ＤＣ高電圧電源モジュール６、
（３）４０００充電パルス／秒の繰返し数で約１０００ボルトに２つの充電コンデンサ列を充電するための共振充電器モジュール７、
（４）各々が上記充電コンデンサ列の１つを備えるとともに、各々が充電コンデンサ列に蓄積されたエネルギーによって約１６，０００ボルトの非常に短い高電圧電気的パルス及び約１μｓの持続時間を形成する整流子を備える２つの整流子モジュール８Ａ及び８Ｂ、
（５）フレーム４内に上下配置で取り付けられ、主発振器モジュール１０及び電力増幅器モジュール１２から成る２つの放電室モジュール。各モジュールは、放電室１０Ａ及び１２Ａと各放電室の上面に取り付けられた圧縮ヘッド１０Ｂ及びと１２Ｂを備える。各圧縮ヘッドは、整流子モジュールからの電気パルスを、それに対応して電流増加させながら約１μｓから約５０ｎｍに（時間に関して）圧縮する。
（６）線幅狭小化パッケージ１０Ｃ及び出力カプラユニット１０Ｄを含む主発振器光学部品、
（７）種ビームを整形して電力増幅器に導くとともに、ＭＯ出力電力をモニタする光学部品及び計器を備えた波面操作ボックス１４、
（８）波長モニタ、帯域幅モニタ、及びエネルギーモニタを備えたビーム安定器モジュール１６、
（９）シャッタモジュール１８、
（１０）ガス制御モジュール２０、冷却水配送モジュール２２、及び、換気モジュール２４が設置される補助キャビネット、
（１１）関連機器接続モジュール２６、
（１２）レーザ制御モジュール２８、及び
（１３）状態ランプ３０。
【００１４】
本明細書において詳細に説明するこの好適な実施形態は、上述したＡｒＦ・ＭＯＰＡ構成である。この特定構成を他の構成に変えるために必要な変更点の一部は、以下のものである。ＭＯＰＡ設計は、第２放電室の周辺に共振空洞を作ることによってＭＯＰＯ設計に変更することができる。これを行うために数多くの手法を利用することができるが、その一部は、本明細書に参考文献として記載した関連特許出願で論じられている。ＫｒＦレーザ設計は、ＡｒＦ設計と極めて類似したものとなる傾向があるので、本明細書に記載された構成の大部分はＫｒＦレーザに直接適用することができる。実際、両レーザの波長が回折格子の列間隔の整数倍数に相当することから、ＡｒＦレーザ動作に使用される好適な回折格子は、ＫｒＦレーザでも正常に機能する。
【００１５】
この設計をＦ2レーザに使用する場合、固有Ｆ２スペクトルは一方が選択されて他方が除外される２つの主要線幅を含むため、ＭＯＰＡ又はＭＯＰＯのいずれか、好ましくは、線幅セレクタユニットが、本明細書に記載されたＬＮＰの代わりに使用される。
【００１６】
Ｕ字状光学テーブル
ＭＯ及びＰＡのいずれの光学部品も、図１Ａ及び図１Ｂに示すＵ字状光学テーブル上に取り付けられるのが好ましい。Ｕ字状光学テーブルは、本明細書に参考文献として挙げた米国特許第５，８６３，０１７号に記載された形態で運動学的にレーザの基部に取り付けられる。ＭＯ及びＰＡの各放電室は、テーブル上には取り付けられず、システム室２の底部フレームに支持されたレール上の３つの車輪（片側に２つの車輪、反対側に１つの車輪）によって保持される。（これら車輪とレールは、本明細書に参考文献として挙げた米国特許第６，１０９，５７４号に記載されたように配置するのが好ましい。）この配置により、放電室に生じた振動から光学部品を隔離することができる。
以下、上記好適なレーザシステム及びモジュールの設計・動作を詳述する。
【００１７】
主発振器
主発振器１０は、多くの点で‘８８４特許及び米国特許第６，１２８，３２３号に記載された従来のＡｒＦレーザに類似している。米国特許第６，１２８，３２３号を本明細書の参考文献とされたい。しかしながら、４０００Ｈｚ又はそれ以上で動作できるように重要な改良が行われており、これにより、帯域幅制御を含むスペクトル性能が最適化される。この結果として、帯域幅は大幅に狭小化され、帯域幅安定性が向上する。図１、図２及び図２Ａに示すように、主発振器は、放電室１０Ａを備えており、放電室１０Ａには、各々約５０ｃｍ長で、各々約０．５インチだけ離間している一対の細長い電極１０Ａ−２及び１０Ａ−４が設置される。陽極１０Ａ−４は、流れ整形用の陽極支持ロッド１０Ａ−６に取り付けられる。４つの個別のフィン付き水冷式熱交換器ユニット１０Ａ−８が設置される。これら電極間で約８０ｍ／ｓの速度のレーザガス流を作り出すための２つのモータ（図示せず）によって横流ファン１０Ａ−１０が駆動される。この室には、レーザビームに対して約４５°で配置されたＣａＦ2窓を有する窓ユニット（図示せず）を備える。図２において参照番号１１で示すようなガス流の一部は、室の中心部に取入れ口を有する静電フィルタユニットによってフィルタにかけられ、浄化されたガスは、放電残存物を窓から遠ざけておくために（本明細書の参考文献とする）米国特許第５，３５９，６２０号に記載された形態で窓ユニットに導かれる。本実施形態では約３％のアルゴン、約０．１％のＦ2、及び残部アルゴンから成るレーザガスを介して電極間で放電することによって、主発振器の利得領域が生成される。次期パルスに先立って、ガス流によって各放電時の残存物が放電領域から除去される。共振空洞は、出力カプラ１００によって出力側に生成され、この出力カプラ１００は、ビーム方向に垂直に取り付けられるとともに、１９３ｎｍ光の約３０％を反射し１９３ｎｍ光の約７０％を通過させるように被覆処理されたＣａＦ２ミラーで構成される。共振空洞の反対側の境界は、米国特許第６，１２８，３２３号に記載された従来の線幅狭小化ユニットに類似した図１に示す線幅狭小化ユニット１０Ｃにある。ＬＮＰを、図１６、図１６Ａ、図１６Ｂ１、図１６Ｂ２でより詳細に説明する。この線幅狭小化パッケージの重要な改良点として、ビームを水平方向で３５倍に拡大するための４つのＣａＦ拡大プリズム１０Ｃ１、及び、比較的に大きな枢軸用のステッピングモータによって制御される調整ミラー１０Ｃ２、更に、幅約３００ｐｍのＡｒＦ固有スペクトルから選択された超狭帯域の紫外線を反射するリットロウ（Ｌｉｔｒｏｗ）構成で取り付けられた約８０ファセット／ｍｍを有するミラーエシェル格子１０Ｃ３の高度な微調整を行う圧電ドライバが挙げられる。他の重要改良点は、発振器ビームの断面を、水平方向で１．１ｍｍに、垂直方向で７ｍｍに制限する後部小開口である。以下、発振器ビームの制御を説明する。
【００１８】
電力増幅器
電力増幅器１２はレーザ室１２Ａで構成され、本実施形態におけるこのレーザ室１２Ａは、放電室１０Ａと極めて類似したものとされる。２つの個別の放電室を有することによって、一連のパルス（線量という）のパルスエネルギー及び総合エネルギーを、ほぼ、波長及び帯域幅と切離した形で制御することが可能となる。これによって安定性をより精密なものとすることができる。この放電室の全ての部品は、放電室１０Ａと同一であり製造工程中に交換可能である。しかしながら、動作時において、ＭＯにおけるガス圧はＰＡのガス圧より実質的に低い。また、本実施形態では、電力増幅器の圧縮ヘッド１２Ｂは、圧縮ヘッド１０Ｂと実質的に同一であり、圧縮ヘッドの部品も製造過程で交換可能である。１つの相違点は、圧縮ヘッドコンデンサ列のコンデンサが、ＭＯでは、ＰＡよりも実質的に高いインダクタンスを生成するために幅広に配置されている点にある。両室とパルス電力システムの電気部品とを、このように近接した単位とすることによって、パルス形成回路のタイミング特性についての同一性又は実質的な同一性を確実に促進することができるので、ジッタに関する問題は最小限に抑えられる。
【００１９】
電力増幅器は、電力増幅器放電室の放電領域を通る２つのビーム経路用に構成される。図３Ａ及び図３Ｂは、主発振器及び電力増幅器を通るビーム経路を示す。図３Ａに示すように、数回発振されたビームは、ＭＯ１０の放電室１０Ａ及びＬＮＰ１０Ｃを通過し、ＬＮＰ１０Ｃを通過時に大幅に線幅狭小化される。線幅狭小化された種ビームは、ミラー１４Ａによって上方に反射され、ミラー１４Ｂによって（電極の向きに対して）僅かなスキュー角を持って水平に反射され放電室１２Ａを通過する。２つのミラー１２Ｃ及び１２Ｄは、電力増幅器の後端部にて、図３Ｂに示す電極の向きに一致して水平方向にＰＡ放電室１２Ａを貫通する第２経路に対して上記線幅狭小化種ビームを反射する。
【００２０】
試験結果
出願人は、上記した基本的なＭＯＰＡ構成について広範囲な試験を行った。図６Ａ１から図６Ｅは、この主な試験で実証された結果の一部を示す。
図６Ａ１は、他の増幅器設計と比較して、スキュー二重経路の増幅器設計が、如何に良好に機能するかを示す。試験された他の設計とは、単一経路、直線二重経路、分割増幅器電極を使用した単一経路、傾斜二重経路である。図６Ｂは、６５０Ｖから１１００Ｖの範囲とされた充電電圧でのスキュー二重経路構成についての、ＰＡ入力エネルギーを関数としたシステム出力パルスエネルギーを示す。図６Ｃは、４つの入力エネルギーについての、発振器パルスの立ち上り時から増幅器パルスの立ち上り時までの時間遅延を関数とした出力パルスの形状を示す。図６Ｄは、出力ビーム帯域幅に及ぼすパルス間の時間遅延の影響を示す。また、このグラフは、出力パルスエネルギーに及ぼす遅延の影響も示す。このグラフから、帯域幅は、パルスエネルギーを犠牲にすれば低減できることがわかる。更に、図６Ｅから、レーザシステムパルス持続時間も、パルスエネルギーを犠牲にすれば多少延長できることがわかる。
【００２１】
パルス電力回路
この第１の好適な実施形態では、基本的なパルス電力回路は、従来のパターン転写用エキシマレーザ光源のパルス電力回路と類似している。重要な相違点及び改良点として、各放電室用充電コンデンサの下流に個別のパルス電力回路を設けたことが挙げられる。並列接続された２つの充電コンデンサ列を単一の共振充電器で充電することによって、両充電コンデンサ列が正確に同じ電圧に確実に充電されるようにする。また、パルス電力回路部品の温度を調整するために、重要な改良が行われている。図５、図５Ａ、及び、図５Ｂは、ＭＯに使用される好適な基本的パルス電力回路の重要な要素を示す。同じ基本的回路がＰＡにも使用される。ここでの唯一の重要な相違点は、上記回路におけるコンデンサ及びインダクタの一部の設定値にある。以下、図５、図５Ａ、及び、図５Ｂに示す回路について説明する。
【００２２】
共振充電
出願人は、Ｃ0の超高速充電のための２つの形式の共振充電システムを利用した。これらのシステムは、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明することができる。
共振充電器
この好適な共振充電器を示す電気回路を図５Ａに示す。この場合、交流２０８Ｖ／９０ａｍｐ入力及び直流１５００Ｖ・５０ａｍｐ出力を有する標準直流電源２００が使用される。電源は、約６００Ｖから１５００Ｖに調整可能な直流電源である。電源は、Ｃ−１に直接取り付けられるので、電源への電圧フィードバックが不要となる。電源がオンされると、Ｃ−１コンデンサの電圧が一定に調整される。システムの性能は、Ｃ−１の電圧調整とは無関係な面があるので、電源では、最も基本的な制御ループのみが必要である。第２に、電源は、Ｃ−１の電圧が電圧設定値を下回る場合には常にシステムにエネルギーを加えるようになっている。これによって、電源つまり各レーザパルスが初期化される間の時間全体わたって（及び、レーザパルス時も）、Ｃ−１からＣ0への供給エネルギーを補給することができる。これによって、従来のパルス電力システムと比較して、電源ピーク電流に対する要件は更に緩和される。最も基本的な制御ループを備えた電源が必要なこと、及びシステムの平均電力要件に対して電源のピーク電流定格値を最小限に抑えることを組み合わせることによって、電源コストは、推定で５０％低減される。更に、一定電流で一定出力の電圧電源は、複数の供給元から容易に入手可能であることから、この好適な設計によって販売業者選定に関する自由度が生まれる。このような電源は、Ｅｌｇａｒ、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｖｏｌｔｒｏｎｉｃｓ、Ｋａｓｉｅｒ及びＥＭＩから販売されている。
【００２３】
制御盤
この電源は、１０３３μＦコンデンサ２０２を制御盤２０４によって指令される電圧レベルまで連続的に充電する。また、制御盤２０４は、閉状態のＩＧＢＴスイッチ２０６に指令し、それを開状態としてエネルギーをコンデンサ２０２からコンデンサ４２に移送する。インダクタ２０８は、コンデンサ２０２及び４２に関連して移送時間を一定に調整し、ピーク充電電流を制限する。制御盤２０４は、コンデンサ４２の電圧に比例する電圧フィードバック２１２と、インダクタ２０８を流れる電流に比例する電流フィードバック２１４を受信する。これらの２つのフィードバック信号から、制御盤２０４は、ＩＧＢＴスイッチ２０６を開とするコンデンサ４２の最終電圧をリアルタイムで算出することができる。従って、制御盤２０４に供給される指令電圧２１０を使用して、コンデンサ４２及びインダクタ２０８の蓄積エネルギーを正確に計算して、指令された目標充電電圧２１０と比較することができる。この計算によって、制御盤２０４は、充電サイクル内の正確な時間を決定してＩＧＢＴスイッチ２０６を開にする。
【００２４】
システム精度
ＩＧＢＴスイッチ２０６が開放された後、インダクタ２０８の磁場内に蓄積されたエネルギーは、束縛のないダイオード経路２１５を介して（ＭＯ及びＰＡ用Ｃ0の）２つのコンデンサ列４２に移送される。リアルタイムのエネルギー算出精度によって、コンデンサ列４２の最終電圧に存在する変動ディザー量が決まる。本システムの高い充電速度により、過大なディザーが存在して±０．０５％の目標とするシステム調整要求量を満足することができない可能性がある。その場合は、例えば、以下で説明するデキューイング（Ｄｅ−Ｑｉｎｇ）回路又はブリードダウン回路など、追加の回路を利用することができる。
【００２５】
第２の共振充電器
第２の共振充電器システムを図５Ｂに示す。この回路は図５Ａに示すものと類似している。主な回路要素は以下のものである。
Ｉ１−定ＤＣ電流出力を有する三相電源３００、
Ｃ−１−既存のＣ0コンデンサ４２と同容量又はそれより容量の大きいソースコンデンサ３０２、
Ｑ１、Ｑ２、及びＱ３−Ｃ0の調整電圧を充電及び維持するための電流を制御するスイッチ類、
Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３−電流を一方向に流すためのダイオード、
Ｒ１及びＲ２−制御回路に電圧フィードバックするための抵抗、
Ｒ３−若干過充電が生じた際、Ｃ0の電圧を急速放電させるための抵抗、
Ｌ１−電流を制限し電荷移送タイミングを調整するＣ−１コンデンサ３０２とＣ0コンデンサ列４２間の共振インダクタ、及び
制御盤３０４−回路フィードバックパラメータに基づいてＱ１、Ｑ２、及びＱ３の開閉を指令する。
【００２６】
動作例は以下の通りである。
図５Ａの回路と図５Ｂの回路との相違点は、デキューイングスイッチとして知られるスイッチＱ２及びダイオードＤ３の追加にある。このスイッチは、制御ユニットが共振充電過程でインダクタを短絡できるようにすることによって、回路の調整を改善する。この「デキューイング」により、充電インダクタＬ１の電流に蓄積された余分なエネルギーがコンデンサＣ0に移送されるのを防止する。
【００２７】
レーザパルスが必要とされる前に、Ｃ−１の電圧が６００ボルトから８００ボルトに充電され、スイッチＱ１からＱ３は開状態にある。レーザからの指令で、Ｑ１が閉となる。この際、電流は、充電インダクタＬ１を介してＣ−１からＣ0に流れる。前章に記載したように、制御盤上の計算器は、レーザから指令電圧設定値に関連して、Ｃ0の電圧及びＬ１に流れる電流を評価する。Ｃ0コンデンサ列の電圧＋インダクタＬ１に蓄積された等価エネルギーが目標指令電圧と等しくなるとＱ１が開となる。この計算式は
Ｖｆ＝［Ｖｃ0ｓ2＋（（Ｌ１＊ＩLIS2）／Ｃ0］0.5
ここで、
