(57)【要約】  耐食電極は、燐でドープされた黄銅で形成される。電極は、約１００ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの燐を含有する黄銅で形成され、黄銅は、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない。黄銅は、約３０重量パーセントの亜鉛と残りの量の銅とを含有するカートリッジ黄銅とすることができる。耐食電極はまた、プラズマ腐食に対する黄銅の抵抗を増大させるために黄銅に厳しい塑性変形を受けさせることによって形成することができる。耐食電極は、レーザ光を発生させるためにレーザシステムに使用することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、細長いカソード面を有するカソードと、
前記チャンバ内に配置され、前記細長いカソード面に対向する細長いアノード面を有するアノードであって、該細長いアノード面と該細長いカソード面の間の空間が、該チャンバ内の放電区域を定め、該アノードが、約１００ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの燐を含有する黄銅で形成され、該黄銅が、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない前記アノードと、
を含むことを特徴とするレーザシステム。
【請求項２】
前記黄銅は、約１２０ｐｐｍから約３７０ｐｐｍの燐を含有す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】
前記黄銅は、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛と残りの量の銅とを含有するカートリッジ黄銅である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】
前記カートリッジ黄銅内の不純物の総量が、１００ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項３に記載のレーザシステム。
【請求項５】
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、細長いカソード面を有するカソードであって、該カソードが、約１００ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの燐に含有する黄銅で形成され、該黄銅が、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない前記カソードと、
前記チャンバ内に配置され、前記細長いカソード面に対向する細長いアノード面を有するアノードであって、該細長いアノード面と該細長いカソード面の間の空間が、該チャンバ内の放電区域を定める前記アノードと、
を含むことを特徴とするレーザシステム。
【請求項６】
前記黄銅は、約１２０ｐｐｍから約３７０ｐｐｍの燐を含有することを特徴とする請求項５に記載のレーザシステム。
【請求項７】
前記黄銅は、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛と残りの量の銅とを含有するカートリッジ黄銅であることを特徴とする請求項６に記載のレーザシステム。
【請求項８】
前記カートリッジ黄銅内の不純物の総量が、１００ｐｐｍ未満である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】
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、細長いカソード面を有するカソードと、
前記チャンバ内に配置され、前記細長いカソード面に対向する細長いアノード面を有するアノードであって、該細長いアノード面と該細長いカソード面の間の空間が、該チャンバ内の放電区域を定め、該アノードが、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛、１２０ｐｐｍから３７０ｐｐｍの燐、１００ｐｐｍ未満の不純物、及び残りの量の銅から基本的に構成される材料で形成され、該材料が、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない前記アノードと、
を含むことを特徴とするレーザシステム。
【請求項１０】
