(57)【要約】１９３ｎｍのＵＶ光出力を発生させるための、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムが提供される。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムは、４ｋＨｚ以上の繰返しレートで１９３ｎｍレーザ光を発生させるためのフッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバを備える。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバは、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザの１９３ｎｍ光出力として１９３ｎｍレーザ光を出力するための、フッ化マグネシウム結晶光学窓を備え、フッ化マグネシウム結晶窓は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％である。
2004523913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が１９３ｎｍのＵＶ光出力を発生させるための、繰返しレート４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムにおいて、
前記レーザシステムが、４ｋＨｚ以上のパルス繰返しレートで１９３ｎｍレーザ光を発生させるためのチャンバであるフッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバを有し、前記エキシマーレーザチャンバが、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のエキシマーレーザの１９３ｎｍ光出力として前記１９３ｎｍレーザ光を出力するためのフッ化マグネシウム結晶光学窓を少なくとも１つ備え、前記フッ化マグネシウム光学窓が、０.０８吸収/４２ｍｍより小さい、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収、及び少なくとも３０％の４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率を有することを特徴とするレーザシステム
【請求項２】
前記４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３５％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３】
前記４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも４０％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４】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低い鉄汚染レベルを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５】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低いクロム汚染レベルを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６】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低い銅汚染レベルを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７】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低いコバルト汚染レベルを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８】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低いアルミニウム汚染レベルを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９】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低いニッケル汚染レベルを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１０】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低いバナジウム汚染レベルを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１１】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低い鉛汚染レベルを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１２】
前記レーザシステムがフッ化マグネシウム結晶光学プリズムを備え、前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムが、前記エキシマーレーザチャンバの外部にあり、前記繰返しレートが４ｋＨｚ以上のエキシマーレーザの１９３ｎｍ光出力が前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムを透過し、前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムは、０.０８吸収/４２ｍｍより小さい、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収、及び少なくとも３０％の４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率を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１３】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対して０.００１７ｃｍ−１より小さい吸収係数を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１４】
前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムが、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対して０.００１７ｃｍ−１より小さい吸収係数を有することを特徴とする請求項１２に記載のレーザシステム。
【請求項１５】
２００ｎｍより短波長のＵＶ光出力を発生させるための、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザシステムにおいて、
前記レーザシステムが、４ｋＨｚ以上のパルス繰返しレートで２００ｎｍより短波長のＵＶレーザ光を発生させるためのチャンバであるエキシマーレーザチャンバを有し、前記エキシマーレーザチャンバが、繰返しレートが４ｋＨｚ以上の２００ｎｍより短波長のエキシマーレーザ光出力として、前記２００ｎｍより短波長のレーザ光を出力するためのフッ化マグネシウム結晶光学窓を少なくとも１つ備え、前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が、０.０８吸収/４２ｍｍより小さい、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収、少なくとも３０％の４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率及び、０.００１７ｃｍ−１より小さい、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数を有することを特徴とするレーザシステム。
【請求項１６】
前記レーザ光の中心波長が約１９３ｎｍであることを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項１７】
前記４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３５％であることを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項１８】