Ｖｆ＝Ｑ１が開となり、Ｌ１内の電流がゼロとなった後のＣ0の電圧
Ｖｃ０ｓ＝Ｑ１開時のＣ0の電圧
ＩＬＩＳ＝Ｑ１開時のＬ１を流れる電流
【００２８】
Ｑ１が開放された後に、Ｌ１内に蓄積されたエネルギーがＤ２を介してＣ0コンデンサ列へ移送され始め、これは、Ｃ0コンデンサ列上の電圧が指令電圧とほぼ等しくなるまで続く。この時点で、Ｑ２が閉となり、電流のＣ0への流れが止められその電流はＤ３内に導かれる。「デキューイング」回路に加えて、ブリードダウン回路のＱ３及びＲ３により、Ｃ0の電圧を更に細密に調整することができる。
【００２９】
充電インダクタＬ１を流れる電流が停止すると、ブリードダウン回路２１６のスイッチＱ３は制御盤によって閉となるように指令され、Ｃ0の電圧が目標制御電圧まで減少された後に、Ｑ３は開放される。コンデンサＣ0及び抵抗器Ｒ３の時定数は、総充電サイクル時間が感知できないような高い速度でコンデンサＣ0を指令電圧まで減少させる必要がある。
【００３０】
そのため、共振充電器を３つの調整制御レベルで構成することも可能である。エネルギー計算器及び充電サイクル過程でのスイッチＱ１の開放によって、多少粗い調整が行われる。Ｃ0コンデンサ列の電圧が目標値に近づくと、デキューイングスイッチが閉となり、Ｃ0の電圧が目標値又は目標値より僅かに高い場合には共振充電は停止される。好適な実施形態では、スイッチＱ１及びデキューイングスイッチは、±０．１％を超える精度で調整を行うのに使用される。それ以上の調整が必要な際には、電圧調整について第３の制御を用いることができる。これは、Ｃ0を正確な目標値まで放電するための（図５Ｂの参照番号２１６で示す）スイッチＱ３及びＲ３から成るブリードダウン回路である。
【００３１】
Ｃ0下流の改良点
上述したように、本発明のＭＯ及びＰＡのパルス電力システムは、各々、従来システムに使用された基本的な設計と同じものを利用している。しかしながら、その基本的設計において、大幅に増加した反復率の結果としての約３倍の熱負荷増に対して、ある重要な改良点が必要とされた。以下、これらの改良点について説明する。
【００３２】
整流子及び圧縮ヘッドの詳細説明
本章では、整流子及び圧縮ヘッドの製造の詳細について説明する。
半導体スイッチ
半導体スイッチ４６は、米国ペンシルバニア州ヤングウッドに事務所を持つＰｏｗｅｒｅｘ社供給のＰ／Ｎ  ＣＭ  ８００  ＨＡ−３４Ｈ  ＩＧＢＴスイッチである。好適な実施形態では、２つのこのようなスイッチが並列で使用される。
【００３３】
インダクタ
インダクタ４８、５４及び６４は、米国特許第５，４４８，５８０号及び第５，３１５，６１１号に記載された従来システムに使用されたものと類似の可飽和インダクタである。図７は、Ｌｏインダクタ４８の好適な設計を示す。このインダクタでは、２つのＩＧＢＴスイッチ４６Ｂからの４本の導線を１６個のフェライトトライド４９を貫通させることによって、内径約１インチ、外径約１．５インチの非常に高透過性材料からなる８インチ長の中空シリンダである部品４８Ａを形成する。次に、４本の導線の各々は、ドーナツ型絶縁コアの周りに２回巻かれて、部品４８Ｂを形成する。次に、４本の導線は、Ｃ1コンデンサ列５２の高電圧に順次接続されるプレートに接続される。
【００３４】
可飽和インダクタ５４の好適な略図を図８に示す。この場合、インダクタは、単巻き構造であり、全て高電圧とされた、上部、下部の蓋５４１、５４２及び中央心ロッド５４３の組立て体によって、インダクタ磁気コアを貫通する単巻き構造が形成される。外側ハウジング５４５は地電位とされる。磁気コアは、米国ペンシルバニア州バトラーのＭａｇｎｅｔｉｃｓ社、又はカリフォルニア州アデラントのＮａｔｉｏｎａｌ  Ａｒｎｏｌｄ社が販売する厚さ０．０００５インチのテープを巻いた５０−５０％Ｎｉ-Ｆｅ合金である。インダクタハウジングのフィン５４６は、内部に放散された熱を強制空冷部に伝達するのを促進する。更に、組立て体の中心部からモジュールの支持台板への熱伝達を促進するために、この反応器の下部蓋の下方にセラミック製のディスク（図示せず）が取り付けられる。また、図８は、Ｃ1コンデンサ列５２のコンデンサの１つへの高電圧接続部、及び１：２５逓昇パルス変成器５６の誘導ユニットの１つである高電圧リード線への高電圧接続部を示す。ハウジング５４５は、ユニット５６の接地リード線に接続される。
【００３５】
可飽和インダクタ６４の平面図及び断面図を、各々、図９Ａ及び図９Ｂに示す。この実施形態のインダクタでは、インダクタでの漏れ磁束を低減するために、図９Ｂに示すように、磁束排除用の金属片３０１、３０２、３０３、及び３０４が付設される。これら磁束排除用金属片は、磁束が貫通できる領域を実質的に低減するので、インダクタの飽和インダクタンスを最小限に抑えるのを促進する。電流は、インダクタ組立て体の垂直導線ロッドを介して、磁気コア３０７の回りに５つのループを形成する。図９Ａに示すように、参照番号３０５における電流入力は、「１」と記された中央にある大径の導線を下方に移動し、同じく「１」と記された円周の6つの小径導線を上方に移動する。次に、電流は、内側の「２」と記された２つの導線を下方に流れた後に、外側の「２」と記された６つの導線を上方に流れ、次に、内側の磁束排除金属を下方に流れ、次に、外側の「３」と記された６つの導線を上方に流れ、次に、内側の「３」と記された２つの導線を下方に流れ、次に、外側の「４」と記された６つの導線を上方に流れた後に、内側の「４」と記された導線を下方に流れる。フラックス排除金属部品は、導線全体にわたってフルパルス電圧の半分に保持されるので、磁束排除金属部品と他の巻き部の金属ロッドと間に必要な隔離空間を削減することができる。磁気コア３０７は、ペンシルバニア州バトラーのＭａｇｎｅｔｉｃ社、又は、カリフォルニア州アデラントのＮａｔｉｏｎａｌ  Ａｒｎｏｌｄ社より販売される厚さ０．０００５インチのテープを巻いた８０−２０％Ｎｉ-Ｆｅ合金の巻線によって形成される３つのコイル３０７Ａ、３０７Ｂ、及び３０７Ｃで構成される。尚、ドイツのＶＡＣＵＵＭ  ＳＣＨＩＴＥＬＺＥ  ＧｍｂＨから販売されるＶＩＴＲＯＳＰＥＲＭ（登録商標）及び日本の日立金属から販売されるＦＩＮＥＭＥＴ（登録商標）などのナノ結晶質材料を、インダクタ５４及び６４に使用することができる点に留意されたい。
【００３６】
従来技術のパルス電力システムでは、電気部品からの油漏れが潜在的な問題であったが、この好適な実施形態では、油絶縁部品は可飽和インダクタに限定される。更に、油漏れの可能性を実質的に排除するために、図９Ｂに示す可飽和インダクタ６４は、全てのシール接続部が油面より上方に設置されるようにしたポット型の油収容ハウジングに内蔵される。例えば、インダクタ６４の最下部シールが、図９Ｂの参照番号３０８に示す。通常の油面はハウジング３０６の上部蓋より下方にあることから、ハウジングが直立状態に維持される限り、油が組立て体の外部に漏れる可能性はほとんどない。
【００３７】
コンデンサ
図５に示すコンデンサ列４２、５２、６２、及び８２（即ち、Ｃ0、Ｃ1、ＣP-1、及びＣP）は、全て、並列に接続された市販のコンデンサで構成される。コンデンサ４２及び５２は、米国ノースカロライナ州ステーツビル又はドイツのＷｉｍａに事務所を持つＶｉｓｈａｙ  Ｒｏｅｄｅｒｓｔｅｉｎ社等の供給元から販売されるフィルム型のコンデンサである。コンデンサ及びインダクタを接続する出願人の好適な方法は、米国特許第５，４４８，５８０号に記載されたものと類似の方法で、重ニッケル被覆の銅リード線を有する特殊プリント回路基板上の陽極と陰極に半田付けする方法である。コンデンサ列６２及び６４は、通常、日本の村田やＴＤＫ等の供給元から販売される高電圧セラミックコンデンサの並列アレーで構成される。このＡｒＦコンデンサに使用するための好適な実施形態では、コンデンサ列８２（即ち、ＣP）は、静電容量９．９ｎＦ用の３３個の０．３ｎＦコンデンサで構成され、ここで、Ｃp-1は、総静電容量９．６ｎＦ用の２４個の０．４０ｎＦコンデンサで構成され、Ｃ1は、５．７μＦコンデンサ列であり、Ｃ0は、５．３μＦコンデンサ列である。
【００３８】
パルス変成器
パルス変成器５６も、米国特許第５，４４８，５８０号及び第５，３１３，４８１号に記載されたパルス変成器と類似しているが、本実施形態のパルス変成器は、二次巻線では一巻きのみであり、１：２４の等価調整比のための単一の一次巻きの１／２４と同等の２４個の誘導ユニットを有する。パルス変成器５６の図を図１０に示す。２４個の誘導装置の各々は、図１０の下縁に沿って示すようにプリント回路基板５６Ｂ上の陽極と陰極とにボルト留めされた（各々、ネジ切りボルト孔を有する平たい縁部を持つ）２つのフランジを有するアルミニウム製のスプール５６Ａを備える。（陰極は、一次側が２４巻きから成る高電圧端子である。）絶縁体５６Ｃによって各スプールの陽極が隣接するスプールの陰極から分離される。スプールの各フランジ間には、長さ１１／１６インチ、外径０．８７５インチ、厚さ約１／３２インチの中空シリンダがある。スプールには、絶縁Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）ラッピングの外径が２．２４インチになるまで、幅１インチで厚み０．７ミリのＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０３  Ｓ３Ａ、及び厚み０．１ミリのマイラーフィルムで包まれる。１つの一次巻きを形成する単一の巻き処理スプールの予想図を図１に示す。
【００３９】
変成器の二次側は、圧入絶縁チューブであるＰＴＦＥ（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））内に取り付けられた単一外径のステンレス鋼製のロッドである。巻線部は、図１０に示すように４つの部分から成る。図１０に参照番号５６Ｄで示されるステンレス鋼製の二次側低電圧端部は、参照番号５６Ｅの位置でプリント回路基板５６Ｂ上の一次ＨＶリード線に結合される。高電圧端子を５６Ｆに示す。その結果、変成器は自動変成器の構成となり、調整比は、１：２４ではなくて１：２５となる。従って、誘導ユニットの＋端子と−端子間の約−１４００ボルトによって、二次側の端子５６Ｆに約−３５，０００ボルトのパルスが生成される。この単巻き二次巻線設計により、漏れインダクタンスを大幅に低減でき、出力立ち上がり時間を極めて高速とすることが可能となる。
【００４０】
レーザ室電気部品の詳細
Ｃｐコンデンサ８２は、室圧力容器の上部に取り付けられる３３個の０．３ｎｆコンデンサ列で構成される。（通常、ＡｒＦレーザは、３．５％アルゴン、０．１％フッ素、及び残部ネオンで構成されるレーザガスを使用して動作する。各電極は、長さが約２８インチで、約０．５インチから１．０インチ、好ましくは約５／８インチの間隔を持つ。以下、好適な電極について説明する。好適な実施形態では、上部電極を陰極といい、下部電極は、図５に示すように接地されており、これを陽極という。
【００４１】
放電タイミング
ＡｒＦ、ＫｒＦ及びＦ2放電レーザでは、放電は、約５０ｎｓ（５０／１０億・秒）しか持続しない。この放電によってレーザ発光作用に必要な反転分布が生成されるが、この反転分布は放電時間中にのみ存在する。従って、種注入ＡｒＦ、ＫｒＦ又はＦ2レーザの重要な要件は、分布がレーザガス内で反転する際、主発振器からの種ビームを、約５０／１０億・秒の間に電力増幅器の放電領域を確実に通過させて種ビームを増幅できるようにすることにある。正確な放電タイミングに対する大きな障害は、（図５に示すような）スイッチ４２が閉となるようにトリガされる時間と４０ｎｓから５０ｎｓしか持続されない放電の開始と間に約５マイクロ秒の遅れが存在することにある。パルスがＣ0と各電極と間の回路に行き渡るのに、この約５マイクロ秒の時間間隔が必要とされる。この時間間隔は、実質的には充電電圧の大きさ及び回路内のインダクタの温度によって変化する。
【００４２】
それにも拘わらず、本明細書に記載した本発明の好適な実施形態では、出願人は、約２ｎｓ（即ち、２／１０億・秒）未満の相対精度内で２つの放電室の放電タイミング制御を行うことができる電気パルス電力回路を開発した。２つの回路のブロック図を図４に示す。
【００４３】
出願人は、放電タイミングが、充電電圧によって約５ｎｓ／ボルトから１０ｎｓ／ボルトの範囲で変化することを証明する試験を行った。これによって、充電コンデンサを充電する高電圧電源の精度及び反復率に厳しい要件が設定される。例えば、１０ｎｓ／ボルトのシフト感度で、５ｎｓのタイミング制御を目標とする場合、分解精度は０．５ボルトになる。１０００ボルトの公称充電電圧では、これは０．０５％の充電精度を必要とすることになり、特に、各コンデンサをこれらの特性値である４０００回／秒に対して充電する必要がある場合には、この充電精度を達成するのは非常に困難である。
【００４４】
この問題に対する出願人の好適な解決策は、図１と図４に示し更に上述したように、単一の共振充電器７によってＭＯ及びＰＡの両充電コンデンサを並行して充電することにある。また、図４Ａに示すように、時間遅延・充電電圧の各曲線が一致するように、２つのシステム用に２つの圧縮／増幅回路を設計することが重要であるが、これは、可能な限り各回路において同じ部品を使用することによって極めて簡単に行うことができる。
【００４５】
従って、この好適な実施形態において、タイミング変動（この変動をジッタという）を最小限に抑えるために、出願人は、類似部品を使用して両放電室用パルス電力部品を設計し、図４Ａに示すように時間遅延・電圧の曲線の各々が実際に再現されるのを確認した。出願人は、充電電圧の通常の動作範囲では、電圧による時間遅延にかなりの変動があるものの、この電圧による変動が、両回路に関して実質的に同じであることを確認した。従って、両充電コンデンサが並行して充電されるようにすることによって、放電の相対的なタイミングを変えることなく、幅広い動作範囲にわたって充電電圧を変動させることができる。
【００４６】
トリガ制御
２つの室の各放電のトリガは、例えば、各回路について米国特許第６，０１６，３２５号に記載されたものの１つのトリガ回路を利用して個別に達成される。これらの回路によって、充電電圧の変動及びパルス電力の電気部品の温度変化を補正するためのタイミング遅延が追加されることによって、トリガと放電との間の時間が可能な限る一定に保持される。上述したように、２つの回路は、基本的に同一であることから、補正後の変動はほぼ等しい（即ち、お互いに約２ｎｓ以内）。
【００４７】
図６Ｃ、図６Ｄ、及び図６Ｅに示すように、この好適な実施形態の性能は、主発振器における放電後の４０ｎｓから５０ｎｓに電力増幅器に放電が発生する場合には大幅に高められる。これは、レーザパルスが主発振器で生成されるのに数ナノ秒掛かり、レーザビームの先端部が発振器から増幅器に到達するのに更に数ナノ秒掛かるからであり、且つ、主発振器からのレーザパルスの後端部の帯域幅は、先端部の帯域幅よりも遥かに狭いからである。このような理由から、各室のトリガスイッチ４６に個別のトリガ信号が送られる。図６Ｃ、図６Ｄ、及び図６Ｅに示すような性能曲線等の実性能曲線に基づいて、目標ビーム品質を達成するための実際の遅延値が選択される。例えば、ＭＯトリガからＰＡトリガまでの遅延を大きくすれば、パルスエネルギーを犠牲にして、より狭い帯域幅及びより長いパルスを得ることができることに留意されたい。
【００４８】
放電タイミングを制御する他の手法
放電の相対的タイミングは、図６Ｃ、図６Ｄ、及び図６Ｅのグラフで示すようなビーム品質に大きな影響を与えるため、付加される段階が、放電タイミングの制御に対して正当であることを確認することができる。例えば、あるレーザ動作モードは、充電電圧が大きく変動する又はインダクタ温度が大きく変動する結果を招く可能性があるが、このような大きな変動があると、放電タイミングの制御を複雑にしてしまう恐れがある。