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、細長いカソード面を有するカソードであって、該カソードが、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛、１２０ｐｐｍから３７０ｐｐｍの燐、１００ｐｐｍ未満の不純物、及び残りの量の銅から基本的に構成される材料で形成され、該材料が、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない前記カソードと、
前記チャンバ内に配置され、前記細長いカソード面に対向する細長いアノード面を有するアノードであって、該細長いアノード面と該細長いカソード面の間の空間が、該チャンバ内の放電区域を定める前記アノードと、
を含むことを特徴とするレーザシステム。
【請求項１１】
レーザシステムにレーザ光を発生させる方法であって、
プラズマ腐食に対する黄銅の抵抗を増大させる処理を受けた黄銅から電極を形成する段階と、
前記電極をレーザシステムに使用してレーザ光を発生させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記電極は、アノードであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ腐食に対する前記黄銅の前記抵抗を増大させる前記処理は、該黄銅を約１２０ｐｐｍから３７０ｐｐｍの燐でドープする段階を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
プラズマ腐食に前記黄銅の前記抵抗を増大させる前記処理は、該黄銅に厳しい塑性変形を受けさせる段階を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記黄銅に厳しい塑性変形を受けさせる前記段階は、該黄銅に剪断押し出し法を受けさせる段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極は、カソードであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
プラズマ腐食に対する前記黄銅の前記抵抗を増大させる前記処理は、該黄銅を約１２０ｐｐｍから３７０ｐｐｍの燐でドープする段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
プラズマ腐食に対する前記黄銅の前記抵抗を増大させる前記処理は、該黄銅に厳しい塑性変形を受けさせる段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記黄銅に厳しい塑性変形を受けさせる前記段階は、該黄銅に剪断押し出し法を受けさせる段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アノードは、前記チャンバ内に移動可能に配置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２１】
前記アノードは、前記チャンバ内に移動可能に配置されることを特徴とする請求項９に記載のレーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔優先権の主張〕
本出願は、２０１２年６月７日出願の「レーザチャンバのための耐食電極」という名称の米国特許仮出願第６１／６５７，０１４号からの「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）」の下での優先権を主張し、同じく２０１３年３月１５日出願の「レーザチャンバのための耐食電極」という名称の米国特許一般出願第１３／８４０，７３６号からの優先権を主張するものである。この仮出願及び一般出願の両方の開示は、全ての目的に対して引用によって本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーザ光は、いくつかの用途、例えば、光をマスクに通すことによってウェーハ上のフォトレジストを露出させる集積回路フォトリソグラフィに使用される。このパルスレーザ光は、チャンバ内でガス放電媒体を使用し、ガス放電媒体内で非常に短い放電かつ非常に高い電圧で１対の電極間にガス放電を与えるとによって発生させることができる。
【０００３】
