JP2003518316A

JP2003518316A - 放電ランプ光源装置及び方法

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Publication number: JP2003518316A
Application number: JP2000526942A
Authority: JP
Inventors: シルフバースト、ウィリアム・ケイ; クロスナー、マーク・エイ; シムカベッグ、グレゴリー・エム
Original assignee: University of Central Florida
Current assignee: University of Central Florida
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2003-06-03
Also published as: AU1946599A; US6031241A; CN1306673A; US6188076B1; EP1051727A4; EP1051727A1; CA2315740A1; CA2315740C; WO1999034395A1; CN1134043C

Abstract

(57)【要約】極紫外線マイクロリソグラフィ用のキャピラリ放電極紫外線ランプ光源装置及び方法である。キャピラリ光源はランプ本体（３０６）と、電極を備える孔（３００）と、絶縁体（３０２）と、放電プラズマ領域（３０４）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、極紫外線リソグラフィ（ＥＵＶＬ）や、ＥＵＶ顕微鏡法、干渉法、
検査、計測等のような他の技術のイメージング用の光源として用いるためのキャ
ピラリ放電に関する。本発明は、１０ｎｍ〜１４ｎｍの波長領域の強い光を放射
する光源の特性を記載する。これらの光源の動作は、（１）最適な放射束を生成
する細管内の気体或いは蒸気圧、（２）十分な放射束を生じるが、それ以上のレ
ベルでは著しい量の有害な崩壊破片及び孔部浸食が始まる放電電流の範囲、（３
）所望の範囲の細管孔サイズ及び孔長、並びに上記条件下でのキャピラリ放電に
おいて有効に放射するある特定の気体媒体、（４）放電システムを収容するため
の２つの特定の構成により決定される。本発明は、１９９７年３月１１日出願の
米国特許出願第０８／８１５，２８３号の一部継続出願である。本発明はさらに
１９９６年３月１２日に付与されたWilliam T. Silfvastによる米国特許第５，
４９９，２８２号に関連しており、その特許は参照して本明細書の一部としてい
る。

【０００２】背景及び従来技術商用に適した軟Ｘ線（soft-X-Ray）（或いはＥＵＶ）リソグラフィ機構は、電
磁スペクトルのＥＵＶ領域において約１１ｎｍ〜１４ｎｍの特定の波長範囲内で
放射することができる強い軟Ｘ線／ＥＵＶ光源を必要するであろう。この領域は
高反射率の多層コーティングが存在する波長範囲により決定される。多層コーテ
ィングを用いて、ＥＵＶＬステッパマシンに組み込むことができるミラーを製造
することができる。詳細には、これらのコーティングは、１１．２〜１２．４ｎ
ｍの間で高反射率を提供するＭｏ：Ｂｅ多層反射コーティング（超薄のモリブデ
ン及びベリリウムの層を交互に重ねたものからなる）か、或いは１２．４〜１４
．０ｎｍの間で高反射率を提供するＭｏ：Ｓｉ多層反射コーティング（超薄のモ
リブデン及びシリコンの層を交互に重ねたものからなる）のいずれかである。こ
のように１１〜１４ｎｍの波長範囲において放射する強いＥＵＶ光源が、リソグ
ラフィには適している。２つの提案されているＥＵＶ光源は、シンクロトロン放
射を生成するシンクロトロン及びレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）を放射する軟Ｘ
線である。シンクロトロン光源の欠点は、シンクロトロン及びシンクロトロンを
利用可能にする機構に１億ドル以上かかることとともに、約１，０００，０００
立方フィート（約３０４，８００ｍ³）の空間を占めることである。そのように
大きな体積では、典型的なマイクロリソグラフィ製造ラインに組み入れることが
できない。マイクロリソグラフィにシステムのために必要な波長及び放射束を有
するレーザ生成プラズマは、入射したレーザ放射を効率的に吸収するために十分
なプラズマ密度が生成されるように、高電力レーザが標的となる材料に集光され
る必要がある。レーザ生成プラズマの欠点は、固体の標的材料を用いる場合には
、集光されたレーザビームと標的材料との相互作用により、多量の崩壊破片が生
成され、原子、イオン及び微粒子の形でレーザ焦点領域から排出されることであ
る。そのような排出物が、プラズマから放射された光を集光する際に用いられる
光学系に蓄積し、それにより損傷を与えるようになる。ＬＰＰ光源において揮発
性の標的材料を使用することは、崩壊破片の問題を解決するのに有効である。揮
発性の標的材料は常温真空中で蒸発しやすく、その例としては酸素或いはキセノ
ンのような液化或いは固化した気体及び水のような液体がある。これらの材料の
場合、レーザパルスにより直接蒸発しない多量の物質が気化し、後に汲み出され
ることになる。こうして過剰な標的材料が光学系に蓄積或いは凝縮することはな
い。