【００４９】
モニタタイミング
放電のタイミングは、パルス対パルスに基づきモニタすることができ、フィードバック制御システムでは、時間差を用いてスイッチ４２を閉にするトリガ信号のタイミングを調整することができる。ＰＡでレーザビームが生成されない場合にはタイミングが大きく狂う可能性があることから、レーザパルスよりはむしろ放電蛍光発光（ＡＳＥという）を観察するために、ＰＡ放電はフォトセルを使用してモニタすることが好ましい。ＭＯでは、ＡＳＥ又は種レーザパルスのいずれかを使用することができる。
【００５０】
バイアス電圧の調整
図５に示すように、パルスタイミングは、インダクタ４８、５４、及び６４のバイアスを作り出すインダクタＬＢ１、ＬＢ２、及びＬＢ３によってバイアス電流を調整するにより増減することができる。その他の手法を用いてこれらインダクタを飽和させるのに必要な時間を延長することもできる。例えば、コア材料は、パルスタイミングモニタからのフィードバック信号に基づいてフィードバック制御することができる超高速応答のＰＺＴ素子で機械的に分離することができる。
【００５１】
調整可能な寄生負荷
Ｃ0下流のパルス電力回路のいずれか又は両方に調整可能な寄生負荷を追加することができる。
付加的フィードバック制御
パルスタイミングモニタ信号に加え、充電電圧信号及びインダクタ温度信号をフィードバック制御を用いて、上述したトリガタイミング調整に加えて、先に示したバアイス電圧又はコアの機械的分離を調整することができる。
【００５２】
構成部品の空冷
より大きな熱負荷に対応し、より高い平均電流モードでの動作を可能とするために、レーザキャビネット内部で冷却ファンによって行われる通常の強制空冷に加え、パルス電力部品の水冷が行われる。
水冷の１つの欠点は、従来、電気部品又は高電圧配線付近での漏れが生じる可能性がある点であった。この特定の実施形態では、上記した各部品を冷却するためにモジュール内に蓄積された熱の大部分を常に放散するモジュール内に設置した単一の固体冷却管を使用するによってその潜在的な問題が回避される。モジュール包囲体内部には連結部や接続部はなく、更に、冷却管は、連続した固体金属（例えば、銅、ステンレス鋼等）片であることから、モジュール内で発生する漏れの可能性は大幅に低減される。従って、冷却水とモジュールとの接続は、組立て体用の板金製包囲体の外部で行なわれ、冷却管は、クイック脱着型のコネクタと係合される。
【００５３】
可飽和インダクタ
整流子モジュールの場合、図１１に示すように、水冷式可飽和インダクタ５４Ａが設置され、水冷式可飽和インダクタ５４Ａは、図１１に示すようなフィン５４が水冷式ジャケット５４Ａ１に置き換えられた点を除いて、図８に示すインダクタと類似したものである。ジャケット５４Ａ１の回りを包むとともに、ＩＧＢＴスイッチ及び直列ダイオードが取り付けられるアルミニウム製の台板を貫通するように、冷却配管５４Ａ２がモジュール内に配設される。これら３つの部品がモジュール内の電力放散の大半を行なう。また、熱放散する他の部品（スナバダイオード及び抵抗器、コンデンサ等）は、モジュール後部の２つのファンによって行われる強制空冷によって冷却される。
ジャケット５４Ａ１は地電位に保持されることから、冷却管を反応器ハウジングに直接取り付ける際には電圧絶縁の問題はない。これは、５４Ａ３で示すように、ハウジング外側のアリ溝状の切込みに圧入するとともに、冷却管とハウジングと間で良好な熱的接触がなされるのを促進する熱導電性コンパウンドを使用することによって行われる。
【００５４】
高電圧部品の冷却
各ＩＧＢＴスイッチは、高電圧で「フロートする」が、それらは、１／１６厚のアルミナ板によってスイッチから電気絶縁されたアルミニウム製基部に取り付けられる。この冷却回路では高電圧絶縁が必要ないことから、ヒートシンクとして機能し地電位とされたアルミニウム製台板の方が冷却しやすい。水冷式アルミニウム製台板を図７Ａに示す。この場合、冷却管は、ＩＧＢＴスイッチが取り付けられるアルミニウム製基部の溝に圧入される。インダクタ５４ａの場合と同様に、管と台板との全体的な接合を良くするために伝熱コンパウンドが使用される。
【００５５】
直列ダイオードも通常の運転中に高電位で「フロートする」。この場合、この設計で通常使用されるダイオードハウジングは、高電圧絶縁されていない。この必要な絶縁を行うために、ダイオード「ホッケーパック型」パッケージがヒートシンク組立て体内部に取り付けられ、次に、この組立て体がセラミック製基部上に取り付けられ、次に、このセラミック製基部が水冷式アルミニウム製台板上に取り付けられる。セラミック製基部は、必要な電気的な絶縁を行うのに適切な厚みであるが、必要以上の熱的インピーダンスとなる程には厚くはない。この特定の設計では、セラミックは、１／１６インチ厚のアルミナ製であるが、ダイオード接合部と冷却水との間の熱的インピーダンスを更に低減するためにベリリア等のより魅力的な他の材料も使用することができる。
【００５６】
水冷式整流子の第２の実施形態では、ＩＧＢＴ及びダイオード用支持台板に取り付けられる単一の冷却板組立て体が使用される。冷却板は、単品のニッケル管を２つのアルミニウム製「上部」板及び「下部」板にろう付けすることによって製造することができる。上述したように、ＩＧＢＴ及びダイオードは、上記セラミックディスクを組立て体の下方に使用して冷却板にその熱を伝達するように設計される。また、本発明の好適な実施形態では、冷却板による冷却方法を使用して、共振充電器内のＩＧＢＴ及びダイオードが冷却される。また、伝熱ロッド又はヒートパイプを使用して外側ハウジングから支持板に熱を伝達することができる。
【００５７】
圧縮ヘッドの詳細説明
水冷式圧縮ヘッドは、電気的設計において従来技術の空冷式のものと類似する（反応器の設計では、同型セラミック製コンデンサが使用され、類似の材料が使用される。）この場合の主な相違点は、このモジュールの方が動作時の反復率が高くなければならず、従って、平均電力も高くなければならないという点である。圧縮ヘッドモジュールの場合、熱の大部分は、改変可飽和インダクタ６４Ａ内で放散される。部分組立て体の冷却は、ハウジング全体が非常に高い電圧の短パルスで動作することから単純な問題ではない。図１２、図１２Ａ、及び、図１２Ｂに示すこの問題の解決策は、ハウジングを地電位から誘導的に絶縁することにある。このようなインダクタンスは、フェライト磁気コアを含む２つの円筒外形の回りを冷却管で包囲することによって作り出される。図１２、図１２Ａ、及び、図１２Ｂに示すように、入力冷却ライン及び出力冷却ラインの両方が、２つの円筒部と２つのフェライトブロックとで形成されるフェライトコアの円筒部の周囲に巻かれる。
【００５８】
フェライト片は、米国ニュージャージ州フェアフィールドのＣｅｒａｍｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ社製造のＣＮ−２０材料で作られる。単体の銅管（０．１８７インチ径）が、インダクタ６４Ａのハウジング６４Ａ１周囲の一方螺旋状外周部に圧入されて巻かれるとともに、他方の螺旋状外周部にも圧入され巻かれる。冷却管結合部が支持体内に存在しないように、この銅管は、その両端部が圧縮ヘッド板金カバーの取り付け具を貫通して延びることができるような長さとされる。
インダクタ６４Ａは、水冷式整流子の第１段階の反応器ハウジング内で使用されるものと類似した参照番号６４Ａ２で示すあり溝を備える。このハウジングは、あり溝を除いては先の空冷版とほとんど同じである。ハウジングと冷却水管との間での良好な熱的接続を行なうために、水冷式銅管がこのあり溝に圧入される。また、熱的インピーダンスを最小限に抑えるために熱伝導性コンパウンドも付設される。
【００５９】
インダクタ６４Ａの電気的な設計では、図９Ａ及び図９Ｂに示す参照番号６４のものが若干の変更されている。インダクタ６４Ａは、（３巻きではなく）テープによる４巻きとされた磁気コア６４Ａ３の回りに、（６つのループではなく）２つのループだけが形成される。
【００６０】
このような水冷式管の出力電位から地電位までの導電経路によって、バイアス回路は若干異なったものとなる。以前と同様に、バイアス電流は、整流子のＤＣ−ＤＣ変換器によってケーブルを介して圧縮ヘッドに供給される。電流は「正の」バイアスインダクタＬＢ２を通過して、Ｃｐ−１電圧ノードに接続される。次に、電流の一部は、ＨＶケーブルを介して整流子に戻るように（変成器２次巻線を通って接地され、ＤＣ−ＤＣ変換器に戻るように）分離される。他の電流は、（磁気スイッチをバイアスするために）圧縮ヘッド反応器ＬＰ−１を通過し、冷却水管の「負の」バイアスインダクタＬＢ３を通過した後に、接地及びＤＣ−ＤＣ変換器に戻る。各区間の抵抗のバランスを取ることによって、設計者は、圧縮ヘッド反応器及び整流子変成器の双方で使用できる十分なバイアス電流を確保することができる。
【００６１】
「正の」バイアスインダクタＬＢ2は、「負の」バイアスインダクタＬＢ3と極めて類似したものとされる。この場合、磁気コアとして同一のフェライトロッド及びブロックが使用される。しかしながら、２つの０．１２５インチ厚のプラスチック製スペーサを使用して、磁気コア内にエアギャップを形成し、コアがＤＣ電流で飽和しないようにする。インダクタに冷却水管を巻く代わりに、外形部の回りに１８ＡＷＧテフロン線が巻かれる。
【００６２】
クイック接続部
この好適な実施形態では、３つのパルス電力電気モジュールでは、ブラインド係合式の電気接続を使用し、モジュールをレーザキャビネットの所定位置にスライドさせるだけで、レーザシステムの各部に対する全ての電気接続が行われるようにする。
【００６３】
これらモジュールとは、ＡＣ配電モジュール、電源モジュール、及び共振充電器モジュールである。それぞれの場合において、モジュール上の雌又は雄プラグが、キャビネット裏面に取り付けられた反対形状のプラグと係合する。それぞれの場合において、モジュール上の約３インチの端部テーパピンによって、モジュールがその正確な位置に案内され、これら電気プラグが適切に係合される。米国ペンシルバニア州のハリスバーグに事務所を有するＡＭＰ社から、ＡＭＰモデル番号１９４２４２−１等のブラインド係合式コネクタが市販されている。この実施形態では、コネクタは、ＡＣ２０８ボルト、ＡＣ４００ボルト、ＤＣ１０００ボルト（電源出力、共振充電器入力）及び幾つかの信号電圧などの各種電力回路用のものである。これらのブラインド係合接続によって、これらのモジュールを補修・交換のために数秒又は数分で取り外すことができる。この実施形態では、モジュールの出力電圧が２０ボルトから３０，０００ボルトの範囲にある整流子モジュールには、ブラインド係合接続は使用されていない。その代わりに、一般的な高電圧コネクタが使用される。
【００６４】
放電部品
図２及び図２Ａは、本発明の好適な実施形態で利用される改良型放電構成の詳細を示す。この構成には、出願人がブレード誘電電極と呼ぶ電極構成が含まれる。この設計では、陽極１０Ａ４は、放電領域内でガス流を改善するために図示するように誘電スペースが陽極の両側に設けられた鈍角状の電極を備える。陽極は、長さ２６．４インチ、高さ０．４３９インチである。底部は、幅０．２８４インチで頂部幅０．１４１インチである。陽極は、中心部からの異なる熱膨張を電極に与えるように、ソケットを貫通するネジによって、流れ形成陽極支持バー１０Ａ６に取り付けられる。陽極は、銅ベースの合金、好ましくは、Ｃ３６０００、Ｃ９５４００又はＣ１９４００で構成される。陰極１０Ａ２は、図２Ａに示すように、陽極に対向する位置において若干尖った断面形状を有する。好適な陰極材料は、Ｃ３６０００である。このブレード誘電構成のより詳細な説明は、本明細書で参考文献として挙げる米国特許出願番号第０９／７６８，７５３号に示されている。この構成における電流戻り部１０Ａ８は、電極の長さ方向に等間隔配置された２７本のリブを有する鯨骨形状に成形された細い（約１／１６インチ直径）銅線又は真鍮線による単一の長尺部で構成され、その断面は図２及び図２Ａに示される。この電線は、陽極底部の線条溝及び室上部の内面の半環状溝に留められる。
【００６５】
パルス長
図６Ｅに示すように、出願人によって行われた試験で測定された出力パルス長は、約２０ｎｓの範囲であり、ある程度、２回の放電における相対タイミングの関数である。（その他は同等として）パルス長が長くなると、パターン転写装置の光学部品の寿命を延ばすことができる。
【００６６】
出願人は、パルス長を増す幾つかの手法を特定した。上述したように、放電間の相対時間は、パルス長に対して最適化することができる。パルス長を増すために、本明細書で参考文献として挙げる米国特許出願番号第０９／４５１，９９５号に記載されるものなどの手法を用いて、ＭＯ及びＰＡ双方のパルス電力回路を最適化することができる。個々のパルス強度を下げるために、本明細書で参考文献として挙げる米国特許第６，０６７，３１１号に記載されるものなどの光学パルス増幅装置をＰＡの下流に付設することができる。このパルス増幅装置は、パターン転写ツールのレンズ部品に対するビーム経路の一部とすることができる。放電室をより長くすることも可能であり、更に、パルス長を長くするために設計された進行波放電を生成するように電極を構成することもできる。
【００６７】
パルスエネルギー及び線量エネルギーの制御
パルスエネルギー及び線量エネルギーは、上述したようなフィードバック制御システム及びアルゴリズムで制御されることが好ましい。パルスエネルギーモニタは、レーザにおけるパターン転写ツールのウエハー近傍とすることができる。この手法を使用して、目標のパルスエネルギーを生成するために充電電圧が選択される。上記の好適な実施形態では、Ｃ0が並列に充電されることから、ＭＯ及びＰＡ双方に同一の充電電圧が供給される。
【００６８】
出願人は、この手法は非常に効果的に機能してタイミングジッタの問題を大幅に低減すると判断した。しかしながら、この手法は、ＰＡとは無関係にＭＯを制御するレーザオペレータの能力を、ある程度低下させてしまうのは確かである。しかしながら、各ユニットの性能を最適化するために個別に制御することができるＭＯ及びＰＡの動作パラメータも幾つかある。これら他のパラメータには、レーザガス圧力、Ｆ2濃度、及びレーザガス温度が含まれる。これらパラメータは、２つの室の各々において独立して制御され、プロセッサ制御によるフィードバック方式で調整されることが好ましい。
【００６９】
他の光学的品質の改善
本発明は、従来技術の単室式高反復率のガス放電型レーザよりも大幅に高いパルスエネルギー及び出力電力を可能とするレーザシステムを提供する。このパルスエネルギーの増強によって、特にエネルギー効率の高くないビーム品質を改善する手法を使用する機会が生まれる。
【００７０】
これらの手法には以下のものが含まれる。
・本明細書で参考文献として挙げる米国特許第５，８５２，６２１号に記載されたパルストリミング。パルスエネルギーをモニタし、パルスを遅延させてポッケルス・セルなどの超高速光学スイッチを使用して、遅延パルスの一部をトリミングする。
・本明細書で後述する、非常に高いビーム拡張を伴う線幅狭小化モジュール及び小さな開口の使用。
・波面エンジニアリング
米国特許第６，０９４，４４８号に示す回折格子の単一屈曲とともに、空洞間の波面補正を主発振器に加えることができる。これは、本明細書で参考文献として挙げる米国特許出願番号第０９／７０３，３１７号に記載された回折格子の複数屈曲、（本明細書で参考文献として挙げる米国特許第６，１９２，０６４号に記載された）変形自在な調整ミラー１４を含むことができる、波面補正は、公知の波面歪を補正するように構成された非平面プリズム面等の静的補正とすることもできる。
・ビームフィルターリング
本明細書で参考文献として挙げる米国特許出願番号第０９／３０９，４７８号に記載され、更に、図２３の参照番号１１で示す空間フィルタ等のビームフィルタをＭＯとＰＯの間に設けることができる。ビームフィルタは、ＰＡの下流にも付設することができる。