ガス放電媒体が例えばＡｒＦレーザシステムにおいてフッ素を含有する場合に、作動中に電極の対間にフッ素含有プラズマが発生することになる。フッ素含有プラズマは、金属に対する腐食性が非常に高い。その結果、電極は、チャンバの作動中に時間と共に腐食することになる。腐食生成物が気化するか又は電極から剥げ落ちる場合に、この状況は、電極のこのタイプの腐食によって引き起こされる問題を処理するための対策を講じることができるので許容可能である。しかし、往々にして発生することは、フッ素はカソードからアノードへの電流の流れの従う傾向があるので、金属フッ化物腐食生成物の局所的蓄積が、電極の面にわたって主にしてアノードの面上に様々なスポットで形成されることである。金属フッ化物腐食生成物のこの局所的蓄積は、腐食スポットが珊瑚礁に外見が似ているために時に「リーフ層」又は「リーフィング」の形成と呼ばれる。リーフィングが電極上で発生するスポットは、電極の面の残りよりもより大きくプラズマ内に突き出る。従って、リーフィングは、プラズマにアーキングを発生させる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１２／６０３，４８６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１５４６７０  Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／００４７４７１  Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５８４，１３２  Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラズマ内のアーキングが望ましくないのは、エネルギがレーザ空洞内ではなくアーク放電に行くので、レーザチャンバからエネルギを奪うからである。すなわち、有意な量のアーキングがプラズマに発生した時に、電極は、レーザチャンバを効率的に作動するのを保つために交換しなければならない。従って、リーフィングは、電極をレーザチャンバ内で有効に使用することができる寿命を短くする。
【０００６】
実施形態が生じるのは、この関連においてである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
例示的な実施形態において、レーザシステムを提供する。レーザシステムは、カソードとアノードとが配置されたチャンバを含む。カソードは、細長いカソード面を有し、アノードは、細長いカソード面に対向する細長いアノード面を有する。細長いアノード面と細長いカソード面の間の空間は、チャンバ内の放電区域を定める。一実施形態において、アノードは、約１００ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの燐を含有する黄銅で形成され、黄銅は、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない。一実施形態において、アノードは、チャンバ内に移動可能に配置される。別の実施形態において、カソードは、約１００ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの燐に含有する黄銅で形成され、黄銅は、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない。
【０００８】
一実施形態において、黄銅は、約１２０ｐｐｍから約３７０ｐｐｍの燐を含有する。一実施形態において、黄銅は、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛と残りの量の銅とを含有するカートリッジ黄銅である。一実施形態において、カートリッジ黄銅内の不純物の総量は、１００ｐｐｍ未満である。
【０００９】
一実施形態において、アノードは、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛、１２０ｐｐｍから３７０ｐｐｍの燐、１００ｐｐｍ未満の不純物、及び残りの量の銅から基本的に構成される材料で形成され、材料は、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない。別の実施形態において、カソードは、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛、１２０ｐｐｍから３７０ｐｐｍの燐、１００ｐｐｍ未満の不純物、及び残りの量の銅から基本的に構成される材料で形成され、材料は、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない。