【０００３】そのようなレーザ生成プラズマ光源は、放射化学種として酸素及びキセノンを
用いるＥＵＶＬ用に開発されてきたが、未だに現実的に十分な改善法が提案され
てない２つの大きな問題を抱えている。第１の問題は、そのような光源の電気的
な全効率が約０．００５〜０．０２５％しかないことである。これは、約１〜５
％のレーザ効率と、約０．５％の有効な（多層コーティングされた反射鏡の反射
帯域幅内の）ＥＵＶ放射へのレーザ光の変換効率とを掛け合わせた結果である。
第２の問題は、必然的に１ｋＨｚ以上の繰返し数で動作することになるレーザの
コストが最低でも数百万ドルかかることである。

【０００４】シンクロトロン光源及びＬＰＰ光源に固有の問題を解決するために、本発明者
は、ＥＵＶリソグラフィ装置に組み込むことができる小型で、電気的に生成され
る強いキャピラリ放電プラズマ光源を発明した。シンクロトロン及びＬＰＰに比
べると、この光源は著しく高い効率、小型化及び低コスト（製造時及び動作時の
両方）を達成するであろう。これらの光源のうちの１つは（全ての必要な関連装
置を含めても）、１０立方フィート（約３ｍ³）未満の空間しか占めず、１００
，０００ドル未満のコストしかかからないものと考えている。提案されたキャピ
ラリ放電光源の１つのそのような実施形態は最初に、１９９６年３月１２日に付
与されたWilliam T. Silfvastによる米国特許第５，４９９，２８２号に記載さ
れた。特に提案された光源は、１３．５ｎｍでリチウム蒸気放電ランプを最適に
動作させるために必要とされる特定の範囲のプラズマ電子温度（１０〜２０ｅＶ
）及び電子密度（１０¹⁶〜１０²¹ｃｍ^-3）内までリチウム蒸気を電気的に励起し
て動作するであろう。その同じ特許では、ベリリウム、ホウ素及び炭素プラズマ
において波長７．６、４．８６及び３．３８の軟Ｘ線ランプも提案された。しか
しながらこれらの波長は、ＥＵＶリソグラフィに必要な波長の範囲内にはない。
その特許はこれらのランプの全般的な特徴を記載しているが、孔部浸食及びリチ
ウムランプからの崩壊破片の放出を最小限にする特定の放電電流動作範囲、及び
そのようなランプを動作させるのに適した孔サイズの範囲を与えていない。また
その特許は、その特許に記載されたランプ構成において有効に動作することがで
きる原子及び分子気体のような他の材料の使用に関して記載していない。従って
当然、ＥＵＶリソグラフィに適している気体の好ましい動作圧範囲も記載してい
ない。

【０００５】発明の概要気体プラズマ放電光源は、光源及びレーザ利得媒体として多数の異なる種類の
気体を用いて以前から生成されいるが、商用のＥＵＶリソグラフィ装置を動作さ
せるのに十分な適当なＥＵＶ波長域の放射束を有することが示されていない。従
ってＥＵＶリソグラフィシステム並びにまた関連する応用形態に用いるだけの必
要な放射束を得るために必要なプラズマ放電電流及び気体圧を特定し、記載した
ものは以前にはなかった。同様に、ＥＵＶリソグラフィのために必要なキャピラ
リ放電孔サイズ範囲及び気体と金属蒸気とを用いる特定のキャピラリ放電構成も
以前には特定されていない。本発明は特に、気体圧の範囲、細管から排出される
崩壊破片が最小限にされる放電電流並びにまた電流密度の範囲及びその条件下で
用いられるいくつかの特定の気体を示す。また２つの構成も記載されており、そ
の１つは特に気体及び蒸気用に設計されており、真空窓を必要としない。この構
成をここでは、「差動ポンプ式キャピラリ放電（differentially pumped capill
ary discharge）」と呼ぶ。もう１つは特に金属蒸気及び液体蒸気用に設計され
ている。この構成をここでは「熱パイプキャピラリ放電」と呼ぶ。その構成は、
放電細管の外側にのみ位置するウィックを含む（ウィックが細管の内部に位置し
ている１９９６年３月１２日に付与されたWilliam T. Silfvastによる米国特許
第５，４９９，２８２号に記載されたものとは異なる）。