前記４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも４０％であることを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項１９】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低い鉄汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２０】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低いクロム汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２１】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低い銅汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２２】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低いコバルト汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２３】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低いアルミニウム汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２４】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低いニッケル汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２５】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低いバナジウム汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２６】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低い鉛汚染レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２７】
前記レーザシステムがフッ化マグネシウム結晶光学プリズムを備え、前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムは前記エキシマーレーザチャンバの外部にあり、前記繰返しレートが４ｋＨｚ以上のエキシマーレーザの２００ｎｍより短波長の光出力が前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムを透過し、前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムは、０.０８吸収/４２ｍｍより小さい、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収、及び少なくとも３０％の４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率を有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２８】
前記フッ化マグネシウム結晶光学窓が、０.００１７ｃｍ−１より小さい、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数を有することを特徴とする請求項１５に記載のレーザシステム。
【請求項２９】
前記フッ化マグネシウム結晶光学プリズムが、０.００１７ｃｍ−１より小さい、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数を有することを特徴とする請求項２７に記載のレーザシステム。
【請求項３０】
繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザの２００ｎｍより短波長のＵＶ光出力を透過させるための、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子において、前記レーザ用結晶光学素子が、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％の、フッ化マグネシウム結晶を含むことを特徴とする繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３１】
前記２００ｎｍより短波長のフッ化物エキシマーレーザＵＶ光の中心波長が約１９３ｎｍであることを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３２】
前記４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３５％であることを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３３】
前記フッ化マグネシウム結晶が重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低い鉄汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３４】
前記フッ化マグネシウム結晶が重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低いクロム汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３５】
前記フッ化マグネシウム結晶が重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低い銅汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３６】
前記フッ化マグネシウム結晶が重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低いコバルト汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３７】
前記フッ化マグネシウム結晶が重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低いアルミニウム汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３８】
前記フッ化マグネシウム結晶が重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低いニッケル汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項３９】
前記フッ化マグネシウム光学結晶が重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低いバナジウム汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項４０】
前記フッ化マグネシウム結晶が重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低い鉛汚染レベルを有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用結晶の光学素子。
【請求項４１】
前記フッ化マグネシウム結晶光学素子が前記フッ化マグネシウム結晶のｃ軸に垂直な方位をもつ平坦平表面を有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項４２】
前記フッ化マグネシウム結晶光学素子が前記フッ化マグネシウム結晶のｃ軸に垂直ではない方位をもつ平坦平表面を有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項４３】
前記フッ化マグネシウム結晶がｃ軸フッ化マグネシウム結晶成長方位を有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項４４】
前記フッ化マグネシウム結晶が、０.００１７ｃｍ−１より小さい、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数を有することを特徴とする請求項３０に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項４５】
繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザの２００ｎｍより短波長のＵＶ光出力を透過させるための、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学窓において、