【００１０】
別の例示的な実施形態において、レーザシステムにレーザ光を発生させる方法を提供する。本方法において、電極は、プラズマ腐食に対する黄銅の抵抗を増大させる処理を受けた黄銅から形成され、この電極は、レーザシステムに使用されてレーザ光を発生する。一実施形態において、電極は、アノードである。別の実施形態において、電極は、カソードである。
【００１１】
一実施形態において、プラズマ腐食に対する黄銅の抵抗を増大させる処理は、約１２０ｐｐｍから３７０ｐｐｍの燐で黄銅をドープする段階を含む。
【００１２】
一実施形態において、プラズマ腐食に対する黄銅の抵抗を増大させる処理は、黄銅に厳しい塑性変形を受けさせる段階を含む。一実施形態において、黄銅に厳しい塑性変形を受けさせる段階は、黄銅に剪断押し出し法を受けさせる段階を含む。
【００１３】
更に別の例示的な実施形態において、レーザシステムのためのアノードアセンブリを提供する。アノードアセンブリは、下側支持部材と、上側絶縁部材と、細長いアノード面を有するアノードとを含む。アノードは、下側支持部材上に配置され、かつ細長いアノード面が上側絶縁部材の上面の上方に延びるように上側絶縁部材によって取り囲まれる。アノードは、約１００ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの燐を含有する黄銅で形成され、黄銅は、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない。
【００１４】
一実施形態において、黄銅は、約１２０ｐｐｍから約３７０ｐｐｍの燐を含有する。一実施形態において、黄銅は、２９．７重量パーセントから３０．３重量パーセントの亜鉛と残りの量の銅とを含有するカートリッジ黄銅である。一実施形態において、カートリッジ黄銅内の不純物の総量は、１００ｐｐｍ未満である。一実施形態において、上側絶縁部材は、アルミナで形成される。
【００１５】
本発明の他の態様及び利点は、一例として本発明の原理を示す添付図面と共に以下の詳細説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ガス放電レーザチャンバの断面図である。
【図２】電極の追加の詳細を示すガス放電レーザチャンバの内部の一部分の断面図である。
【図３】ガス放電レーザチャンバ内のアノードアセンブリの断面図である。
【図４】金属及びフッ素腐食反応の一部として発生する面腐食反応の概略図である。
【図５】金属及びフッ素腐食反応の一部として発生する内部フッ素添加を通じた剥離腐食の概略図である。
【図６】セグメント化試験アノードを形成するのに使用される試験セグメントを示す図である。
【図７】セグメント化試験アノード内の試験セグメントの配置を示す図である。
【図８】セグメント化試験アノード内のセグメントの各々に対するｍｍ長当たりの中間幅リーフ核の数を示す棒グラフである。
【図９】２５Ｘの倍率で撮られた燐ドープ黄銅セグメントのプラズマ向き面の顕微鏡写真である。
【図１０】２５Ｘの倍率で撮られたＣ２６０００黄銅セグメントのプラズマ向き面の顕微鏡写真である。
【図１１】２５Ｘの倍率で撮られたカートリッジ黄銅で形成されたアノードのプラズマ向き面の顕微鏡写真である。
【図１２】リーフ層が面上に形成されたＣ２６０００黄銅電極の断面の顕微鏡写真である。
【図１３】リーフ層が面上に形成された純銅電極の断面の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の詳細説明では、例示的な実施形態を完全な理解することができるように多くの特定の詳細に対して説明する。しかし、例示的な実施形態は、これらの特定の詳細の一部がなくても実施することができることは当業者には明らかであろう。他の事例では、処理作動及び実施詳細は、公知である場合は詳細には説明していない。
【００１８】