【０００６】キャピラリ放電を規定するために、絶縁材料からなる開流路を、細管内で電気
伝導を可能にする気体或いは蒸気で満たし、その開流路内の電流を操作している
。流路或いは細管は典型的には０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲の直径と、０．５ｍｍ
〜１０ｍｍの長さとを有する円筒形である。細管の端部は導電材料に取り付けら
れ、細管内の電流と外部回路の電流との間の電気的インターフェースとして機能
する。細管は、細管内に電気放電電流を流すために低い抵抗を与えるようにイオ
ン化された気体媒体で満たされる。電気放電電流は細管内の気体或いは蒸気を励
起し、その際１１ｎｍ〜１４ｎｍのスペクトル範囲の所望の放射を与える。従っ
て放電電流によりイオン化される際に細管内の気体及び蒸気は、電気伝導媒体及
びＥＵＶ放射体の両方して作用する。

【０００７】以下の目的は、１１〜１４ｎｍの波長で動作し、その波長領域において特定の
応用形態に必要な放射束を与えるキャピラリ放電光源に関する。その目的は、崩
壊破片の形成、材料の検討、放電構成及び応用形態に関する。

【０００８】本発明の第１の目的は、キャピラリ放電光源に必要な細管孔径及び長さの範囲
を画定することである。これらの寸法は、強いＥＵＶ放射が観測された実験的な
証拠により決定される。

【０００９】本発明の第２の目的は、放電により、少なくとも当分野で決められた光学系の
耐用期間に光学系に危害を及ぼす崩壊破片を生成しないような、気体、液体蒸気
或いは金属蒸気を含むキャピラリ放電光源の動作の電流及び電流密度を画定する
ことである。

【００１０】本発明の第３の目的は、後続の正常動作中に細管における浸食及び他の変化に
耐えうるように、細管孔領域を予備処理する方法を記載することである。

【００１１】本発明の第４の目的は、キャピラリ放電光源の細管内に存在する気体、金属蒸
気、液体蒸気、或いは他の原子又は分子化学種の必要な動作圧範囲を画定するこ
とである。

【００１２】本発明の第５の目的は、「差動ポンプ式キャピラリ形状」を記載することであ
る。この形状は、凝縮システム内の真空と光源のプラズマ放射に必要な気体との
間の障壁を与えることになるＥＵＶ伝送窓を不要にする。

【００１３】本発明の第６の目的は、ウィックがキャピラリ放電領域の外側にのみ取り付け
られるように熱パイプ形状内にウィックを含む「熱パイプキャピラリ放電」を記
載することである。

【００１４】本発明の第７の目的は、「差動ポンプ式キャピラリ放電」並びにまた「熱パイ
プキャピラリ放電」に用いることができる種々の材料を記載することである。

【００１５】本発明の第８の目的は、顕微鏡法、干渉法、計測、生物学的イメージング、病
理学、位置合わせ、マイクロリソグラフィのレジスト露光検査及び極紫外線リソ
グラフィ（ＥＵＶＬ）の応用例の任意のものに用いるためのキャピラリ放電光源
を提供することである。

【００１６】１１ｎｍ〜１４ｎｍ波長領域においてキャピラリ放電光源を動作させる好まし
い方法は、約１ｍｍの孔サイズと少なくとも１つの放射用気体とを有するキャピ
ラリ光源内で、約２０００Ａ〜約１００００Ａの放電電流を有する放電を形成す
る過程と、放電光源から約１１ｎｍ〜約１４ｎｍの選択された波長領域を放射す
る過程とを含む。