【００７１】
・コヒーレンス制御
レーザビームのコヒーレンスが集積回路製造業者にとって問題に成りかねない。ガス放電型レーザは、通常、低コヒーレンスを有するレーザビームを生成する。しかしながら、帯域幅を非常に狭くすればするほど、出力ビームのコヒーレンスはより大きくなる。このような理由から、ある程度の誘導空間非コヒーレンスが望まれる場合がある。ＭＯ共振空洞内又はＭＯとＰＡと間のいずれかにおいて、コヒーレンスを下げる光学部品が付設されることが好ましい。移動相プレート又は音響光学素子等のコヒーレンスを下げる幾つかの光学部品が知られている。
・開口の設定
種ビームのビーム品質は、ビームのより厳密な開口設定によっても改善することができる。
【００７２】
ガス制御
本発明の好適な実施形態は、図１に示すようにガス制御モジュールを備え、各放電室を妥当な量のレーザガスで満たすように構成される。ガスが連続的に各室に流れ込むように維持して、レーザガス濃度を目標レベルで一定又はほぼ一定に維持するために、適切な制御装置及びプロセッサ装置を設けるのが好ましい。これは、（いずれも本明細書で参考文献として挙げる）米国特許第６，０２８，８８０号又は米国特許第６，１５１，３４９号又は米国特許第６，２４０，１１７号に記載されたような手法を使用して達成することができる。
【００７３】
出願人が二元充填手法と呼ぶ、放電室へのレーザガスの連続的な流れを実現する他の手法では、各々がオリフィスを介して連続した幾つかの充填ライン（例えば、５本）を設け、前のラインの流れを、遮断弁を有する各ラインと重ねることができるようにしている。最も低い流量のラインは、最小平衡ガス流となるようにオリフィス設定される。開かれる弁の組み合わせを適切に選択することによって、あらゆる目標流量を大部分設定できる。オリフィス設定ラインとレーザガス源との間に、レーザ室（放電室）圧力の約２倍の圧力に維持される緩衝タンクが設けるのが好ましい。
【００７４】
可変帯域幅制御
上述したように、本発明のこの好適な実施形態では、従来のエキシマレーザ帯域幅よりも遥かに狭いレーザパルスが生成される。帯域幅が目標よりも狭くて、非常に短い焦点深度の焦点となる場合もあれば、より大きな帯域幅でより良いパターン転写結果が得られる場合もある。従って、帯域幅を調整するための手法が望まれる場合もある。このような手法は、本明細書で参考文献として挙げる、米国特許出願番号第０９／９１８，７７３号及び第０９／６０８，５４３号に詳細に記載されている。この手法では、特定のパターン転写結果を得るために好適な帯域幅を決定した後に、図１６Ｂ１及び図１６Ｂ２に示すＰＺＴ調整ミラー制御による超高速波長制御を用いてパルスのバースト中にレーザ波長を素早く変更し、目標スペルトルの形状をシミュレートするコンピュータモデリングが用いられる。この手法は、特に集積回路内に比較的に深い穴を作る際に有用である。
【００７５】
高速制御アルゴリズムを使用した超高速検波計
パルスエネルギー、波長、及び帯域幅の制御
集積回路パターン転写に使用される従来のエキシマレーザでは、レーザビームパラメータについて厳しい仕様が必要とされる。そのため、通常、各パルスのパルスエネルギー、帯域幅、及び中心波長の測定、及び、パルスエネルギー及び帯域幅のフィードバック制御がこれまで必要であった。従来装置では、パルスエネルギーのフィードバック制御は、パルス対パルスに基づいたもの、つまり、各パルスのパルスエネルギーを迅速に測定し、得たデータを直後のパルスのエネルギーを制御するために制御アルゴリズムにおいて使用することができるようにするものであった。これは、１，０００Ｈｚのシステムについて言えば、次のパルスについての測定や制御を１／１０００秒未満で行なう必要があることを意味する。４０００Ｈｚシステムではこの４倍の速度である必要がある。米国特許第５，０２５，４５５号及び米国特許第５，９７８，３９４号には、中心波長を制御したり波長及び帯域幅を測定したりする手法が記載されている。これらの特許は、本明細書で参考文献として挙げる。
【００７６】
また、この好適な実施形態のビームパラメータの制御は、出力ビームの波長及び帯域幅が主発振器１０の状態によって設定されるのに対し、パルスエネルギーが電力増幅器１２内の状態によってほぼ決定される点で、従来技術のエキシマ光源設計と異なる。
この好適な実施形態では、波長、帯域幅、及びパルスエネルギーは、電力増幅器の出力時にパルス対パルスに基づき測定され、この測定結果は、波長及びパルスエネルギーを制御するためにフィードバック制御システムで使用される。
【００７７】
ビームパラメータの高速測定及び制御
以下、このレーザのビームパラメータ測定及び制御について説明する。
本実施形態で使用される検波計は、米国特許第５，９７８，３９４号に記載されるものと類似しており、以下の記載の一部は、この特許からの抜粋したものである。
【００７８】
ビームパラメータの測定
図１４は、好適な検波計ユニット１２０、絶対波長基準較正ユニット１９０、及び、検波計プロセッサ１９７の配置を示す。
これらのユニット内の光学機器は、パルスエネルギー、波長、及び帯域幅を測定する。これらの測定結果は、パルスエネルギー及び波長を目標限界値内に維持するためにフィードバック回路で使用される。これら機器は、レーザシステム制御プロセッサからの指令で原子照合線源を参照して自己較正する。
図１４に示すように、レーザ出力ビームは、部分的に反射ミラー１７０と交差し、反射ミラー１７０は、出力ビーム３３としてビームエネルギーの約９５．５％を通過させ、パルスエネルギー、波長、帯域幅の測定のためにビームエネルギーの約４．５％を反射する。
【００７９】
パルスエネルギー
反射されたビームの約４％は、ミラー１７１によってエネルギー検出器１７２に反射され、エネルギー検出器１７２は、毎秒４，０００パルスの速度で発生する個々のパルスのエネルギーを測定することができる超高速フォトダイオード６９を備える。パルスエネルギーは約１０ｍＪであり、検出器６９の出力は、コンピュータ制御装置に供給される。このコンピュータ制御装置は、個々のパルスのエネルギー及びパルスの総バーストエネルギーの変動を制限するために、特定のアルゴリズムを使用して、記憶されたパルスエネルギーデータに基づきレーザ充電電圧を調整し、以降のパルスのパルスエネルギーを正確に制御する。
【００８０】
線形フォトダイオードアレー
線形フォトダイオードアレー１８０の感光面を、図１４Ａに詳細に示す。このアレーは、１０２４個の個別のフォトダイオード集積回路及び関連のサンプル・ホールド読出回路（図示せず）を備える集積回路チップである。フォトダイオードは、全長が２５．６ｍｍ（約１インチ）で、２５マイクロメートル間隔にある。各フォトダイオードは５００マイクロメートル長である。
【００８１】
このようなフォトダイオードアレーは、幾つかの供給元から販売されている。好適なサプライアはＨａｍａｍａｔｓｕである。我々の好適な実施形態では、完全な１０２４画素走査を４，０００Ｈｚ又はそれ以上の速度で読み取ることができるＦＩＦＯで最大４×１０6画素／秒の速度で読み取ることができるモデルＳ３９０３−１０２４Ｑが使用される。ＰＤＡは、２×１０6画素／秒で作動するように設計されたものであるが、出願人は、遥かに高速の、即ち、最高４×１０６画素／秒で作動するようにオーバクロックすることができることを確認した。４，０００Ｈｚより高いパルス速度に対して、出願人はこのＰＤＡを使用することもできるが、通常、各走査では、画素の一部（例えば、６０％）しか読み取ることができない。
【００８２】
粗い波長の測定
ミラー１７１を通過するビームの約４％は、ミラー１７３によって反射され、スリット１７７を介してミラー１７４及びミラー１７５に反射され、ミラー１７４に戻ってエシェル格子１７６上に反射される。ビームは、焦点距離４５８．４ｍｍのレンズ１７８によって視準される。回折格子１７６で反射された光は、再びレンズ１７８を通過して再度ミラー１７４、１７５で反射され、更に、再びミラー１７４で反射された後に、ミラー１７９で反射され、図１４Ｂの上側に示すように、画素６００から画素９５０の範囲で１０２４画素線形フォトダイオードアレー１８０の左側に集束する（画素０から５９９は、精密な波長測定及び帯域幅用に保存される）。フォトダイオードアレー上のビームの空間位置は、出力ビームの相対公称波長の荒尺度である。例えば、図１４Ｂに示すように、約１９３．３５０ｐｍの波長範囲の光は、画素７５０及びその近辺に集束することになる。
【００８３】
粗い波長の計算
検波計モジュールｌ２０における粗波長光学部品は、フォトダイオードアレー１８０の左側に約０．２５ｍｍ×３ｍｍの矩形の像を生成する。１０又は１１個の点灯フォトダイオードは、（図１４Ｃに示す）受光強度に比例した信号を出し、その信号が、検波計制御装置１９７のプロセッサによって読み取られデジタル化される。この情報及び補間アルゴリズムを使用して、制御装置１９７が像の中心位置を算出する。
【００８４】
この（画素で測定された）位置は、２つの較正係数を使用し、位置と波長との線形関係を基にとして粗波長値に変換される。これらの較正係数は、以下で説明する原子波長照合線源を参照して決定される。例えば、像位置及び波長間の関係は、以下のアルゴリズムとすることができる。
λ＝（２．３ｐｍ／画素）Ｐ＋１９１，６２５ｐｍ
ここで、
Ｐ＝粗像の中央位置
その代わりに、必要であれば、“+（  ）Ｐ2等の二次項を付加することによってより精度を高めることがでる。
【００８５】
精密な波長の測定
図１４に示すミラー１７３を通過するビームの約９５％は、ミラー１８２によって、レンズ１８３を介して、エタロン組立て体１８４の入力側で拡散器（好ましくは、「改良エタロン」と題する以下の章で説明する回折拡散器）上に反射される。エタロン１８４を出射したビームは、エタロン組立て体の焦点距離４５８．４ｍｍのレンズによって集束され、図１４に示す２つのミラーで反射された後に線形フォトダイオードアレー１８０の中央及び右側に干渉縞を生成する。
【００８６】
分光計は、実質的にリアルタイムで波長及び帯域幅を測定しなければならない。レーザ反復率は、４，０００Ｈｚから６，０００Ｈｚ又はそれ以上となる可能性があるので、経済的で小型の処理電子機器によって目標性能を達成するために、正確であるが集中的な計算を要求しないアルゴリズムを使用する必要がある。従って、計算アルゴリズムは、浮動小数点計算ではなく整数を使用することが好ましく、数学的な演算は（平方根、サイン、ログなど使用しない）演算効率が高いことが好ましい。
【００８７】
以下、本実施形態で使用される好適なアルゴリズムの具体的詳細を説明する。図１４Ｄは、図示されるように５つのピークを有する曲線であり、この曲線は、線形フォトダイオードアレー１８０によって測定される典型的なエタロン干渉縞の信号を表す。中央のピークは他のピークよりも高さが低い。異なる波長の光がエタロンに入射すると、中央のピークは上昇又は下降し、時にはゼロになる。この点からすると、中央のピークは波長測定には不適当である。それ以外のピークは、波長の変化に対応して中央のピーク方向に移動するか又は中央のピークから遠ざかるので、これらのピークの位置を利用して波長を求めることができ、一方、それらの幅は、レーザ帯域幅の尺度となる。各々、データ窓と記された２つの領域が図１４Ｄに示されている。データ窓は、通常、中央のピークに最も近い干渉縞が分析に使用されるように位置決めされる。しかしながら、波長が変化によって、干渉縞が移動し中央のピークに接近し過ぎる（これは、歪み及びそれによる誤差の原因となる）場合には、第１のピークが窓の外に出て、２番目に接近したピークが窓の内側に存在することになるので、ソフトウェアは、制御モジュール１９７のプロセッサに第２のピークを使用させる。逆に、波長が変化して、現在のピークを中央のピークから離れるようにデータ窓の外側に移動させる場合には、ソフトウェアは、データ窓の範囲内にある内方側の干渉縞にジャンプすることになる。データ窓は図１４Ｂにも示している。
【００８８】
４，０００Ｈｚから６，０００Ｈｚ又はそれ以上の範囲の反復率で各パルスの帯域幅を超高速で計算するために、好適な実施形態では、図１５に示すハードウェアが使用される。ハードウェアには、米国アリゾナ州フェニックスに事務所を有するＭｏｔｏｒｏｌａ社供給のマイクロプロセッサ４００、モデルＭＰＣ８３２、カリフォルニア州サンホセに事務所を有するＡｌｔｅｒａ社供給のプログラム可能な論理素子４０２、モデル  ＥＰ６０１６Ｃ２４０、実行・データメモリバンク４０４、テーブル形式のフォトダイオードアレーデータの一次記憶専用超高速ＲＡＭ４０６、メモリバッファとして動作する第３の４Ｘ１０２４画素ＲＡＭメモリバンク、及びアナログデジタル変換器４１０が含まれる。
【００８９】
米国特許第５，０２５，４４６号及び米国特許第５，９７８，３９４号に説明されるように、従来装置では、中心線波長及び帯域幅を決定するために、エタロン１８４、フォトダイオードアレー１８０によって生成される干渉縞を表す多量のＰＤＡデータ画素強度データを分析する必要があった。これは、波長及び帯域幅の各計算用にエタロン縞を探して記述するために、約４００画素の強度値を分析しなければならないので、コンピュータプロセッサを使用しても比較的時間の掛かるプロセスであった。本発明の好適な実施形態では、重要な干渉縞を見つけるためのプロセッサを設け、このプロセッサを波長情報の計算用プロセッサと平行して動作させることによって、このプロセスを大幅にスピードアップする。
【００９０】
基本的な手法は、ＰＤＡ画素データが生成される際に、画素データから干渉縞データ表を連続的に生成するためにプログラム可能な論理素子（ＰＬＤ）４０２を使用することにある。また、論理素子４０２は、干渉縞データ組のいずれが対象の干渉縞データを表すかを特定する。次に、中心波長及び帯域幅の計算が必要な場合には、マイクロプロセッサが特定された対象画素からのデータを収集して中心波長及び帯域幅の必要な値を計算するだけである。このプロセスでは、マイクロプロセッサの計算時間は、約１／１０に短縮される。
【００９１】
中心波長及び帯域幅の計算の好適なプロセスにおける具体的段階は以下の通りである。
１）２．５ＭＨｚで動作するように計時されたＰＤＡ１８０を用いる場合、ＰＤＡ１８０は、プロセッサ４００によって４，０００Ｈｚの走査速度で画素１から画素６００のデータを収集し、１００Ｈｚの速度で画素１から画素１０２８を読み取るように指示される。
２）ＰＤＡ１８０によって生成するアナログ画素強度データがアナログデジタル変換器４１０によってアナログ強度値からデジタル８ビット値（0から２５５）に変換され、デジタルデータは、フォトダイオードアレー１８０の各画素において、強度を表す８ビット値としてＲＡＭバッファ４０８内に一時的に記憶される。
３）プログラム可能な論理素子４０２は、干渉縞を探してほぼリアルタイムで連続的にＲＡＭバッファ４０８から送られるデータを分析し、全てのデータをＲＡＭメモリ４０６に記憶し、パルス毎の全ての干渉縞を特定し、パルス毎の干渉縞のテーブルを作ってそのテーブルをＲＡＭ４０６に記憶し、更に分析するために、パルス毎の２つの干渉縞からなる１つの最良組を特定する。論理素子４０２に使用する手法は、以下の通りである。
【００９２】
（Ａ）ＰＬＤ４０２がバッファ４０８を介して送られる各画素値を分析して、最小画素強度値を追跡しながら、強度閾値を超えているか判定する。閾値を超えている場合、これは、干渉縞ピークが生じつつある指標となる。ＰＬＤは、閾値を超える第１の画素を「立ち上がりエッジ」として特定し、「立ち上がりエッジ」画素に先行する画素の最小画素値を記憶する。この画素の強度値は、干渉縞の「最小値」として特定される。
（Ｂ）次に、ＰＬＤ４０２は、その後の画素強度値をモニタして干渉縞のピークを探す。これは、強度が閾値強度より低下するまで最大強度値を追跡することによって行う。