図１は、ガス放電レーザチャンバの断面図を示している。図１に示すように、ガス放電レーザチャンバ１００は、上部カバー１０１ａと底部チャンバ本体１０１ｂとを含む。２つの細長い電極１０２及び１０４は、チャンバ１０内に配置される。カソードとしても公知の電極１０２は、カソード支持構造１０８によって支持される。アノードとしても公知の電極１０４は、アノード支持棒１２２によって支持される。事前イオン化装置１１０は、電極１０２及び１０４間に定められた放電区域１１２においてレーザガスを事前イオン化する役目をする。横流ファン１１６は、次のその後のパルスの１つ前のパルスからのデブリを区域１１２から放出させるのに十分に速い速度で電極１０２及び１０４間にレーザガスを循環させる。複数の熱交換器１２０は、横流ファン１１６によってかつ電極１０２及び１０４間の放電によってレーザガスに追加された熱を除去するために底部チャンバ本体１０１ｂに設けられる。ガス放電レーザシステムの構造及び作動に関する追加の詳細は、２００９年１０月２１日出願の「ガス放電レーザチャンバ」という名称の米国特許出願第１２／６０３，４８６号明細書、米国特許出願公開第２００２／０１５４６７０  Ａ１号明細書、及び米国特許出願公開第２００５／００４７４７１  Ａ１号明細書に説明されており、これらの開示は、全ての目的に対して引用によって本明細書に組み込まれている。
【００１９】
図２は、電極の追加の詳細を示すガス放電レーザチャンバの内部の一部分の断面を示している。図２に示すように、アノード１０４は、アノード支持棒１２２上に取り付けられる。アノード１０４の細長いアノード面１０４ａは、カソード１０２の細長いカソード面１０２ａに対向する。細長いアノード面１０４ａと細長いカソード面１０２ａの間の空間は、レーザチャンバ内の放電区域１１２を定める。一実施形態において、カソード１０２及びアノード１０４の長さは、約５７ｃｍである。一実施形態において、細長いカソード面１０２ａと細長いアノード面１０４ａの間の距離は、約１．３ｃｍである。当業者は、電極の長さ及び電極の間の距離は、特定の用途の必要性に合うように変えることができることを認識するであろう。
【００２０】
図３は、ガス放電レーザチャンバ内のアノードアセンブリの断面図を示している。図３に示すように、アノード１０４は、アノードのための支持部材として機能するアノード支持棒１２２上に配置される。絶縁部材１３０は、細長いアノード面１０４ａが絶縁部材の上面のすぐ上方に延びるようにアノード１０４を取り囲む。絶縁部材１３０は、あらゆる適切な絶縁材料で構成することができる。一実施形態において、絶縁部材１３０は、優れた誘電特性を有するアルミナで形成される。細長いアノード面１０４ａと絶縁部材１３０の上面との間の距離は、図３に示す表示「Ｘ」によって示されている。細長いアノード面１０４ａがレーザチャンバの作動中に浸食される時に、距離Ｘは、アノード支持棒１２２に設けられた調節機構を使用してアノード１０４の相対高さを調節することによって維持することができる。
【００２１】
今日まで行われた実験研究に基づいて、リーフ形成は、最初に面腐食反応として始まり、時間と共に内部フッ素添加として公知である表面下腐食反応に遷移する金属及びフッ素腐食反応の剥離腐食段階であると現在考えられている。図４は、面腐食反応の概略図である。図４に示すように、フッ素は、黄銅面１０４ａで銅及び亜鉛イオンと反応して金属フッ化物腐食生成物ＭxＦyを形成する。腐食生成物は、面上の金属フッ化物と下にある黄銅との間の格子不整合及び熱不整合応力のためにＰｉｌｌｉｎｇ−Ｂｅｄｗｐｒｔｈ応力を受け、腐食生成物の破砕をもたらす。プラズマの作用は、腐食生成物を気化させることもできる。このような破砕及び気化によって引き起こされる材料損失は、時に浸食と呼ばれるが、しかし、粒子衝突はこの材料損失現象にいかなる役目もしないことが当業者によって認められるであろう。
【００２２】
図５は、内部フッ素添加を通じた剥離腐食の概略図である。リーフ形成又は剥離腐食は、フッ素が黄銅を通して拡散して表面下空隙に蓄積する時に発生する。これらの空隙は、見た目はＫｉｒｋｅｎｄａｌｌ空隙と似通っているが、この現象は、銅のような純金属から製造された電極にも発生することに注意することが重要である（図１３を参照されたい）。従って、空隙形成は、黄銅格子を通じた銅及び亜鉛の自己拡散間のいかなる差にも起因しない。空隙は、強力な電界及びそれに関連付けられた高い電流密度の作用の下での空孔凝集及び金属イオン外方拡散の結果である。この作用は、性質が高温腐食又は電気化学腐食よりも電子移動に遥かに類似である。高い電流密度も、黄銅を通じたフッ素の移動を容易にする。フッ素が黄銅の面の下の空隙ポケット内に蓄積した時に、金属フッ化物は、そのより大きい格子を拡張するための空間を有し、かつ破砕及び気化から保護される。この保護によって、腐食生成物は、厚くなって強力な粘着性の層になることができる。腐食生成物の層が厚くなり、電極面上の電荷蓄積を通して実質的な電流を引き出し始めた状態で、金属フッ化物形成のための駆動力が増加し、局所的剥離腐食又はリーフ形成をもたらす。図５に示すように、リーフ形成は、アノード１０４の面５０４ａ上に発生する高い電界密度の領域に発生する傾向がある。アノードの面１０４ａ上のリーフ形成の例を図５に示している。特に、図５の一部として含まれる顕微鏡写真に示すように、アノードの面１０４ａ上にリーフスポット２００が既に形成されている。