【００１７】気体は、キセノン或いは１つの放射用気体として酸素を供給するための酸素含
有分子のような１つの放射用気体を含み、各気体は、約０．１Ｔｏｒｒ〜約２０
Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約２６６６．４Ｐａ）の圧力を有する。

【００１８】気体は選択した波長領域を放射するためにリチウムのような金属蒸気を含み、
約０．１Ｔｏｒｒ〜約２０Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約２６６６．４Ｐａ）の
圧力を有する。

【００１９】放射用気体の他に、緩衝気体を用いることができ、細管内の全圧力は約０．１
Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約６６５０Ｐａ）にすることがで
きる。複数の気体を使用することには、約１１ｎｍ〜約１４ｎｍの選択された波
長領域を放射するリチウムと、緩衝気体としてヘリウムとを使用することが含ま
れる。

【００２０】約１１ｎｍ〜約１４ｎｍの波長範囲においてキャピラリ放電光源を動作させる
別の好ましい方法は、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの孔サイズと約１ｍｍ〜約１０ｍ
ｍの長さとを有し、少なくとも１つの放射用気体を含むキャピラリ光源内に、約
２５０，０００Ａ／ｃｍ²〜約１，３００，０００Ａ／ｃｍ²の放電電流密度で放
電を形成する過程と、放電光源から約１１ｎｍ〜約１４ｎｍの選択された波長領
域を放射する過程とを含む。

【００２１】紫外線波長領域において動作するキャピラリ放電ランプ光源を構成する方法は
、細管内に少なくとも１つの気体化学種を挿入して、電気的絶縁性の材料から放
電を形成する過程を含み、細管を用いて紫外線放電を生成する。モリブデン、コ
バール及びステンレス鋼のような金属導体は、細管のそれぞれ反対側に電極とし
て用いることができる。石英、サファイア、窒化アルミニウム、シリコンカーバ
イド及びアルミナのような不導体及び絶縁材料を用いることができる。さらに細
管は、導電性材料と非導電性材料とを交互に連結した部分からなることができる
。

【００２２】紫外線波長領域で動作する放電ランプ光源の別の好ましい実施形態は、細管と
、細管の一方の側に第1の電極と、第1の側と反対側の細管の第２の側に第２の電
極と、第２の電極と第２の端部とを支持するための第１の端部を有するパイプと
、パイプの第２の端部に接続される放電ポートと、放電ポートから、熱パイプと
して動作するためのリチウム含浸メッシュを有する細管内以外に隣接するパイプ
の部分までパイプを貫通するウィックと、紫外線波長信号を生成するための放電
光源として動作するための手段とを備えることができる。

【００２３】キャピラリ放電孔光源の予備処理が、放射を受け取る光学素子の破損或いはミ
ラーの汚染を防ぐために、光源を動作させる前に、紫外線領域内で動作する光学
素子とともに孔が用いられる場合に、開示される。予備処理技術は、紫外線領域
において動作するキャピラリ放電光源の内部孔表面壁部を予備処理する過程と、
選択された衝撃（impulse）値に達するまで予備調整を継続する過程とを含む。

【００２４】予備処理技術は、エキシマレーザ、Ｎｄ：Ｙａｇレーザ及び銅蒸気レーザのよ
うな熱源を用いることができる。レーザは孔内に集光され、約１０⁷〜約１０¹¹
Ｗ／ｃｍ²の範囲内の集光された強度で動作することができる。

【００２５】予備処理技術の別の形態は約２０Ｔｏｒｒ−ｍｓ未満の選択された値を有し、
開始放電電流が、約１〜約２０Ｔｏｒｒ（約１３３．３Ｐａ〜約２６６６．４Ｐ
ａ）の圧力範囲を有する第２の気体を含む細管内でパルスを放電しており、予備
動作パルスは約３０００パルスである。

【００２６】本発明のさらなる目的及び利点は、添付の図面において模式的に示される好ま
しい実施形態の以下の詳細な説明から明らかになろう。

【００２７】好適な実施形態の説明本発明の実施形態を詳細に開示する前に、本発明は他の実施形態でも実施でき
るため、図示された特定の装置の細部に対する応用形態に限定されないことを理
解されたい。