４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいフッ化マグネシウム結晶を含むことを特徴とする、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化物エキシマーレーザ用の結晶光学窓。
【請求項４６】
繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザの１９３ｎｍＵＶ光出力を透過させるための、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザ用の結晶光学素子において、
４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％のフッ化マグネシウム結晶を含むことを特徴とする、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザ用の結晶光学素子。
【請求項４７】
２００ｎｍより短波長のＵＶ光を透過させるための、２００ｎｍより短波長の光用のフッ化物光学結晶において、
４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、鉄汚染レベルが重量で０.１７ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０８ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.９ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｐｂより低く、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいフッ化マグネシウム結晶を含むことを特徴とする、２００ｎｍより短波長の光用のフッ化物光学結晶。
【請求項４８】
前記フッ化マグネシウム結晶が、重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低い鉄汚染レベル、重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低いクロム汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低い銅汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低いコバルト汚染レベル、重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低いアルミニウム汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低いニッケル汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低いバナジウム汚染レベル、及び重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低い鉛汚染レベルを有することを特徴とする請求項４７に記載の２００ｎｍより短波長の光用のフッ化物光学結晶。
【請求項４９】
繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザの１９３ｎｍＵＶ光出力を透過させるための、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザ用の結晶において、
４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、鉄汚染レベルが重量で０.１７ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０８ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.９ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｐｂより低いフッ化マグネシウム結晶を含むことを特徴とする、繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザ用の結晶。
【請求項５０】
前記フッ化マグネシウム結晶が、重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低い鉄汚染レベル、重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低いクロム汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低い銅汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低いコバルト汚染レベル、重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低いアルミニウム汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低いニッケル汚染レベル、重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低いバナジウム汚染レベル、及び重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低い鉛汚染レベルを有することを特徴とする請求項４９に記載の繰返しレートが４ｋＨｚ以上のフッ化アルゴンエキシマーレーザ用の結晶。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、名称を「高繰返しレートエキシマーレーザシステム」とする、エム・ペル(M. Pell)，シー・エム・スミス(C. M. Smith)，アール・ダブリュー・スパロー(R. W. Sparrow)及びピー・エム・ゼン(P. M. Then)により２００２年２月１３日に出願された、米国仮特許出願(弁理士事件整理番号：ＳＰ０２−０３０Ｐ)の恩典を主張するものであり、その明細書を本明細書に参照として含む。
【０００２】
本出願は、また、名称を「高繰返しレートＵＶエキシマーレーザ用フッ化マグネシウム光学素子」とする、アール・ダブリュー・スパローにより２００１年３月２日に出願された、米国仮特許出願第６０/２７２８１４号の恩典を主張するものであり、その明細書も本明細書に参照として含む。
【０００３】
本出願は、また、名称を「高繰返しレートエキシマーレーザ結晶光学素子及び＜２００ｎｍＵＶ透過フッ化物光学結晶の作成方法」とする、エス・エル・グレイ(S. L. Gray)，エム・ペル，シー・エム・スミス，アール・ダブリュー・スパロー及びピー・エム・ゼンにより同時出願された、ＰＣＴ出願(弁理士事件整理番号：ＳＰ０１−０３３Ｂ)の恩典を主張するものであり、その明細書も本明細書に参照として含む。
【技術分野】
【０００４】
本発明は、自己が生成したＵＶ光子を透過させ及び制御するためのフッ化マグネシウム結晶光学素子を備える、高繰返しレート（繰返しレート４ｋＨｚ以上）のフッ化物エキシマーレーザシステムに関する。
【０００５】
高繰返しレートＵＶエキシマーレーザ用フッ化マグネシウム光学素子は、≧４ｋＨｚ繰返しレートの高繰返しレートレーザシステムの動作において改善された信頼性を備える。フッ化マグネシウム光学素子を備える高繰返しレートレーザは、レーザ光学素子の破滅的損傷及びこれにともなう破滅的レーザシステム故障を回避するレーザ用フッ化マグネシウム光学素子の信頼性により、長期(５億パルスより多く、好ましくは９億パルス以上)のレーザシステム動作時間にわたり、高繰返しレート(４ｋＨｚ以上)で高レーザパワー(１０ｍＪ以上)出力を発生できる。好ましい実施形態において、レーザ用フッ化マグネシウム光学素子は、４ｋＨｚの繰返しレート及び１０ｍＪの出力パワーをもつ、２００ｎｍより短波長の＜２００ｎｍＵＶ光を発生するＡｒＦエキシマーレーザに利用される。
【背景技術】
【０００６】
半導体チップの製造は光源としてエキシマーレーザを用いて達成できる。最初に用いられたエキシマーレーザは波長が〜２４８ｎｍのフッ化クリプトンレーザであった。半導体チップ技術が進化するにつれて、さらに高いエネルギー及びさらに高い繰返しレートをもつレーザが要求される。そのようなエキシマーレーザの１つに〜１９３ｎｍで発光するフッ化アルゴンレーザが知られている。様々な用途に対して、繰返しレートが４ｋＨｚであるようなレーザを有することが好ましい。フッ化クリプトンレーザ及びフッ化アルゴンレーザのいずれにおいても、窓、ビームスプリッター、出力カプラー及び挟帯域化プリズムに好ましい光学材料はフッ化カルシウムであった。４ｋＨｚのような高い繰返しレートでは、比較的短い[１０ｍＪの出力パワーをもつ、４ｋＨｚ，１９３ｎｍＡｒＦレーザで、５億パルスより少ない]時間幅で、フッ化カルシウムチャンバ窓が破滅的損傷を受けることがわかった。窓の損傷は、亀裂発生のように激烈であり得るが、最小でも波面歪及び複屈折の増大を生じる。窓の交換はレーザの稼働コストを高め、したがって、チップ製造業者の所有コストを増加させることになる。