【００２３】
電極、例えば、アノードの腐食抵抗性は、電極がそこから形成される材料内の微孔隙を排除することにより、空孔を固定することにより、アノード成分の自己拡散速度を低減することにより、かつフッ素拡散に対する粒界の脆弱性を低減することによって有意に増大させることができることが見出されている。黄銅に自然に発生する微孔隙は、電子移動タイプの効果のための空孔源と、従って電極がそこから形成される黄銅のバルク内へのフッ素のための進入の手段とを提供する。このようにして、微孔隙は、内部フッ素添加及び電流アシスト拡散を通じた腐食を容易にする。フッ素は、粒界を通しても電極がそこから形成される黄銅のバルク内に入ることができる。フッ素が黄銅格子構造に入るのを防止することにより、リーフ形成が発生する程度を低減することができる。
【００２４】
カソードの場合に、高い電流密度は、電子移動を引き起こす可能性がある。金属格子内の空孔は、電子の流れと反対に移動する。時間と共にカソードの孔隙率は、増加する可能性がある。カソードの面が浸食される時に、露出した空隙は、電極の面を粗面化する面不連続性を生成し、それによって不連続性の位置での高電流放電事象（アーク又はストリーマのような）の確率が増大する。フッ素添加は、熱的に強化され、リーフスポットが、カソード上に、特にカソード窪み内に形成される可能性がある。アーク及びストリーマ活動も、放電間隙の小さい領域内の継続した高電流密度放電の基礎を生成する。高密度電流が反対電極上の同じスポット上で繰返し終了した場合に、得られるジュール加熱は、アノード上に高温スポットを生成する可能性がある。フッ素添加は、この位置においても熱的に強化され、リーフスポットが、最終的にアノード上に形成される。
【００２５】
一実施形態において、電極の腐食抵抗性は、電極がそこから形成される黄銅を燐でドープすることによって増大する。一実施形態において、黄銅は、約３０重量パーセントの銅と残りの量の亜鉛とを含有するカートリッジ黄銅である。本明細書で使用する時の「約」という用語は、記述された量を公差の満足できる範囲（例えば、±１パーセント）で変えることができることを意味する。電極は、カートリッジ黄銅以外の黄銅材料で製造することができることは当業者によって認められるであろう。燐は、空孔を固定するか又は金属格子を通じた自己拡散を遅くするのに使用することができる唯一の要素ではないことに注意されたい。黄銅において、類似の効果は、単独に又は燐と組み合わせてヒ素又はアンチモンを使用して達成することができる。本明細書に説明する実施形態において、燐は、鋳造中に黄銅を脱気し、それによって微孔隙を低減する効果も有するので、燐が使用される。
【００２６】
黄銅をドープするのに使用される燐の量は、空孔及びフッ素が黄銅の格子を通って容易に移動することを可能にする電子移動効果を妨げ、かつ銅及び亜鉛イオンの自己拡散を妨げるのに十分でなければならない。他方、使用される燐の量は、ガス放電レーザシステムの作動に悪影響を与えてはならない。この点に関して、約１０，０００ｐｐｍに対応する約１重量パーセントの燐の使用は、レーザチャンバのフッ素消費を有意に増大させると考えられることに注意されたい。一実施形態において、使用される燐の量は、約１００ｐｐｍ（重量比）から約１，０００ｐｐｍ（重量比）の範囲である。別の実施形態において、使用される燐の量は、約１２０ｐｐｍから約３７０ｐｐｍの範囲である。黄銅内の燐（Ｐ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び銅（Ｃｕ）含有量は、あらゆる適切な方法、例えば、誘導結合プラズマ−発光分光法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）によって決定することができる。
【００２７】