【００２８】極紫外線リソグラフィ（ＥＵＶＬ）及びレジスト露光装置、顕微鏡法、干渉法、計測、生物学及び病理学のような他の応用形態のためのパルス型キャピラリ放電ランプのための動作条件これらの動作条件で用いることができるパルス型キャピラリ放電ランプ光源は
、いずれも本発明と同じ譲受人に譲渡されたSilfvastに付与された米国特許第５
，４９９，２８２号及びSilfvast等による米国特許出願第０８／８１５，２８３
号に記載される光源を用いることができ、いずれも参照して本明細書の一部とし
ている。

【００２９】説明のために、細管内で励起される気体化学種は以下の任意のものを使用する
ことができる。１．放射用化学種として作用する自然状態或いはイオン化状態の
いずれかの純粋な１００％濃度の原子或いは分子気体（蒸気状態の原子及び分子
材料も含む）。２．第２の原子或いは分子気体を有する自然形或いはイオン化形
のいずれかの状態の原子或いは分子気体又は蒸気からなる緩衝気体混合物。第１
の気体或いは蒸気が放射用化学種として作用し、第２の気体が緩衝化学種として
作用する。緩衝を受けた気体は放電と相互作用し、それにより有効な動作を促進
する。その動作は限定はしないが、（温度及び密度のような）適当なプラズマ条
件を生成過程と、電子並びにまたシステムを冷却するための機構と、蒸気放射体
の場合に、ランプが熱パイプモード或いは純粋な金属蒸気セルのいずれかで動作
するように，システム全体への蒸気拡散を防ぐ過程とを含む場合がある。

【００３０】本発明において有用な金属蒸気放射体の一例は、波長１１．４ｎｍ及び１３．
５ｎｍの一方或いは両方で動作するリチウム金属蒸気である。

【００３１】本発明において有用な緩衝型金属蒸気ランプの一例は、ヘリウム或いは他の気
体により緩衝され、１１．４ｎｍ及び１３．５ｎｍの一方或いは両方で動作する
、図５に示されるようなリチウム金属蒸気熱パイプである。

【００３２】純粋な原子或いは分子気体を用いる本発明において有用な放電光源の一例は、
図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、５倍のイオン化された酸素の波長１７．３
ｎｍ、１５．０ｎｍ、１３．０ｎｍ及び１１．６ｎｍのうちの１つ或いは複数で
動作する１００％濃度の酸素を含む酸素ランプである。

【００３３】本発明において有用なランプの緩衝される気体混合物の一例は、第２の原子或
いは分子気体を有する第１の原子或いは分子気体であり、そのランプは、希ガス
（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノン）のうちの１つような
第２の気体で緩衝された、（酸素ライン１７．３ｎｍ、１５．０ｎｍ、１３．０
ｎｍ及び１１．６ｎｍの１つ或いは複数で動作する）放射用化学種としての酸素
からなる。

【００３４】本発明者は、約１７．３ｎｍ、１５．０ｎｍ、１３．０ｎｍ及び１１．６ｎｍ
で強い酸素の放射を観測しており、１３．０ｎｍにおける酸素の単位波長当たり
のピーク強度は、単位波長当たりのピーク強度での錫レーザ生成プラズマの強度
より大きい。１７．３ｎｍでのピーク放射は、１３．０ｎｍでの放射より３倍高
いことが観測されている。酸素の場合に図２Ａ及び図２Ｂに示され、キセノンの
場合に図１及び図４に示されるように、１ｍｍ孔キャピラリ放電において得られ
た実験的な証拠は、約数十ｍｍＴｏｒｒ〜約２０Ｔｏｒｒ（約２６６６．４Ｐａ
）までの分圧において存在する気体放射体は、ＥＵＶにおいて強く放射すること
ができることを示唆している。動作のための電流及び圧力の範囲がここで記載さ
れる。（１）動作のための電流範囲任意の放射化学種を用いる１ｍｍ細管を備えるランプは以下の電流範囲で動作
し、それにより最小電流は選択された応用形態のために必要な放射束が得られる
最小電流を表し、最大電流は、著しく孔を浸食し始める電流により決定される。
窒化アルミニウム細管の場合、これは約２０００Ａ〜約５，５００Ａである。シ
リコンカーバイド細管の場合、約２０００〜約１０，０００Ａである。より大き
な或いはより小さな細管孔サイズを用いる場合でも、上記電流密度と一致するよ
うになる。窒化アルミニウム細管の場合、約２５０，０００〜約７００，０００
Ａ／ｃｍ²である。シリコンカーバード細管の場合、約２５０，０００〜約１，
３００，０００Ａ／ｃｍ²である。他のセラミック細管材料は、約２５０，００
０／ｃｍ²の最小電流密度から、著しく孔浸食が生じる電流密度により決定され
る最大電流密度までの電流範囲において動作する（最大電流密度は、約１０⁸〜
約１０⁹のパルス或いは窓の損傷の後にランプからの放射が低下することを示す
崩壊破片検査により決定される）。（２）動作のための圧力範囲キャピラリ放電ランプの場合、放射用化学種は、約０．０２５〜約２０Ｔｏｒ
ｒ（約３．３Ｐａ〜約２６６６．４Ｐａ）の分圧範囲と、約５０Ｔｏｒｒ（約６
６６５Ｐａ）以下の全圧（放射体＋緩衝気体の分圧）で存在することができる。