【０００７】
フッ化カルシウムは、立方晶材料であり、光学等方性であって、光スペクトルのＶＵＶ(真空紫外)、ＵＶ、可視及びＩＲ(赤外)領域において優れた透過率を示す。フッ化カルシウムが１９３ｎｍレーザ光で照射されると、材料は近紫外光子を放出する。さらに、観測される蛍光はエネルギーが吸収されていることを意味する。フッ化カルシウムのバンドギャップはレーザ光子のエネルギーよりかなり大きいから、多光子吸収過程が存在すると推測される。多光子吸収によりつくられる中心自体がさらに光子を吸収し、このことが材料の加熱及び、結果として、材料の劣化をもたらし得るという提案がなされている。吸収中心の寿命が十分に長ければ、より低い繰返しレートでは加熱は観測されないかもしれないが、４ｋＨｚにおいては加熱がおこり得る。
【０００８】
フッ化マグネシウムは正方晶材料であり、よって光学異方性である。したがって、製造プロセス内では偏光が重要であることから、リソグラフィー用レーザに望ましい材料ではなかった。フッ化マグネシウムはバンドギャップがより広く、自己束縛励起子発光に対するクエンチング温度がより低い。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、１９３ｎｍのＵＶ光出力を発生させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムを含む。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムは、４ｋＨｚ以上のパルス繰返しレートで１９３ｎｍレーザ光を発生させるための、フッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバを備える。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバは、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザの１９３ｎｍ光出力として１９３ｎｍレーザ光を出力するためのフッ化マグネシウム結晶光学窓を少なくとも１つ備え、フッ化マグネシウム結晶光学窓は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％である。
【００１０】
本発明は、＜２００ｎｍＵＶ光出力を発生させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザシステムを含む。＜２００ｎｍＵＶ光出力を発生させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザシステムは、４ｋＨｚ以上のパルス繰返しレートで＜２００ｎｍＵＶレーザ光を発生させるためのエキシマーレーザチャンバを備える。エキシマーレーザチャンバは、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザの＜２００ｎｍ光出力として＜２００ｎｍレーザ光を出力するためのフッ化マグネシウム結晶光学窓を少なくとも１つ備え、フッ化マグネシウム結晶光学窓は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さい。
【００１１】
本発明は、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザの＜２００ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学素子を含む。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％である。
【００１２】
本発明は、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザの＜２００ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学窓を含む。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学窓は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さい、フッ化マグネシウム結晶からなる。
【００１３】
本発明は、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザの１９３ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザ用結晶光学素子を含み、レーザ用結晶光学素子は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％である、フッ化マグネシウム結晶からなる。
【００１４】
本発明は、＜２００ｎｍＵＶ光を透過させるための＜２００ｎｍ光用フッ化物光学結晶を含み、＜２００ｎｍ光用フッ化物光学結晶は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、鉄汚染レベルが重量で０.１７ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０８ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.９ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｐｂより低く、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さい、フッ化マグネシウム結晶からなる。鉄汚染レベルは重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルは重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルは重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。
【００１５】
本発明は、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザの１９３ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザ用結晶を含み、レーザ用結晶は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、鉄汚染レベルが重量で０.１７ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０８ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.９ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｐｂより低い、フッ化マグネシウム結晶からなる。鉄汚染レベルは重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルは重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルは重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。
【００１６】
本発明は、繰返しレートが４ｋＨｚの、リソグラフィに用いられる、〜１９３ｎｍ(約１９３ｎｍを中心とする)エキシマーレーザ用のフッ化マグネシウム結晶光学素子を含み、フッ化マグネシウム結晶は、フッ化マグネシウム結晶の固有複屈折の影響を最小限に抑えるに適する方位をもつ。フッ化マグネシウム結晶光学素子を備える繰返しレートが４ｋＨｚのリソグラフ用１９３ｎｍエキシマーレーザは、レーザ所有コストの低減をもたらす、光学素子のより長い寿命及び改善された性能を提供する。図１は、フッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０及びフッ化マグネシウム結晶挟帯域化モジュールビーム拡大プリズム３０を備える、本発明にしたがうリソグラフィ用エキシマーレーザシステムを示す。図２は、フッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０を備える、本発明にしたがうエキシマーレーザチャンバを示す。
【００１７】