燐ドープ黄銅は、総不純物限度を制御することを可能にするように調製しなければならない。燐ドープ黄銅内の不純物の量を制御することは、不純物がフッ素と容易に反応し、かつそれによって材料内の核生成部位として機能する金属フッ化物の想定外のポケットの形成をもたらすので重要である。一例として、鉄不純物は、銅よりも遥かに容易に金属フッ化物を形成する。黄銅内の鉄豊富含有物は、ＦｅＦ2を容易に形成することになり、従って、鉄含有量は、できるだけ低く保たれるべきである。一実施形態において、材料内の不純物の総量は、１００ｐｐｍ未満である。溶融物内のガス不純物は、このような不純物が固化中に溶液から出てくるので微孔隙を引き起こす可能性がある。一実施形態において、材料内の溶存ガスは、酸素の量が３０ｐｐｍ未満であり、炭素の量が７５ｐｐｍ未満であり、窒素の量が１５ｐｐｍ未満であり、かつ水素の量が１０ｐｐｍ未満であるように制御される。材料内の溶存ガスの量は、あらゆる適切な方法、例えば、間隙ガス分析によって決定することができる。表１は、個々の元素の不純物に対する濃度限界（重量比ｐｐｍで）のリストである。これらの元素不純物の濃度は、あらゆる適切な方法、例えば、グロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）によって決定することができる。当業者は、総不純物限界が材料に含有される燐の量を含まないことを認めるであろう。
【００２８】
（表１）
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【００２９】
燐ドープ黄銅内の燐が材料内の微孔隙を低減するための脱気剤の作用するようことを保証するために、燐ドープ黄銅は、例えば、空隙及び含有物の存在がないかを光学顕微鏡検査によって目視で検査しなければならない。一実施形態において、４００Ｘの倍率で可視である空隙はない。換言すると、この実施形態において、燐ドープ黄銅は、４００Ｘの倍率で可視の微孔隙を持たない。更に、一実施形態において、燐ドープ黄銅は、ｍｍ2当たり３０個未満の含有物を有し、各含有物は、約５ミクロンを超えない直径を有する。密度測定も材料品質を確認するのに使用することができるが、これは、微細構造検査よりも感度の劣る測定である。
【００３０】
燐ドープ黄銅で形成された電極、例えば、アノードの腐食抵抗性を確認するために、燐ドープ黄銅及びＣ２６０００黄銅の交替するセグメントで構成されたセグメント化アノードを使用して試験が行われた。セグメント化アノードを形成するのに使用されたセグメントＰ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｓ２、Ｓ４、及びＳ６を図６に示している。これらのセグメントのうちのセグメントＰ１、Ｐ３、及びＰ５は、燐ドープ黄銅で形成され、セグメントＳ２、Ｓ４、及びＳ６は、Ｃ２６０００黄銅で形成された。セグメント化アノードは、図７に示すように交替する方式でセグメントを配置することによって形成された。セグメント化試験アノードは、試験チャンバ内で試験され、その後に、セグメントは、リーフ形成に関して分析された。図８に示すように、燐ドープ黄銅に見出される単位長さ当たりの中間幅リーフ核の数（セグメントＰ３及びＰ５を参照されたい）は、Ｃ２６０００黄銅に見出される単位長さ当たりの中間幅リーフ核の数（セグメントＳ２及びＳ４を参照されたい）よりも有意に少なかった。すなわち、燐ドープ黄銅は、Ｃ２６０００黄銅に対して腐食抵抗性の増大を示している。
【００３１】
図９は、２５Ｘの倍率で撮られた燐ドープ黄銅セグメントＰ３のプラズマ向き面の顕微鏡写真である。図９に示すように、セグメントＰ３の面１０４ａは、比較的滑らかであり、縁部で単に中程度の量の腐食を生じていた。更に、セグメントＰ３の内部部分には、実質的に空隙はない。図１０は、２５Ｘの倍率で撮られたＣ２６０００黄銅セグメントＳ４のプラズマ向き面の顕微鏡写真である。図１０に示すように、セグメントＳ４の面は、有意な腐食を示し始めていた。これに加えて、金属フッ化物腐食生成物（リーフスポット）の層２００が、セグメントＳ４の縁部に沿って形成されており、この層は、面の上方に突出している。上述したように、このような突起は、レーザチャンバ内に時間と共にアーキングを引き起こす可能性がある。更に、セグメントＰ４の内部部分は、顕微鏡写真において暗いスポットのように見えるかなりの数の空隙２２０を含む。空隙２２０は、金属フッ化物で満たされ、上述したように、破砕及び気化から保護された金属フッ化物が成長する位置を提供し始めている。
【００３２】
図１１は、２５Ｘの倍率で撮られた非ドープカートリッジ黄銅で形成されたアノードのプラズマ向き面の顕微鏡写真である。このアノードは、ベースライン試験チャンバ内で試験された。図１１に示すように、領域２００は、アノードの面の１０４ａ上に形成されたリーフスポットである。
【００３３】