【００９３】
（Ｃ）閾値を下回る値を有する画素が発見されると、ＰＬＤは、この画素を立ち下りエッジの画素番号として特定してその最大値を記憶する。次に、ＰＬＤは、立ち下りエッジ画素番号から立ち上がりエッジ画素番号を引いて干渉縞の「幅」を計算する。
（Ｄ）立ち上りエッジ画素番号、最大干渉縞強度、最小干渉縞強度、及び、干渉縞幅の４つの値がＲＡＭメモリバンク４０６の干渉縞領域の円形テーブル内に記憶される。大半のパルスは、２つの窓内に２個から５個の干渉縞を生成するに過ぎないが、各パルスについて最大１５の干渉縞を表すデータを記憶できる。
（Ｅ）また、ＰＬＤ４０２は、パルス毎に各パルスの「最良の」２つの干渉縞を特定するようにプログラムされる。これは、0個から１９９個のデータ窓の範囲内で最終干渉縞を全て特定するとともに、４００個から５９９個のデータ窓から第１の干渉縞を全て特定することによって行なわれる。
【００９４】
パルス後に、（１）画素データの収集、及び（２）そのパルスに関する干渉縞の円形テーブルの形成に必要とされる総時間は、約２００マイクロ秒に過ぎない。この手法の時間節減の主たる利点は、干渉縞の検索が、干渉縞データが読み出されデジタル化され記憶されるのと並行して行われるということである。特定のパルスについて２つの最良の干渉縞が特定されると、マイクロプロセッサ４００は、ＲＡＭメモリバンク４０６の２つの干渉縞の領域における生画素データを確保して、帯域幅及び中心波長をそのデータから計算する。その計算は、以下の通りである。
【００９５】
エタロン干渉縞の典型的な形状は、図１４Ｄに示される。ＰＬＤ４０２の過去の作業に基づいて、画素番号１８０周辺で最大値を有する干渉縞及び画素番号４５０周辺で最大値を有する干渉縞が、マイクロプロセッサ４００に対して特定される。干渉縞の形状及び位置を定義するために、これらの最大値周辺の画素データがマイクロプロセッサ４００によって分析される。これは以下のように行われる。
【００９６】
Ａ）干渉縞最大値から干渉縞最小値を引いて、その差を２で割って、その結果を干渉縞最小値に加えることによって最大半値が求められる。２つの干渉縞の各立ち上りエッジ及び各立ち下がりエッジについては、最大半値より大きい最近値及び最大半値より小さい最近値を有する２つの画素が計算される。次に、１／３２の精度で、図１４Ｄに示すＤ1及びＤ２の端点を定義するような場合には、マイクロプロセッサは、２つの画素値の間で補外を行なう。これらの値から円形干渉縞の内径Ｄ1及び外径Ｄ２が求められる。
【００９７】
精密な波長の計算
精密な波長の計算は、進路波長測定値及びＤ１及びＤ２の測定値を使用して行われる。
波長の基本的な方程式は以下の通りである。
λ＝（２＊ｎ＊ｄ／ｍ）ｃｏｓ（Ｒ／ｆ）                            （１）
ここで、
λは、ピコメートル単位の波長である。
ｎは、エタロンの内部屈折率で約１．０００３。
ｄは、±１μｍで管理されたエタロン間隔（ＫｒＦレーザの場合は、約１５４２μｍ、ＡｒＦレーザの場合は、約９３４μｍ）。
ｍは、次数で、干渉縞ピークでの波長の整数（ＫｒＦレーザの場合は、約１２４４０、ＡｒＦレーザの場合は、約９，６６４μｍ）。
Ｒは、干渉縞半径であり、１３０ＰＤＡ画素から２８０ＰＤＡ画素まで（１画素は２５ミクロン）。
ｆは、レンズからＰＤＡ面までの焦点距離である。
【００９８】
コサイン項を展開して無視できるほど小さい高次数項を取除くと、
λ＝（２＊ｎ＊ｄ／ｍ）［１−（１／２）（Ｒ／ｆ）2］              （２）
直径Ｄ＝２＊Ｒについてこの方程式を書き換えると、
λ＝（２＊ｎ＊ｄ／ｍ）［１−（１／８）（Ｄ／ｆ）2］              （３）
となる。
【００９９】
検波計の主な仕事は、Ｄからλを計算することである。これには、ｆ、ｎ、ｄ、及び、ｍが分からなければならない。ｎ及びｄは、共にエタロン固有のものであることから、組み合わせてＮＤという単一の較正定数とする。ｆは、Ｄの単位を純粋な比率に合わせるために、画素単位を用いるＦＤという他の較正定数にすべきと考える。整数次数ｍは、波長及びどの干渉縞の対を選ぶかによって変わる。ｍは、この目的のためには十分に正確である粗干渉縞波長を使用して求められる。
これらの方程式の幾つかの良い点は、全ての大きな数字は正の値であるということである。ＷＣＭのマイクロコントローラは、約３２ビットの精度を維持しながらこれを計算することができる。[  ]付きの項をＦＲＡＣという。
ＦＲＡＣ＝[１−（１／８）（Ｄ／ＦＤ）2]                          （４）
内部でＦＲＡＣは、最も重要なビットの左に基数点を持つ符号のない３２ビット値として表される。ＦＲＡＣは、常に１よりも極僅かに小さいので、そこで最大の精度が得られる。ＦＲＡＣは、｛５６０から２６０｝画素のＤ範囲については[１−１２０Ｅ−６]から[１−２５Ｅ−６]の範囲である。
【０１００】
ＮＤ較正結果を入力すると、検波計は、内部の波長単位がフェムトメートル＝１０∧−１５メートル＝０．０００１ｐｍである２ＮＤ＝２＊ＮＤという内部の符号なし６４ビット値を計算する。内部では、精密波長について波長λをＦＷＬとして、単位はｆｍで表す。これらの変数に関して方程式を書き換えると、
ＦＷＬ＝ＦＲＡＣ＊２ＮＤ／ｍ                                  （５）
となる。
【０１０１】
演算によりｆｍ単位でＦＷＬを与えるＦＲＡＣの基数点シフトを処理する。ｍについては、方程式を入れ替えて同様に単位がｆｍであるＣＷＬという既知の粗波長を挿入して解く。
ｍ＝最も近い整数（ＦＲＡＣ＊２ＮＤ／ＣＷＬ）                  （６）
最も近い整数を取るのは、粗波長に対する精密波長に到達するまで従前の方法でＦＳＲを加えたり引いたりするのと同じである。方程式（４）、方程式（６）、方程式（５）と順番に解いて波長を計算する。内径及び外径については、別途、ＷＬを計算する。平均値が線中心波長であり、その差が線幅である。
【０１０２】
帯域幅の計算
レーザの帯域幅は、（λ２−λ１）／２として計算される。真のレーザ帯域幅に加えられるエタロンピークの固有幅を求めるために、固定補正係数が適用される。数学的には、逆重畳アルゴリズムは、測定された幅からエタロン固有幅を取り除く方式であるが、これでは過度の集中的計算となる。そこで、固定補正Δλξを差し引くことによって、十分な精度を得る。従って、帯域幅は、
Δλ＝［（Ｄ2−Ｄ1）／２］−Δλξ
となる。
Δλξは、エタロン仕様及び真のレーザ帯域幅の双方に左右される。一般的に、本明細書に記載された用途では、０．１から１ｐｍの範囲にある。
【０１０３】
改良エタロン
この実施形態では、改良されたエタロンが利用される。従来のエタロン取り付け方法では、通常、エラストマを用いて周囲の構造体に対して光学要素を取り付け、これら要素の位置を拘束するが要素にかかる応力を最小限に抑えるようにしている。ここで一般的に使用されるコンパウンドは、室温加硫シリコン（ＲＴＶ）である。しかしながら、これらのエラストマから放出される様々な有機的蒸気が光学部品の表面上に付着するために、その性能が低下してしまう。エタロン性能寿命を延ばすためには、エラストマコンパウンドを含まない密閉包囲体内にエタロンを取り付けることが望ましい。
【０１０４】
好適な実施形態は、図１４及び図１４Ｅに１８４で示す改良エタロン組立て体を備える。図１４に単体で示す石英ガラス製エタロン７９は、フランジ８１を有する上部板８０及び下部板８２で構成され、両板は高級石英ガラスで作られる。エタロンは、１．０００３の屈折率と２５又はそれ以上の純度とを有するガスで取り囲まれる場合、１９３．３５ｎｍで２０．００ｐｍの自由スペクトル範囲の干渉縞を生成するように設計される。超低熱膨張率を有する３つの石英ガラス製のスペーサ８３は、両板を分離し、厚みは９３４マイクロメートル±１マイクロメートルである。これらスペーサは、光学部品製造技術では周知手法である光学接触によってエタロンを一体的に保持する。エタロンの内面の反射率は、各々約９２％であり、その外面は反射防止皮膜処理が施されている。エタロンの透過率は約５０％である。
【０１０５】
エタロン７９は、引き出し線８５で示される半径方向位置においてフランジ８１の下縁の下方に中心から１２０度間隔で設置される３つのパッド（図示せず）に対してフランジを押し当てる３つの低押力バネ８６及び重力のみによって、アルミニウム製ハウジング８４の所定位置に保持される。フランジ８１の上縁に沿った僅か０．００４インチの隙間８７によって、エタロンが適正な位置にほぼ維持されるのが保証される。また、この狭い公差の取り付けによって、取り付けによって何らかのショックや衝撃がエタロンシステムに伝わっても、光学部品とハウジング接触点との間の相対速度は、確実に最小限に維持される。エタロン組立て体１８４のその他の光学部品には、拡散器８８、窓８９、及び、焦点距離が４５８．４ｍｍの焦点レンズ９０が含まれる。
【０１０６】
拡散器８８は、エタロンの適正な動作に必要な様々な入射角を作り出すためにエタロンの上流で一般的に使用される標準的な従来の拡散器とすることができる。従来の拡散器の問題は、拡散器を通過する光の約９０％は有用な角度にないため、フォトダイオードアレー上に集束しない点にある。しかしながら、このような無駄な光は、光学系を加熱して光学面の劣化の一因となりかねない。より好適な実施形態では、拡散器８８として回折レンズアレーが使用され、この回折レンズアレーは、光全体を拡散するがその角度はわずか約５度以内である。そのため、エタロンに当たる光の約９０％が有用な角度で入射し、エタロンに入射する光のより多くの部分が、フォトダイオードアレーによって最終的に検出される。その結果、エタロンに入射する光を大幅に低減することができるので、光学部品の寿命が大幅に延びる。出願人の推定では、フォトダイオードアレー上の同等の光に関する従来の値の５％又は１０％未満まで入射光を低減することが可能である。
【０１０７】
回折拡散器による視準の向上
図１４Ｈは、エタロンを通過する光強度を更に一層低減することができる好適な実施形態の構成を示す。この実施形態は、上述した実施形態と類似する。ミラー１８２（約１５ｍｍ×３ｍｍ）からのサンプルビームは、集光レンズ４００を通って上方に進むとレンズ４０２によって再度視準される。ここで視準され寸法的に約５ｍｍ×１ｍｍに減じられたビームはエタロンハウジング窓４０４を通過した後に回折拡散素子４０６を通過するが、この（ＡｒＦレーザ用の）事例では、回折拡散素子は、米国アラバマ州ハンツビルに事務所を有するＭｅｍｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ社供給の回折拡散素子である。この素子は、部品番号Ｄ０２３−１９３であり、どのような断面形状を有する入射視準ビームであってもその実質的に全て１９３ｎｍ光を、２度の角度で第１方向に、４度の角度で第１方向に垂直な第２方向に拡張するビームに変換する。次に、レンズ４１０は、拡張ビームを図１４に示すフォトダイオードアレー１８０を覆う矩形パターン上に「集束させる」。フォトダイオードアレーの有効面積は、約０．５ｍｍ幅、２５．６ｍｍ長であり、レンズ４１０によって形成されるスポットパターンは、約１５ｍｍ×３０ｍｍである。回折拡散素子は全体的にビームの空間成分を混合するが、ビームエネルギーの実質的に全てが２度及び４度の限界内に維持されるので、エタロンを通過する光を大幅に減少して効果的に利用することができる。短い寸法のフォトダイオードアレー内のスポットパターンを小さくすれば、エタロンを通過するビームエネルギーを更に低減することができることを理解されたい。しかしながら、更に１５ｍｍ未満に小さくすると、光学的な位置合わせが難しくなる。従って、設計者は、スポットパターンの大きさは、トレードオフの問題であると考えるべきである。
【０１０８】
約２４８．３２７ｎｍで動作するＫｒＦレーザ用に設計された他のシステムでは、類似した設計で、波長調整が行なわれる。この実施形態では、レンズ４００は、約５０ｎｍの焦点距離を有する（このレンズはＭｅｌｌｅｓ  Ｇｒｉｏｔ社の部品番号ＯＩＬＱＰ００１である）。視準レンズ４０２は−２０ｍｍ焦点距離を有する（ＥＶ  Ｉａｓｅｒ社の部品番号ＰＬＣＣ−１０．０−１０．３−ＵＶ）。回折拡散素子４０６は、Ｍｅｍｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ社の部品番号ＤＯ２３−２４８である。この実施形態及びＡｒＦ実施形態では、２つのレンズ間の間隔は、スペーザ４１６で適正に位置決めされる。レーザがこの設計範囲で動作時にエタロンを通過するビームのエネルギーは、エタロンに重大な熱的な問題を起こすほどではないと出願人は考える。
その他の実施形態では、レンズ４００とレンズ４０２との間でビームを集束させることができる。この場合、適切なレンズが、周知の光学的手法を用いて選択されることになる。
【０１０９】
パルスエネルギー及び波長のフィードバック制御
本明細書で参考文献として挙げる「エキシマレーザパルスエネルギー制御」米国特許第６，００５，８７９号に全て記載されたように、目標パルスエネルギー及び特定数のパルスの目標総合線量を維持するために、上述した各パルスのパルスエネルギー測定値に基づいて後続パルスのパルスエネルギーが制御される。
【０１１０】
レーザの波長は、波長の測定値、及び、本明細書で参考文献として挙げる「エキシマレーザ用波長システム」米国特許第５，９７８，３９４号に記載された手法などの従来技術で知られる手法を使用して、フィードバック方式で制御することができる。出願人は、圧電駆動装置を利用して調整ミラーを極めて高速に動かす波長調整手法を最近開発した。これらの手法の一部は、本明細書で参考文献として挙げる２０００年６月３０出願の「レーザ用ビーム制御方法」米国特許出願番号第６０８，５４３号に記載されている。次の章でこれらの手法を簡単に説明する。圧電スタックによってレバーアームの支点位置が調整される。
【０１１１】
組み合わせＰＺＴ−ステッピングモータ駆動式調整ミラー使用した新ＬＮＰ
圧電駆動装置を使用した詳細設計
図１６は、出力レーザビームの波長及びパルスエネルギーを制御する上で重要なレーザシステムの構成を示すブロック図である。
線幅狭小化は、４プリズムビーム拡張器（１１２ａから１１２ｄ）、調整ミラー１１４、及び、回折格子１０Ｃ３を備える線幅狭小化モジュール１１０によって行われる。非常に狭いスペクトルを達成するために、この線幅狭小化モジュールでは非常に高いビーム拡張が行われる。このビーム拡張値は、従来の精密パターン転写用エキシマレーザでは通常２０Ｘから２５Ｘであるのに比較して４５Ｘである。更に、前部開口（１１６ａ）及び後部開口（１１６Ｂ）の水平寸法が小さくなっており、即ち、従来技術では約３ｍｍ及び２ｍｍであったのに比較して、１．６ｍｍ及び１．１ｍｍである。ビームの高さは７ｍｍに限定される。これらの測定値によって、帯域幅を約０．５ｐｍ（ＦＷＨＭ）から約０．２ｐｍ（ＦＷＨＭ）に減少させることができる。レーザ出力パルスエネルギーも、５ｍＪから約１ｍＪに低減される。しかしながらこれは問題にはならない、何故ならば、このような光は、目標出力１０ｍＪを得るために増幅器で増幅されるからである。出力カプラ１１８の反射率は３０％であり、これは、従来のレーザの反射率に近いものである。
【０１１２】