本発明のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に述べられ、当業者にはその説明からある程度は容易に明らかであろうし、あるいは、添付図面とともに本明細書の記述及び特許請求の範囲に説明されるように本発明を実施することにより認められるであろう。
【００１８】
上述の一般的説明及び以下の詳細な説明が、いずれも本発明の例示に過ぎず、特許請求されている本発明の本質及び特性を理解するための概観または枠組みの提供を目的としていることは当然である。
【００１９】
添付図面は本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は本発明の１つまたはそれより多くの実施形態を示し、記述とともに、本発明の原理及び動作の説明に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、１９３ｎｍＵＶ光出力を発生させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムを含む。高繰返しレートフッ化アルゴン(ＡｒＦ)レーザシステムは、少なくとも４ｋＨｚの繰返しレートでつくられた１９３ｎｍ光子パルスを透過させ、制御するための、エキシマーレーザ用高品質フッ化マグネシウム結晶光学素子を少なくとも１つ用いる。フッ化マグネシウム結晶光学素子を備えるフッ化アルゴンレーザシステムは、高繰返しレートの１９３ｎｍ光パルスに耐損傷性があり、破滅的レーザシステム故障を回避する、フッ化マグネシウム結晶光学素子により、５億パルスより多い、長期のレーザシステム動作時間にわたり、高繰返しレート(４ｋＨｚ以上)で高レーザパワー(１０ｍＪ以上)出力を発生できる。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムは、４ｋＨｚ以上のパルス繰返しレートで１９３ｎｍレーザ光を発生するためのフッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバを備える。エキシマーレーザチャンバは、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザの１９３ｎｍ光出力として１９３ｎｍレーザ光を出力するためのフッ化マグネシウム結晶光学窓を少なくとも１つ備え、フッ化マグネシウム結晶光学窓は、２００Ｈｚの繰返しレートにおいて４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、露光前４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率測定値が少なくとも３０％である。少なくとも３０％の露光前４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率測定値は、１９３ｎｍエキシマーレーザ光パルスで露光する前のフッ化マグネシウム結晶の１２０ｎｍ光透過率測定値である。フッ化マグネシウム結晶は、第１の光学面に入射し、４２ｍｍ長の結晶を通って進行する１２０ｎｍ光の少なくとも３０％が対向する第２の光学面を透過するような、１２０ｎｍ光透過率(４２ｍｍ結晶路長透過率)測定値を有する。フッ化マグネシウム結晶光学素子の４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率測定値は少なくとも３５％であることが好ましく、少なくとも４０％であることがさらに好ましく、少なくとも４５％であることが最も好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザシステムの実施形態が図１〜２に示される。
【００２１】
図１において、フッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバ２２は、少なくとも４ｋＨｚの繰返しレートでレーザチャンバ２２内で発生された１９３ｎｍレーザ光を出力するための、２つのフッ化マグネシウム結晶光学窓２０を備える。エキシマーレーザチャンバ２２は、フッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０を通して出力される、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザ１９３ｎｍ光出力２４を発生する。フッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さい。フッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０の４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率は、少なくとも３０％である。図２において、フッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバ２２は、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、少なくとも４０ｍＪ/ｃｍ２/パルスのフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さい、対向する２つのフッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０を備える。図３において、フッ化アルゴンエキシマーレーザチャンバ２２は、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、少なくとも４０ｍＪ/ｃｍ２/パルスのフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さい、２つのフッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０を備える。
【００２２】
フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低い鉄汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低いクロム汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低い銅汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低いコバルト汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低いアルミニウム汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低いニッケル汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低いバナジウム汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低い鉛汚染レベルを有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、低汚染レベルの高純度であり、フッ化マグネシウム結晶がｃ軸方位種結晶を基に成長したことによるｃ軸フッ化マグネシウム結晶成長方位を有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さい、低鉛汚染レベルを有することが好ましい、このような内部透過率／吸収係数測定は、好ましくは少なくとも１ｃｍのバルク結晶、さらに好ましくは少なくとも４ｃｍのバルク結晶により行われる。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが最も好ましい。
【００２３】