図１２は、リーフ層がその面上に形成されたＣ２６０００黄銅電極の断面の顕微鏡写真である。図１２に示すように、いくつかの空隙２２０が、Ｃ２６０００黄銅電極の面の下に形成されており、これらの空隙の内壁は、金属フッ化物で覆われている。図１３は、リーフ層がその面上に形成された純銅電極の断面の顕微鏡写真である。Ｃ２６０００黄銅電極で見出された同じ表面下空隙が、純銅電極に存在する（図１３に示す空隙２２０を参照されたい）。しかし、純銅は、それが非合金であるので、Ｋｉｒｋｅｎｄａｌｌ空隙形成を示すことができない。更に、純銅は、最初は十分に高密であり、かつ微孔隙はない。すなわち、純銅電極内の空隙の存在は、腐食現象が、純粋に高温腐食現象ではなく電子移動現象に関わっているという結論を裏付けている。リーフ形成は、電気化学腐食現象とはかなり異なるものである。従って、上述したように、リーフィングは、「プラズマ腐食」と本明細書で呼ぶ腐食の固有のモードを表すと考えられる。
【００３４】
上述の例では、黄銅の腐食抵抗性を増大させる燐ドーピングの使用を説明している。レーザチャンバ環境に発生するタイプの腐食に対する黄銅の抵抗を増大させるために他の処理を使用することができることが見出されている。一実施形態において、黄銅の腐食抵抗性は、黄銅内の微孔隙が低減する厳しい塑性変形を黄銅に受けさせることによって増大する。一実施形態において、黄銅は、厳しい塑性変形技術である剪断押し出し法（ＥＣＡＥ）を使用して厳しい塑性変形を受ける。当業者によって以下に認められるように、ＥＣＡＥ処理は、微孔隙を閉じ、かつ低角度亜粒界の回転を通してサブミクロンの粒度を有する中から高角度粒界を生成することができる。すなわち、燐ドーピングを通して得られる脱酸素と同様に、ＥＣＡＥ処理は、フッ素が蓄積して保護された金属フッ化物を成長させる可能性がある表面下ポケットを排除することができる。特に、ＥＣＡＥ処理は、空孔源として作用する傾向を低減することができる非常に緊密な低孔隙率粒界を生成する。
【００３５】
従って、電極内のリーフ形成は、プラズマ腐食に対する黄銅の抵抗を増大させる処理を受けた黄銅から電極を形成することによって抑止することができる。一実施形態において、黄銅の腐食抵抗性を増大させる処理は、黄銅を有効量の燐でドープする段階を含む。一実施形態において、燐の量は、約１２０ｐｐｍから約３７０ｐｐｍである。別の実施形態において、処理は、黄銅に厳しい塑性変形を受けさせる段階、例えば、黄銅にＥＣＡＥを受けさせる段階を含む。このように構成された電極は、次に、レーザ光を発生させるためにレーザシステムに使用することができる。
【００３６】
実験室試験において、燐ドープ黄銅電極は、３００億パルスを超える寿命を示している。これとは対照的に、ガス放電レーザチャンバに現在使用されている非ドープ電極は、典型的に３００億パルスよりも短い寿命を示している。従って、プラズマ腐食に対する黄銅の抵抗を増大させる処理を受けた黄銅で形成された電極の使用は、ガス放電レーザチャンバの寿命を延ばすのを助けることができる。
【００３７】
本明細書に説明する技術は、必ずしもカートリッジ黄銅タイプ調製に又は更に必ずしも黄銅に限定されるというわけではない。例えば、Ｃ１２２００、Ｃ１４２００、Ｃ６３２００、Ｃ９５４００、及びＣ９６８００のような他の銅合金、又は米国特許第６，５８４，１３２  Ｂ２号明細書に説明されているようなスピノーダル青銅は、電流アシストフッ素拡散及び電子移動に対する抵抗を生成するために燐又はＥＣＡＥ又はその２つの組合せで処理することができるであろう。米国特許第６，５８４，１３２  Ｂ２号明細書の開示は、全ての目的に対して引用によって本明細書に組み込まれている。
【００３８】
従って、例示的実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲及びその均等物に説明する本発明の範囲の例示であって制限ではないことを意図している。本発明の例示的実施形態は、理解の明瞭さの目的である程度詳細に説明したが、ある一定の変形及び修正を以下の特許請求の範囲内で実施することができることは明らかであろう。以下の特許請求の範囲において、要素及び／又は段階は、特許請求の範囲に明示的に説明されるか又は本発明の開示によって暗黙に必要とされない限り、作動のいかなる特定の順序も意味しない。
【符号の説明】
【００３９】
１０２、１０４  電極
１０２ａ  カソード面
１０４ａ  アノード面
１１２  放電区域
１２２  アノード支持棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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