図１６Ｂ１は、本発明の好適な実施形態の詳細構成を示す図である。ミラー１４の位置の大きな変更は、２６．５対１のレバー比のレバーアーム８４を介して、ステッピングモータによって行われる。この場合、レバーアーム８４の支点で球形の位置決めボールに接触するように、圧電駆動装置８０の端部のダイアモンドパッド８１が設けられる。レバーアーム上の円筒形ドエルピンと参照番号８５で示すミラー取り付部上に取り付けられた４つの球面玉軸受（そのうちの２つのみを図示）によって、レバーアーム８４上部とミラー取り付部８６が接触する。圧電取り付部８０Ａを備えたＬＮＰフレーム上に圧電駆動装置８０が取り付けられ、ステッピングモータ取り付部８２Ａを備えたフレームにステッピングモータが取り付けられる。３つのアルミニウム製の球体（そのうちの１つを図１６Ｂ１に図示）を使用する３点取り付部を備えたミラー取り付部８６内にミラー１４が取り付けられる。球体に対しミラーを保持するために３本のバネ１４Ａによって圧縮力が掛けられる。
【０１１３】
図１６Ｂ２は、図１６Ｂ１に示すものと若干異なる第２の実施形態を示す図である。この実施形態は、圧電駆動装置をＬＮＰ内の環境から隔離するためにベローズ８７（缶として機能）を備える。このような隔離によって、圧電素子のＵＶによる損傷が防止されるとともに、圧電材料からのガス抜けによる汚染の可能性がなくなる。
【０１１４】
事前調整及び能動的調整
上述した実施形態は、チャープ接続以外の目的にも使用することができる。場合によっては、集積回路パターン転写機のオペレータは、所定の条件で波長を変更することができる。換言すると、目標中心波長λTを固定波長とすることはできないが、所定パターン後、或いは、過去の初期波長又は他のパラメータを使用する学習アルゴリズムを連続的に又は定期的に更新した結果としてのいずれかで、希望する頻度だけ変更することができる。
【０１１５】
適応フィードフォワード
本発明の好適な実施形態は、フィードフォワードアルゴリズムを含む。これらのアルゴリズムは、既知のバースト運転パターンに基づいてレーザオペレータがコード化することができる。その代わりに、このアルゴリズムは、レーザ制御によって上記の図表に示したようなバーストパターンが検出された後に、波長シフトを防止するか又は最小限に抑えるために、シフトを予期したミラー１４の調整を行う目的での制御パラメータの修正に適応できるようにすることが可能である。この適応フィードフォワード手法では、１つ又はそれ以上前のバーストからのデータ、及びチャープの影響を反転するためのＰＺＴスタックを使用して、ソフトウェアにおいて所定の反復率でチャープのモデルが作られる。
【０１１６】
チャープ反転を適切に設計するには、２つの情報が必要である。即ち、（１）ＰＺＴスタックのパルス応答、及び、（２）チャープの形状である。各反復率について、ＰＺＴスタックのパルス応答によるチャープ波形の逆重畳によって、パルスのシーケンスが得られ、このシーケンスは、（妥当な符号を持つ）ＰＺＴスタックに適応される場合、チャープを取消す。この計算は、１組の反復率での挙動調査によって、オフラインで行うことができる。データシーケンスは、パルス番号及び反復率によって索引付けされる表に保存することができる。この表は、適応フィードフォワード反転で使用される妥当な波形データを収集するために運転中に参照することができる。また、反復率を変更する度に運転開始時にいくつかのバーストのデータを使用してほぼリアルタイムでチャープ形状モデルを得ることが可能であり、これが実際に選択される可能性がある。チャープ形状モデル、及び、恐らくは、ＰＺＴパルス応答モデルも、その後に、Ｎ−バースト単位で、モデルとデータとの間の累計測定誤差に基づいて更新する（例えば、適合させる）ことができる。好適な実施形態を図１６Ｅに示す。パルスバーストの始めのチャ−プは、図１６Ｅで説明するアルゴリズムを使用して制御することができる。記号ｋは、バースト内のパルス番号を示す。バーストは、ｋ領域とｌ領域の２つの領域に分離される。ｋ領域は、ｋ番目（チャープを取り囲むのに十分な期間の長さを定義）未満のパルス番号用である。個別の比例定数Ｐｋ、整数定数Ｉｋ、及び線幅中心誤差ΣＬＣＥｋの整数の和は、各パルス番号に対して使用される。次のバーストのｋ領域内での対応するパルス番号のＰＺＴ電圧は、これらの定数及び和によって決定される。ｋ番目のパルス後、従来の比例整数ルーチンによってＰＺＴ電圧が制御される。バースト内の次のパルスの電圧は、現在のパルス＋Ｐ＊ＬＣＥ＋Ｉ＊ΣＬＣＥになる。このアルゴリズムの主な段階を説明する流れ図を図１６Ｅに示す。
【０１１７】
レーザ室
熱交換器
この実施形態は、４，０００パルス／秒のパルス反復率で動作するように設計される。パルス間の放電の影響を受けたガスの放電領域を清掃するには、電極１８Ａと電極２０Ａとの間に最大約６７ｍ／ｓのガス流が必要である。この速度を達成するために、横流ファンユニットの径は５インチ（ブレード構造体の長さは２６インチ）に設定されており、回転速度は約３５００ｒｐｍに上げられている。この性能を達成するために、実施形態は、協働して最大４ｋＷの駆動電力をファンブレード構造体に送る２つモータを利用する。４０００Ｈｚのパルス速度で、放電によって約１２ｋＷの熱エネルギーがレーザガスに付与される。ファンによって付加された熱と共に放電によって生成された熱を除去するために、４つの個別の水冷式フィン付き熱交換器ユニット５８Ａが設けられる。以下、モータ及び熱交換器について詳細に説明する。
本発明の好適な実施形態は、図４に全体的に示す４つの水冷式フィン付き熱交換器５８Ａを利用する。これらの熱交換器の各々は、図１で５８に示す単一の熱交換器に多少類似するが実質的な改良点がある。
【０１１８】
熱交換器部品
熱交換器の１例の断面図を図２１に示す。熱交換器の中央部は割愛しているが両端は図示されている。図２１Ａは、熱膨張及び収縮に対応する熱交換器の端部の拡大図である。
熱交換器の部品には、純銅（ＣＵ１１０００）から機械加工されインチ当り１２枚のフィン３０３を含むフィン付き構造体を備える。水流は、０．３３インチのボア径を有する軸方向の経路を通る。軸方向経路内に設置されるプラスチック製の攪拌器３０６は、経路内での水の層化を防止するとともに、経路内面上での高温限界層の形成を防止する。撓みフランジユニット３０４は、内フランジ３０４Ａ、ベローズ３０４Ｂ、及び外フランジ３０４Ｃで構成される溶接ユニットである。熱交換器ユニットは、熱交換器内で流れる水をレーザガスからシールするために３つのＣ型シール３０８を備える。ベローズ３０４Ｂによって、室に対して熱交換器が膨張・収縮することができる。二重ポートナット４００によって、熱交換器経路が標準的な５／１６インチの位置決めエルボーパイプの取付具に接続され、この取付具は次に水供給源に接続される。Ｏリング４０２によって、ナット４００とフィン付き構造体との間のシールが行われる。好適な実施形態では、ユニットのうちの２つにおける冷却水流の方向は、他の２つとは反対であり、これによって軸方向の温度勾配が最小限に抑えられる。
【０１１９】
攪拌器
好適な実施形態では、攪拌器は、通常エポキシ成分を混合するのに使用され、３Ｍ社から販売される４つの市販の長尺インライン混合装置で構成される（静的ミキサ、部品番号０６−Ｄ１２２９−００）。図２１及び図２１Ａの３０６にインラインミキサを示す。インラインミキサによって、ピッチ距離（０．３インチ）毎に時計方向を逆転させる概して螺旋状の経路に沿って水が強制的に流される。攪拌器で熱交換器の性能が実質的に改善される。出願人による試験の結果、攪拌器を増設すると、約１／５の所要流水量で、比較可能なガス温度条件を維持できることがわかった。
【０１２０】
流路
この好適な実施形態では、放電領域を出入りするガス流は、従来のレーザ室に対して大幅に改善されている。放電領域の上流で横流ファンの出口に隣接する領域は、放電領域の断面が大から小へ滑らかな移行を形成する形状である。放電領域の直ぐ下流の断面は、ガスが強制的に９０度転換して熱交換器に入る前に放熱の値が小から極大になるように滑らかに大きくなっている。この配置によって、瞬く間に高速ガス流によって引き起こされる圧力低下及び関連の乱流が最小限に抑えられる。
【０１２１】
ブロアモータ及び大型ブロア
本発明のこの第１の好適な実施形態では、レーザガスを循環させる２台のモータによって駆動される大型横流ファンが設置される。図２４に示すこの好適な配置によって、４，０００Ｈｚパルス間で、放電領域内の約１．７ｃｍの空間を通過し得る６７ｍ／秒のガス流が電極間に作り出される。
ファンのブレード構造の断面を図４に参照番号６４Ａで示す。斜視図を図１８Ａに示す。ブレード構造は５インチ径を有し、中実アルミニウム製合金６０６１−Ｔ６棒材から機械加工される。各部の個々のブレードは、図１８Ａに示すように、隣接部と若干オフセットされている。このオフセットは、圧力波面の生成を防止するように予め不均一にされている。代案として、（圧力波面の生成を防止するように）個々のブレードを、ブレード軸に対して若干角度を付けることができる。
【０１２２】
図１８に示すこの実施形態では、２個の三相ブラシレス直流モータが利用され、米国特許第４，９５０，８４０号に記載されるように、各々、レーザガス環境からモータの固定子部を隔離する金属製の圧力カップ内に収納された磁気回転子を有する。この実施形態では、圧力カップは、薄肉のニッケル合金４００製で厚みは０．０１６インチであり、レーザガスバリアとして機能する。２個のモータ５３０及び５３２は、同一のシャフトを駆動し、反対方向に回転するようにプログラムされる。両モータは、センサレスモータである（即ち、位置センサなしで動作する）。右モータ５３０を制御する右モータ制御装置５３４は、始動／停止、電流指令、電流フィードバック等を実施するためにアナログデジタル信号によってスレーブモータ制御装置５３６を制御する主制御装置として機能する。レーザ制御装置２４Ａとの通信は、主制御装置５３４のＲＳ−２３２シリアルポートを介して行う。
【０１２３】
高デューティサイクルＬＮＰ
線幅狭小化パッケージをパージすることが知られている。しかしながら、従来技術では、パージ流が回折格子面上に直接流れないようにすることが教示されているため、パージ流は一般に回折格子面の背部等の位置に設けられたポートによって作り出される。しかしながら、出願人が発見した事実として、非常に高い反復率では、高温ガス（窒素）の層が回折格子面に形成され、その結果、波長に歪みが発生する。この歪みは、上述した能動的波長制御によって少なくとも部分的に補正することができる。他のアプローチは、回折格子面を図１７に示すようにパージすることである。図１７では、１０インチ長、３／８インチ径のパージ管６１の頂部に設けた小孔（１／４インチ間隔で１ｍｍ）によってパージ流が作り出される。パージガスは、次の章で説明するように純窒素供給装置からの窒素とすることができる。しかしながら、ＬＮＰでは、ＬＮＰ部品から熱を取り除く際にはヘリウムの方が効果的であることから、ヘリウムが好適なパージガスである。その他の手法を図１７Ａ、図１７Ｂ、及び、図１７Ｃに示す。
【０１２４】
超純窒素パージシステム
本発明のこの実施形態は、性能大幅に向上するとともに部品寿命を実質的に延ばした超純窒素パージシステムを備える。
図１９は、本発明の第１の好適な実施形態の重要な構成を示すブロック図である。本発明の好適な実施形態で窒素ガスによってパージされる５つのエキシマレーザ部品は、ＬＮＰ2Ｐ、レーザ室６Ｐ上に取り付けられる高電圧部品４Ｐ、高電圧部品４Ｐを上流パルス電力部品１０Ｐと接続する高電圧ケーブル８Ｐ、出力カプラ１２Ｐ、及び、検波計１４Ｐである。部品２Ｐ、４Ｐ、８Ｐ、１２Ｐ、及び１４Ｐの各々は、各々、Ｎ2入口ポート及びＮ2出口ポートの２つのポートのみを有する密封容器又は密封室に内蔵される。Ｎ2源１６Ｐは集積回路製造工場の大型Ｎ2タンク（通常、液体窒素温度で維持）であるが、比較的に小型のＮ2ビンでもよい。Ｎ2源ガスは、Ｎ2源１６Ｐを出ると、Ｎ2パージモジュール１７Ｐに入りＮ2フィルタを通って、パージされる部品へのＮ2流量を制御する流量制御弁が入った配電盤２０ｐに至る。各々の部品に対して、パージ流は、モジュール１７Ｐに戻って流量モニタユニット２２Ｐに至り、そこで各パージユニットから戻るパージ流がモニタされ、モニタされた流量が所定の値を下回る場合には警報器（図示せず）が作動する。
図１９Ａは、本発明のパージ構成に特に関係するものではない一部の他のＮ2構成を備えたこの好適な実施形態の特定部品を示す配線図である。
【０１２５】
Ｎ2フィルタ
本発明の重要な構成は、Ｎ2フィルタを内在している点である。これまで、集積回路パターン転写用エキシマレーザメーカは、市販Ｎ2のＮ2ガス仕様はほとんどいつも良好であり仕様を満足するガスは十分にきれいなので、Ｎ2パージガス用フィルタは不要であると信じていた。しかしながら、出願人が発見した事実として、時としてソースガスは仕様外れである場合があり、或いは、パージシステムに至るＮ2配管に汚染物質を含まれている可能性がある。また、配管は保守及び運転中に汚れる可能性がある。出願人は、フィルタコストは、汚れによる損傷の確率が非常に低いにしてもそれに対する非常に良い保険料であると判断した。
【０１２６】
好適なＮ2フィルタは、米国カリフォルニア州サンディエゴに事務所を有するＡｅｒｏｎｅｘ社が販売するモデル５００Ｋ不活性ガス清浄器である。このフィルタは、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2、及び、ノンメタン炭化水素をサブパーツ／１０億のレベルまで除去する。このフィルタは０．００３ミクロン以上の全ての微粒子を９９．９９９９９９９％取り除く。
【０１２７】
流れモニタ
５つのパージされる部品の各々についてユニット２２内の流れモニタが設置される。低流量向けの警報機能を有するユニットが市販されている。
【０１２８】
配管
全ての配管は、電解研磨された内面を有するステンレス鋼（３１６ＳＳＴ）製であることが好ましい。ＰＦＡ４００製又は超高純度テフロン製の特定形式のプラスチック管を使用してもよい。
【０１２９】
再循環
パージガスの一部又は全ては、図１９Ｂに示すように、再循環させることができる。この場合、パージモジュールにブロア及び水冷式熱交換器が増設される。例えば、光学部品からのパージ流は再循環するとともに、電気品からのパージ流は、排気することができ、或いは、組み合わせ流の一部を排気させることができるであろう。
【０１３０】
システムの利点
本明細書で説明するシステムでは、特にＡｒＦレーザ及びＦ２レーザについては、長期のエキシマレーザ性能に大きな向上が見られる。汚れの問題は基本的に解消され、その結果、実質的に部品の寿命が延び、ビーム品質が良くなった。更に、出口ポートを除き漏れは解消されていることから、目標の値に流量を制御することができ、これには、Ｎ2必要量をほぼ半減させる効果がある。
【０１３１】
電力計を有する密封シャッタユニット
この第１の実施形態は、図２０、図２０Ａ、及び、図２０Ｂに示すように、内蔵電力計付き密封シャッタユニットを備える。このような重要な改良点と共に、シャッタは、レーザビームを阻止するシャッタとして、更に、測定が必要なときは常にビーム電力をモニタする完全ビーム電力計としての２つの機能を有する。
【０１３２】
図２０は、シャッタユニットの主な部品を示す平面図である。これらは、シャッタ５０２、ビームダンプ５０４、及び電力計５０６である。シャッタを閉じた状態でのレーザ出力ビームの経路を図２０に参照番号５１０で示す。ビームが見える状態の経路を参照番号５１２で示す。ビーム停止部品５１６のシャッタ有効面は、室を出るビームの方向に対して４５度であり、シャッタが閉じられるとビームはシャッタ面に吸収されるとともに、ビームダンプ５０４に対し反射される。ビームダンプ有効面及シャッタ有効面は、共に、レーザビームを多く吸収するためにクローム鍍金される。この実施形態では、ビーム停止部品５１６は撓みバネスチームアーム５１８上に取り付けられる。図２０Ｂに示すように、電力をコイル５１４に掛けることによってシャッタが開き、これによって撓みアーム５１８及びビーム停止部品５１６がコイルに引っ張られて、その結果、ビーム停止部品５１６が出力レーザビームの経路から取り除かれる。シャッタは、コイル５１４内の電流を止めることによってシャッタが締まり、これによって、永久磁石５２０がビーム停止部品５１６及び撓みアーム５１６を引っ張って閉の位置に戻す。好適な実施形態では、開位置と閉位置との間で停止部品とアームとが楽に移動するように電流が慎重に調整される。