本発明の一実施形態において、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンレーザシステムは、フッ化マグネシウム結晶光学プリズムを備える。フッ化マグネシウム結晶光学プリズムはエキシマーレーザチャンバの外部にあり、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザ１９３ｎｍ光出力がプリズムを透過する。フッ化マグネシウム結晶光学プリズムは、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％である。４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率は、少なくとも３５％であることが好ましく、少なくとも４０％であることがさらに好ましく、少なくとも４５％であることが最も好ましい。図１は、フッ化マグネシウム結晶光学窓２０を通してレーザチャンバ２２から出力された１９３ｎｍ光子を透過させ、制御する、３つのフッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０を備える実施形態を示す。フッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％の、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザ挟帯域化モジュールビーム拡大フッ化マグネシウム結晶プリズムである。フッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０は波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが好ましく、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが最も好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザ１９３ｎｍ光出力は、フッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０のｃ軸に実質的に平行にプリズム３０を透過し、１９３ｎｍ光線はフッ化マグネシウム結晶のｃ軸に実質的に平行であることが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０は、ｃ軸方位種結晶を基にフッ化マグネシウム結晶が成長したことによるｃ軸フッ化マグネシウム結晶成長方位を有することが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０は、鉄汚染レベルが重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。
【００２４】
好ましい実施形態において、フッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０はフッ化マグネシウム結晶のｃ軸に垂直な方位をもつ平坦窓面を有する。図１〜２に示されるように、チャンバ窓２０の平坦窓面２６はフッ化マグネシウム結晶のｃ軸結晶方位に実質的に垂直であり、出力される１９３ｎｍエキシマーレーザ光線は結晶のｃ軸に実質的に平行である。別の好ましい実施形態において、フッ化マグネシウム結晶レーザチャンバ窓２０はフッ化マグネシウム結晶のｃ軸に垂直ではない方位をもつ平坦窓面を有する。図３に示されるように、チャンバ窓２０の平坦窓面２８はフッ化マグネシウム結晶のｃ軸結晶方位に垂直ではなく、エキシマーレーザチャンバ２２から出力される１９３ｎｍエキシマーレーザ光線は結晶のｃ軸に実質的に平行である。実用上好ましい実施形態において、非垂直方位平坦窓面２８は結晶のｃ軸に対して約５６°(５６°±２°)の角度をなす。
【００２５】
本発明は、＜２００ｎｍＵＶ光出力を発生させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザシステムを含む。＜２００ｎｍ光出力を発生させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザシステムはエキシマーレーザチャンバ２２を備える。エキシマーレーザチャンバ２２は、４ｋＨｚ以上のパルス繰返しレートで＜２００ｎｍＵＶレーザ光２４を発生し、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザの＜２００ｎｍ光出力として＜２００ｎｍレーザ光を出力するためのフッ化マグネシウム結晶光学窓２０を少なくとも１つ備える。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さい。４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率は、少なくとも３５％であることが好ましく、少なくとも４０％であることがさらに好ましい。好ましい実施形態において、レーザ光の中心波長は約１９３ｎｍである。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、鉄汚染レベルが重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましい。波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数は、好ましくは少なくとも１ｃｍの結晶、さらに好ましくは少なくとも４ｃｍの結晶により測定される。フッ化マグネシウム結晶光学窓２０は、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが一層好ましい。
【００２６】
＜２００ｎｍＵＶ光出力を発生させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザシステムは、エキシマーレーザチャンバ２２の外部にフッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０を備えることが好ましく、≧４ｋＨｚ繰返しレートエキシマーレーザの＜２００ｎｍ光出力はフッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０を透過し、プリズム３０は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％である。フッ化マグネシウム結晶光学プリズム３０は、好ましくは少なくとも１ｃｍの結晶により、さらに好ましくは少なくとも４ｃｍの結晶による、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが好ましい。プリズム３０は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが一層好ましい。
【００２７】
本発明は、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザの＜２００ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子を含む。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザの＜２００ｎｍ光用結晶光学素子は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％の、フッ化マグネシウム結晶からなる。レーザ光の中心波長は約１９３ｎｍであることが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３５％であることが好ましく、少なくとも４０％であることがさらに好ましく、少なくとも４５％であることが最も好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、鉄汚染レベルが重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、クロム汚染レベルが重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、銅汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、コバルト汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、アルミニウム汚染レベルが重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、ニッケル汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、バナジウム汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学素子は、鉛汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学素子は、フッ化マグネシウム結晶がｃ軸方位種結晶を基に成長したことによるｃ軸フッ化マグネシウム結晶成長方位を有することが好ましい。一実施形態において、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学素子は、フッ化マグネシウム結晶のｃ軸に垂直な方位をもつ平坦平表面を有し、出力される＜２００ｎｍ光線は結晶のｃ軸に実質的に平行である。別の実施形態において、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学素子は、フッ化マグネシウム結晶のｃ軸に垂直ではない方位をもつ平坦平表面を有し、出力される＜２００ｎｍ光線は結晶のｃ軸に実質的に平行である。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学素子は、好ましくは少なくとも１ｃｍの結晶、さらに好ましくは少なくとも４ｃｍの結晶により測定された、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートレーザ用フッ化マグネシウム結晶光学素子は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが一層好ましい。