【０１３３】
電力計５０６は、図２０及び図２０Ａに示すように、圧電光検出器を出力レーザビームの経路内に配置するために、類似の形態で操作される。この場合、出力電力を測定するために、コイル５２０及び磁石５２２が検出器ユニット５２４及びその撓みアーム５２６を引っ張ってビーム経路から出し入れする。この電力計は、シャッタ開時及びシャッタ閉時に操作することができる。コイルへの電流は、シャッタの場合と同様に、ユニット５２４が楽に移動させてビームから出し入れさせるように制御される。
【０１３４】
ビームシールシステム
第１の室出口のシールユニット
ＡｒＦレーザのスペクトル範囲内の紫外線は、酸素があると敏感な光学部品及又は様々なその他の化学成分を損傷する可能性がある。また、酸素は、ＡｒＦレーザビームの重大な吸収源である。これらの理由から、モジュールを素早く楽に交換できると同時にレーザモジュール間のレーザビームラインを大気中の空気から隔離するために特別な対策が為される。レーザ室内では相当な量の振動力が発生することから、放電室とＬＮＰとの間及び放電室と出力カプラとの間のビームシール部品は、ＬＮＰ及び出力カプラユニット内の光学部品への振動力の伝達を最小限に抑えるように設計されることが好ましい。放電室のＬＮＰ側及び放電室の出力カプラ側で使用することができる２つの特殊ビームシールベローズユニットについて以下に説明する。これらのシールユニットは
１）エストラマを含有しない。
２）放電室振動発生時からＬＮＰ及びＯＣに対して振動からの隔離を行う。
３）大気ガスからのビーム列を隔離する。
４）ＬＮＰ及び出力カプラを邪魔せずに制約なしに放電室の交換を可能にする。
【０１３５】
各レーザ室の重量は２００ポンドを超えるので、通常、図２２、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２２Ｃ、及び、図２２Ｄに示すように、小さな車輪に載せて移動させてレーザキャビネットの所定の位置に入れる。図２２Ｅに示す１つの実施形態では、シールユニット（放電室窓ブロックとＬＮＰ前部板との間）は、金属ベローズ１５８、ベローズフランジ１５９、及び、保護ブラケット１６０を備える。図２２Ｅ、図２２Ｆ、及び、図２２Ｇは、矢印２２Ｆで示す方向に放電室を移動させて所定の位置に入れたときに圧縮されるベローズユニットを示す。このベローズシールユニットを示す分解図を図２２Ｈに示す。ベローズ１５８の後側フランジは、ＬＮＰ前部板１５７Ａにボルト留めされる。保護ブラケット１６０は、圧縮時にブラケット１６０を横に摺動することができるボルトでネジ切り位置１５Ａで板１７８に取り付けられることに注意されたい。パージガスは参照番号１６ＡのポートでＬＮＰに入り、図１７を参照して上述したように回折格子面に沿って上方に流れる。
【０１３６】
従って、パージガスはベローズ領域に入ると、ＬＮＰ開口１８Ａ及び拡散スロット１９Ａを通った後に窓ブロック１５６Ａに入り、更に、図１９に示すように、そこからパージモジュール１７に至り、そこでガス流をモニタした後に排気することができる。このベローズは非常に効果的なシールを行い、その結果、ＬＮＰ内の酸素含有量が１００／１００万未満まで減ると同時に、放電室を楽に交換することができ、放電室からＬＮＰへの振動の伝達が最小限に抑えられる。シールは、ベローズバネ力によって与えられる約２ポンドの適度な接触力のみによるベローズフランジ１５９と窓ブロック１５６Ａの対向面との間の面接触に依存することから効果の程は１００％ではない。
【０１３７】
第２の室出口のシールユニット
代替案のシールユニットについて図２２Ｉ、図２２Ｊ、図２２Ｋ、及び、図２２Ｌで説明する。図２２Ｉに示すこのベローズユニットは、窓ブロックとＬＮＰ前部板との両接続部にて金属シールでシールされる。このユニットは、金属シリンダ２４Ａによって分離された２つのベローズ２６Ａ及び２６Ｂを備える。室窓ブロック５６Ａにフランジ２０がボルト留めされ、レーザ室内に放電室ユニットが挿入される前に図２２Ｉに示すように２８Ａに位置する金属「Ｃ」シールでシールされる。その後、図２２Ａから図２２Ｄに示すように放電室が移動させて室キャビネットに入れられる。放電室が所定に位置に収まるとフランジ２２ＡがＶクランプユニット３１ＡでＬＮＰ前部板に締め付けられ、図２２Ｉに示すように３０Ａに位置する金属「Ｃ」シールでシールされる。
【０１３８】
ＬＮＰモジュールの一部であるＶクランプユニットを図２２Ｊ及び図２２Ｋに示す。Ｖクランプは次のように動作する。図２２Ｊに示すＶクランプは、５０ＡにてボルトでＬＮＰフレ−ム１７８上に取り付けられる。ねじりコイルバネ５２Ａは、ヨーク状レバー４６Ａの前縁４７ＡをＬＮＰフレ−ム１７８（ここでは図示せず）の表面から約１ｃｍ離して保持する。放電室１５６を所定の位置に移動させると、クランプ可能なフランジ２２Ａの外縁がヨーク状レバー４６ＡとＬＮＰフレ−ム１７８の表面との間に位置するまで、クランプ可能なフランジ２２ＡがＬＮＰフレ−ム１７８の表面の近傍まで接近する。
【０１３９】
放電室１５６がＬＮＰ１２０と出力カプラ１３０との間の適正な所定の位置にあるとき、起動ハンドル４４Ａを（図２２Ｊの図の紙面上下方向に）９０度から１８０度まで回転させることによって、クランプ可能なフランジ２２Ａが所定の位置に締め付けられる。シャフト４０Ａの軸からオフセットされたカム３８Ａによって（図２２Ｊの図の）紙面外方向の力がヨーク状レバー４６Ａの延長部４５Ａの下側に対して加えられ、これによって、レバー４６の４５Ｂ部分が強制的に押し下げられてクランプ可能なフランジ２２Ａが所定の位置に締め付けられる。締め付け力によってスロット３０Ａの金属「Ｃ」シールが圧縮されて、ベローズ構造体１９ＡとＬＮＰフレ−ム１７８との間の気密シールが行われる。図２２ＫにＶクランプユニットを示す。
【０１４０】
図２２Ｌに放電室とＬＮＰとの接続部をシールする所定位置のベローズユニットを示す。これは断面平面図である。図示しているのは、参照番号５４Ａ及び５６Ａの金属「Ｃ」シール、室窓ブロック１５６Ａ、パージガス抜き口５８Ａ、シール６０Ａ付き室窓６１Ａである。矢印６２Ａは、ヨーク状レバー４６Ａ（ここでは図示せず）によってＬＮＰフレ−ム１７８に対してクランプ可能なフランジ２２の外縁２２Ａが締め付けられる場所を示す。
【０１４１】
放電室とＬＮＰとの間及び放電室と出力カプラとの間では、図２２Ｅから図２２Ｈに示すものよりも、この図２２Ｉから図２２Ｌのベローズユニット方がより気密性の高いシールを行うが、幾分高価であり、ベローズを介した振動成分の伝達が幾分大きくなる可能性がある。
両ユニットでは、詳細な説明でＬＮＰ−放電室の接続部に触れたが、同一のユニット及び手法を用いて室−出力カプラの接続部及びビーム経路内のその他の光学的な接続部をシールすることが好ましい。
【０１４２】
改良検波計パージ
この好適な実施形態では、特定のＮ2パージ手法を用いて出力カプラ及び放電室出力窓ブロックの他に検波計の高紫外線光束部の更なるパージを行う。この手法を図２２Ｍに示す。上述したように、レーザ出力ビームは、部分的に反射ミラー１７０（再度図１４を参照）と交差して、ミラーは、ビーム内のエネルギーの９５％を出力ビームとして通過させる。反射したビームの約４％はミラー１７１で反射されエネルギー検出器１７２に至り、そこでパルスエネルギーが測定される（反射ビームの残りは参照番号６１Ａにて示すようにミラー１７１を通過して検波計内のモニタに向かう）。４，０００Ｈｚでは、出力エネルギーのこの５％には多くの紫外線であるため、従来、この部分のビームの経路内のガスが非常にきれいで純粋であるように特に注意が払われてきた。これを行うために、検波計は、ミラー１７０の上流側とミラー１７１の上流側と検出器１７２の窓の正面側との間の領域を検波計の残りの部分に対してシールするように変更される。更に、参照番号６２Ａに示すように、この領域を起点及び終点とした特別のパージ流が作られる。検波計の残りの部分は、参照番号６４Ａに示す他のパージ流によってパージされる。
【０１４３】
パージ流６２Ａは、ミラー１７０、１７１及び１７２の検出器窓によって検波計内に閉じ込められる。パージ流は、この領域を出るとレーザ出力ビーム経路に沿ってベローズ領域を通って出力カプラモジュール６８Ａに戻って出力カプラモジュール６８Ａをパージする。次に、パージ流は、ベローズユニット７０Ａを流れて窓ブロック７２Ａに入って窓ブロックの出口ポート及びベローズユニット７０Ａの出口ポートから出ると、参照番号７４Ａにて及び図１９で示すようにＮ2パージモジュール１７に至る管を再び通る。シャッタモジュール５Ｋからのパージ流で窓１７０の下流側がパージされる。パージ流は、図１９に示すようにモジュール１７からのものであってもよく、或いは、場合によっては、窓７６Ａは取り外されシャッタモジュールの出力部が、パージする関連機器ビームラインと自由に接続されるが、この場合、参照番号７８Ａの出口パージラインは、関連機器パージ戻りシステムに導かれるか、又は、大気中に排気してもよい。
【０１４４】
本発明では、その技術範囲を変更せずに様々な変更を行うことができる。多くの他の変形も可能性があることは当業者の理解する所であろう。例えば、パルス電力回路は、図５に示すように、パルス変成器５６の出力部までの共通の回路とすることができよう。この手法は、本明細書で参考文献として挙げる米国特許出願番号第０９／８４８，０４３号に説明されるようなジッタの更なる低減に対応するものである。パルス変成器に対する入力部及び出力部を示すその特許出願の図３Ｂを、便宜上図１３として本明細書に挙げる。帯域幅の能動的フィードバック制御は、図２２Ａに示す屈曲機構を調整するためにモータ駆動装置を使用して線幅狭小化回折格子の曲率を調整することによって行うことができる。或いは、圧電素子を使用して回折格子の曲率を制御することによって更に高速の帯域幅制御を行うことができる。他の熱交換器設計が、本明細書に示す１つの構成の変更例となるのは明らかである。例えば、4つのユニットを全て組み合わせて単体のユニットにすることができる。レーザバーストモードの動作の結果として発生するガス温度の急激な変化の影響を緩和するために、より大きなフィンを使用すると大きな利点ができるである。極端に高いパルス率では、パルスエネルギーのフィードバック制御は、必ずしも、直前のパルスを使用して特定パルスのパルスエネルギーを制御し得るように高速である必要はないことを理解されたい。例えば、特定パルスのパルスエネルギー測定値を、それ以降の第２又は第３のパルスの制御に使用する制御手法を考えることができる。検波計エタロン及び回折格子データを波長値に変換するアルゴリズムの多くの変更例及び変形例が可能である。例えば、出願人が発見した事実として、エタロン光学系の焦点誤差から非常に小さい誤差が生じ、それが原因で線幅の測定値が実際よりも大きくなる。測定されるエタロン干渉縞の径が大きくなるほど若干ながらその誤差も大きくなる。これは、レーザ及び波長の範囲を走査して測定対象の干渉縞が窓を出るときの段階的な変化を観察すれば補正することができる。次に、補正係数は、窓内の測定対象の干渉縞位置に基づいて求めることができる。図１に示したもの以外にも、数多くの配置構成を用いることができる。例えば、両室は並列か又はＰＡを下方にして取り付けることができる。また、部分反射ミラー等の出力カプラを設ければ、第２のレーザユニットをスレーブ発振器として構成することができよう。他の変更例も可能である。横流ファン以外のファンを使用することもできる。これは、反復率が４ｋＨｚを大幅に上回ると必要となる可能性がある。ファン及び熱交換器を放電室の室外に設置することも可能である。（本明細書で参考文献として挙げた）米国特許出願番号第０９／８３７，０３５号に記載されたパルスタイミング手法も利用することができる。好適な実施形態の帯域幅は、０．２ｐｍ未満であることから、更に正確な帯域幅測定が望まれる可能性がある。これは、上述したエタロンよりも自由スペクトル範囲が小さいエタロンを使用すれば可能である。正確な帯域幅の測定に使用できるように周知の他の手法を適応させることができる。従って、上記の開示内容は、その内容を限定することを意図したもの��はなく、本発明の技術的な範囲は、添付の請求項及びその法的な均等物によって判断されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の好適な実施形態の斜視図である。
【図１Ａ】Ｕ字状光学的テーブルを示す図である。
【図１Ｂ】Ｕ字状光学的テーブルを示す図である。
【図２】放電室の構成を示す図である。
【図２Ａ】放電室の構成を示す図である。
【図３Ａ】２経路ＭＯＰＡを示す図である。
【図３Ｂ】２経路ＭＯＰＡを示す図である。
【図４】好適なパルス電力システムの構成を示す図である。
【図４Ａ】好適なパルス電力システムの構成を示す図である。
【図４Ｂ】好適なパルス電力システムの構成を示す図である。
【図４Ｃ】好適なパルス電力システムの構成を示す図である。
【図５】パルス電力システムの他の構成を示す図である。
【図５Ａ】パルス電力システムの他の構成を示す図である。
【図５Ｂ】パルス電力システムの他の構成を示す図である。
【図６Ａ１】各種ＭＯＰＡの構成を示す図である。
【図６Ａ２】図６Ａ１のＭＯＰＡ構成の試験結果を示す図である。
【図６Ｂ】試作ＭＯＰＡシステムの試験結果を示す図である。
【図６Ｃ】試作ＭＯＰＡシステムの試験結果を示す図である。
【図６Ｄ】試作ＭＯＰＡシステムの試験結果を示す図である。
【図６Ｅ】試作ＭＯＰＡシステムの試験結果を示す図である。
【図７】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図７Ａ】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図８】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図９Ａ】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図９Ｂ】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図１０】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図１０Ａ】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図１１】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図１２】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図１２Ａ】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図１２Ｂ】パルス電力部品の構成を示す図である。
【図１３】ジッターの問題を最小限に抑える手法を示す図である。
【図１４】電波計の各素子を示す図である。
【図１４Ａ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１４Ｂ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１４Ｃ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１４Ｄ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１４Ｅ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１４Ｆ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１４Ｇ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１４Ｈ】帯域幅を測定する手法を示す図である。
【図１５】フォトダイオードアレーの高速読み取り手法を示す図である。
【図１６】主発振器の微細線幅狭小化の手法を示す図である。
【図１６Ａ】ＰＺＴ制御ＬＮＰを示す図である。
【図１６Ｂ１】ＰＺＴ制御ＬＮＰを示す図である。
【図１６Ｂ２】ＰＺＴ制御ＬＮＰを示す図である。
【図１６Ｃ】ＰＺＴ制御ＬＮＰの使用結果を示す図である。
【図１６Ｄ】ＬＮＰを制御する手法を示す図である。
【図１６Ｅ】ＬＮＰを制御する手法を示す図である。
【図１７】回折格子面をパージする手法を示す図である。
【図１７Ａ】回折格子面をパージする手法を示す図である。
【図１７Ｂ】回折格子面をパージする手法を示す図である。
【図１７Ｃ】回折格子面をパージする手法を示す図である。
【図１８】ファンモータ駆動装置を示す図である。
【図１８Ａ】好適なファンブレ−ドを示す図である。
【図１９】パージシステムの構成を示す図である。
【図１９Ａ】パージシステムの構成を示す図である。
【図１９Ｂ】パージシステムの構成を示す図である。
【図２０】好適なシャッタの構成を示す図である。
【図２０Ａ】好適なシャッタの構成を示す図である。
【図２０Ｂ】好適なシャッタの構成を示す図である。
【図２１】熱交換器の構成を示す図である。
【図２１Ａ】熱交換器の構成を示す図である。
【図２２Ａ】レール上に放電室を支持する手法を示す図である。
【図２２Ｂ】レール上に放電室を支持する手法を示す図である。
【図２２Ｃ】レール上に放電室を支持する手法を示す図である。
【図２２Ｄ】レール上に放電室を支持する手法を示す図である。
【図２２Ｅ】ビーム接続部をシールする手法を示す図である。
【図２２Ｆ】ビーム接続部をシールする手法を示す図である。
【図２２Ｇ】ビーム接続部をシールする手法を示す図である。
【図２２Ｈ】ビーム接続部をシールする手法を示す図である。
【図２２Ｉ】ビーム接続部をシールする他の手法を示す図である。
【図２２Ｊ】ビーム接続部をシールする他の手法を示す図である。
【図２２Ｋ】ビーム接続部をシールする他の手法を示す図である。
【図２２Ｌ】ビーム接続部をシールする他の手法を示す図である。
【図２２Ｍ】ビーム経路の一部をシールしたり結合したりするパージ手法を示す図である。
【図２３】種ビームを空間的にフィルタリングする手法を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
２ レーザシステム
４ レーザシステムフレーム
６ ＡＣ／ＤＣ高電圧電源モジュール
７ 共振充電器モジュール
８Ａ、８Ｂ 整流子モジュール
１０ 主発振器モジュール
１２ 電力増幅器モジュール
１０Ａ，１０Ｂ 放電室
１０Ｂ，  １２Ｂ圧縮ヘッド
１０Ｃ 線幅狭小化パッケージ
１０Ｄ 出力カプラユニット
１４ 波面操作ボックス
１６ビーム安定器モジュール
１８ シャッタモジュール
２０ ガス制御モジュール
２２ 冷却水配送モジュール
２４ 換気モジュール
２６ 関連機器接続モジュール
２８ レーザ制御モジュール
３０ 状態ランプ
【図１】
2006261689.tif 000003
【図１Ａ】
2006261689.tif 000004
【図１Ｂ】
2006261689.tif 000005
【図２】
2006261689.tif 000006
【図２Ａ】
2006261689.tif 000007
【図３Ａ】
2006261689.tif 000008
【図３Ｂ】
2006261689.tif 000009
【図４】
2006261689.tif 000010
【図４Ａ】
2006261689.tif 000011
【図４Ｂ】
2006261689.tif 000012
【図４Ｃ】
2006261689.tif 000013
【図５】
2006261689.tif 000014
【図５Ａ】
2006261689.tif 000015
【図５Ｂ】
2006261689.tif 000016
【図６Ａ１】
2006261689.tif 000017
【図６Ａ２】
2006261689.tif 000018
【図６Ｂ】
2006261689.tif 000019
【図６Ｃ】
2006261689.tif 000020
【図６Ｄ】
2006261689.tif 000021
【図６Ｅ】
2006261689.tif 000022
【図７】
2006261689.tif 000023
【図７Ａ】
2006261689.tif 000024
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ１】
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【図１６Ｂ２】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１８Ａ】
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【図１９】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２１Ａ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
2006261689.tif 000071
【図２２Ｇ】
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【図２２Ｈ】
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【図２２Ｉ】
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【図２２Ｊ】
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【図２２Ｋ】
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【図２２Ｌ】
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【図２２Ｍ】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年6月7日(2006.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超狭帯域２室式高反復率のガス放電型レーザシステムであって、
Ａ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第１の放電領域を形成する、間隔を空けて設けられた第１の電極対と、
を備える第１の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第１の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス流を前記第１の放電領域内に作り出す第１のファンと、
３）前記第１の放電室内のレーザガスから熱エネルギーを除去する第１の熱交換装置と、
４）前記第１の放電室で生成された光パルスのスペクトル帯域幅を狭小化する線幅狭小化ユニットと、
を備える第１のレーザユニットと、
Ｂ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第２の放電領域を形成する、間隔を空けて設けられた第２の電極対と、
を備える第２の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第２の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス流を前記第２の放電領域内に作り出す第２のファンと、
３）前記第２の放電室内のレーザガスから熱エネルギーを除去する第２の熱交換装置と、
を備える第２のレーザユニットと、
Ｃ）電気パルスを前記第１の電極対と前記第２の電極対とに供給するパルス電力装置と、
Ｄ）前記２のレーザユニットのレーザ出力パルスのパルスエネルギー、波長及び帯域幅の何れか１つを測定するとともに、フィードバック制御方式で前記レーザ出力パルスを制御するレーザビーム測定・制御装置と、
Ｅ）前記第１の電極対と前記第２の電極対とにそれぞれ電気パルスを供給するタイミングを制御し、それによって前記第２のレーザユニットのレーザ出力パルスのパラメータを制御するタイミング制御装置と、
を備えたことを特徴とするレーザシステム。
【請求項２】
前記第２の電極対間の放電により生じたＡＳＥを検出するとともに、前記第２の電極対の放電よる前記ＡＳＥの検出のタイミングを前記タイミング制御装置に提供するＡＳＥ検出器を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記レーザ出力パルスの制御されるパラメータが帯域幅であることを更に特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項４】
前記レーザ出力パルスの制御されるパラメータがパルス幅であることを更に特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項５】
超狭帯域２室式高反復率のガス放電型レーザシステムであって、
Ａ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第１の放電領域を形成する、間隔を空けて設けられた第１の電極対と、
を備える第１の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第１の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス流を前記第１の放電領域内に作り出す第１のファンと、
３）前記第１の放電室内のレーザガスから熱エネルギーを除去する第１の熱交換装置と、
４）前記第１の放電室で生成された光パルスのスペクトル帯域幅を狭小化する線幅狭小化ユニットと、
を備える第１のレーザユニットと、
Ｂ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第２の放電領域を形成する第２の電極対と、
を備える第２の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第２の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス流を前記第２の放電領域内に作り出す第２のファンと、
３）前記第２の放電室内のレーザガスから熱エネルギーを除去する第２の熱交換装置と、
を備える第２のレーザユニットと、
Ｃ）電気パルスを前記第１の電極対と前記第２の電極対とに供給するパルス電力装置と、
Ｄ）前記２の放電室からのレーザ出力パルスのパルスエネルギー、波長及び帯域幅の何れか１つを測定するとともに、フィードバック制御方式で前記２の放電室のレーザ出力パルスを制御するレーザビーム測定・制御装置と、
Ｅ）前記第１の電極対と前記第２の電極対とにそれぞれ電気パルスを供給するタイミングを制御し、それによって前記第１の放電室の出力パルスの一部が前記第２の電極対間の放電によって増幅されるように選択して前記第２の放電室のレーザ出力パルスのパラメータを制御するようにするタイミング制御装置と、
を備えたことを特徴とするレーザシステム。
【請求項６】
超狭帯域２室式高反復率のガス放電型レーザシステムであって、
Ａ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第１の放電領域を形成する、間隔を空けて設けられた第１の電極対と、
を備える第１の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第１の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス流を前記第１の放電領域内に作り出す第１のファンと、
３）前記第１の放電室内のレーザガスから熱エネルギーを除去する第１の熱交換装置と、
４）前記第１の放電室で生成された光パルスのスペクトル帯域幅を狭小化する線幅狭小化ユニットと、
を備える第１のレーザユニットと、
Ｂ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第２の放電領域を形成する、間隔を空けて設けられた第２の電極対と、
を備える第２の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第２の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス流を前記第２の放電領域内に作り出す第２のファンと、
３）前記第２の放電室内のレーザガスから熱エネルギーを除去する第２の熱交換装置と、
を備える第２のレーザユニットと、
Ｃ）電気パルスを前記第１の電極対と前記第２の電極対とに供給するパルス電力装置であって、
電気パルスを前記第１の放電電極対に供給する、入力充電コンデンサを備えた第１のパルス圧縮回路と、
電気パルスを前記第２の放電電極対に供給する、入力充電コンデンサを備えた第２のパルス圧縮回路と、
前記第１及び第２の電極対間の各放電に先立ち前記第１のパルス圧縮回路のそれぞれの入力充電コンデンサと前記第２のパルス圧縮回路のそれぞれの入力充電コンデンサとを同一の電圧に充電する充電回路と、
を備えるパルス電力装置と、
を備えたことを特徴とするレーザシステム。
【請求項７】
超狭帯域２室式高反復率のガス放電型レーザシステムであって、
Ａ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第１の放電領域を形成する、間隔を空けて設けられた第１の電極対と、
を備える第１の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第１の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス流を前記第１の放電領域内に作り出す第１のファンと、
３）前記第１の放電室内のレーザガスから熱エネルギーを除去する第１の熱交換装置と、
４）前記第１の放電室で生成された光パルスのスペクトル帯域幅を狭小化する線幅狭小化ユニットと、
を備える第１のレーザユニットと、
Ｂ）１）ａ）レーザガスと、
ｂ）第２の放電領域を形成する、間隔を空けて設けられた第２の電極対と、
を備える第２の放電室と、
２）各放電後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次の放電に先立ち前記第２の放電領域から除去するのに十分な前記レーザガスのガス速度を前記第２の放電領域内に作り出す第２のファンと、
３）前記第２のレーザガスから熱エネルギーを除去する第２の熱交換装置と、
を備える第２のレーザユニットと、
Ｃ）電気パルスを前記第１の電極対と前記第２の電極対とに供給するように構成されたパルス電力装置であって、
電気パルスを前記第１の放電電極対に供給する、入力充電コンデンサを備えた第１のパルス圧縮回路と、
電気パルスを前記第２の放電電極対に供給する、入力充電コンデンサを備えた第２のパルス圧縮回路と、
前記第１の電極対間及び前記第２の電極対間の各放電に先立って前記それぞれの充電コンデンサが充電される度ごとに先立ち、前記第１のパルス圧縮回路の入力充電コンデンサと前記第２のパルス圧縮回路の入力充電コンデンサとを同一の電圧に充電する充電回路と、
を備えるパルス電力装置と、
を備えたことを特徴とするレーザシステム。