【００２８】
本発明は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さい、フッ化マグネシウム結晶からなる、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザの＜２００ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学窓を含む。一実施形態において、レーザ光の中心波長は約１９３ｎｍである。一実施形態において、レーザ光の中心波長は約１５７ｎｍである。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学窓は、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３５％であることが好ましく、少なくとも４０％であることがさらに好ましい。≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化物エキシマーレーザ用結晶光学窓は、好ましくは少なくとも１ｃｍの結晶により、さらに好ましくは少なくとも４ｃｍの結晶による、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが好ましい。光学窓は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが最も好ましい。フッ化マグネシウム結晶光学窓は、鉄汚染レベルが重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。
【００２９】
本発明は、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザの１９３ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザ用結晶光学素子を含み、レーザ用光学素子は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％の、フッ化マグネシウム結晶からなる。フッ化マグネシウム結晶は、好ましくは少なくとも１ｃｍの結晶、さらに好ましくは少なくとも４ｃｍの結晶により測定された、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが好ましい。フッ化マグネシウム結晶は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが一層好ましい。フッ化マグネシウム結晶は、鉄汚染レベルが重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。
【００３０】
本発明は、＜２００ｎｍＵＶ光を透過させるための＜２００ｎｍ光用フッ化物光学結晶を含み、＜２００ｎｍ光用フッ化物光学結晶は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、鉄汚染レベルが重量で０.１７ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０８ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.９ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｐｂより低く、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さい、フッ化マグネシウム結晶からなる。鉄汚染レベルは重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルは重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルは重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。フッ化マグネシウム結晶は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが一層好ましい。
【００３１】
本発明は、≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザの１９３ｎｍＵＶ光出力を透過させるための≧４ｋＨｚ繰返しレートフッ化アルゴンエキシマーレーザ用結晶を含み、レーザ用結晶は、４０ｍＪ/ｃｍ２/パルス以上のフルエンスで１９３ｎｍ光の５百万パルス露光時における２５５ｎｍ誘起吸収が０.０８吸収/４２ｍｍより小さく、４２ｍｍ結晶１２０ｎｍ光透過率が少なくとも３０％であり、鉄汚染レベルが重量で０.１７ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルが重量で０.０８ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルが重量で０.９ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルが重量で０.０４ｐｐｍ Ｐｂより低い、フッ化マグネシウム結晶からなる。鉄汚染レベルは重量で０.１５ｐｐｍ Ｆｅより低く、クロム汚染レベルは重量で０.０６ｐｐｍ Ｃｒより低く、銅汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｕより低く、コバルト汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｃｏより低く、アルミニウム汚染レベルは重量で０.７ｐｐｍ Ａｌより低く、ニッケル汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｎｉより低く、バナジウム汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｖより低く、鉛汚染レベルは重量で０.０２ｐｐｍ Ｐｂより低いことが好ましい。フッ化マグネシウム結晶は、好ましくは少なくとも１ｃｍの結晶、さらに好ましくは少なくとも４ｃｍの結晶により測定された、波長が２００〜２１０ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが好ましい。フッ化マグネシウム結晶は、波長が２０３〜２０７ｎｍの範囲の光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことがさらに好ましく、波長が２０５ｎｍの光に対する吸収係数が０.００１７ｃｍ−１より小さいことが一層好ましい。
【表１】
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【００３２】
鉛汚染レベルは重量で０.０１５ｐｐｍ以下であることが好ましい。アルミニウム汚染レベルは重量で０.６５ｐｐｍ以下であることが好ましい。鉄汚染レベルは重量で０.１４３ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが、当業者には明らかであろう。したがって、そのような改変及び変形が特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明は本発明の改変及び変形を包含するとされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す
【図２】本発明の一実施形態を示す
【図３】本発明の一実施形態を示す
【図４】本発明にしたがうフッ化マグネシウム結晶のＶＵＶ／ＵＶプロットを示す
【図５】本発明にしたがうフッ化マグネシウム結晶のＶＵＶ／ＵＶプロットを示す
【図６】本発明にしたがうフッ化マグネシウム結晶のＶＵＶ／ＵＶプロットを示す
【図７】本発明にしたがうフッ化マグネシウム結晶のＶＵＶ／ＵＶプロットを示す
【図８】本発明にしたがうフッ化マグネシウム結晶のＶＵＶ／ＵＶプロットを示す
【符号の説明】
【００３５】
２０    フッ化マグネシウム結晶光学窓
２２    レーザチャンバ
２４    レーザ光
２６，２８    平坦窓面
３０    フッ化マグネシウム結晶光学プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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