【００３５】極紫外線（ＥＵＶ）において動作するキャピラリ放電駆動型レーザにおける放電孔浸食、圧力パルス生成、及び崩壊破片形成を緩和するための技術及びプロセスこれらの技術及びプロセスとともに用いることができるパルス型キャピラリ放
電ランプ光源は、いずれも本発明と同じ譲受人に譲渡されたSilfvastに付与され
た米国特許第５，４９９，２８２号及びSilfvast等による米国特許出願第０８／
８１５，２８３号に記載される光源を用いることができ、いずれも参照して本明
細書の一部としている。（Ａ）動作範囲動作電流及び電流密度が一定範囲に保持される場合にはセラミック細管孔の浸
食は概ね低減され、それが図６を参照して記載されるであろう。１ｎｍキャピラ
リ放電における動作電流の範囲は以下の通りである。窒化アルミニウム細管の場
合、約２０００Ａ〜約５５００Ａのピーク電流であり、シリコンカーバイド細管
の場合、約２０００Ａ〜約１００００Ａのピーク電流である。任意のサイズの細
管における放電の場合の電流密度の範囲は以下の通りである。窒化アルミニウム
細管の場合、約２５０，０００〜約７００，０００Ａ／ｃｍ²のピーク電流密度
であり、シリコンカーバード細管の場合、約２５０，０００〜約１，３００，０
００Ａ／ｃｍ²のピーク電流密度である。（Ｂ）絶縁体の予備処理セラミック細管孔の放電による材料放射は、細管の寿命に渡って一定ではなく
、細管が最終的なランプアセンブリに組み込まれる前に、ある量の放電電流パル
スに暴露することによりシーズニングされる場合には、実質的に減少するように
なり、それが図７を参照して記載されるであろう。これらの図面及び解析から、
上記動作範囲内の放電電流パルスを通すことによる細管孔の予備処理は、放電材
料放出を低減するために必要である。以下に記載するように、全てのパルスに共
通の特性の場合（１）節の条件を用いて約１〜約１０，０００放電パルス（例え
ば３０００パルス）が必要とされ、約１０，０００以上のパルスは放出低減のプ
ロセスには関係しない。

【００３６】放電或いは他の熱処理による予備処理は、セラミック孔の構造的な形態に影響
を与える。細管孔壁部の形態的な変化は、材料放出の減少に結びつく本質的な要
因であり、放電以外の手段により有益な変化をもたらすこともできる。これらの
他の手段は、限定はしないが、図８に示されるようなレーザドリル加工及びレー
ザ熱処理を含むことができる。（１）孔浸食の本調査における全ての放電に共通な特性全容量が０．１８μＦのコンデンサバンクを充電して、セラミック、すなわち
窒化アルミニウム（ＡＩＮ）或いはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）のいずれかに
おいて６．３５ｍｍ長の細管により公称１ｍｍ径間で放電する。５ｋＶ放電電圧
では、全蓄積エネルギーは２．２５Ｊであり、典型的にはショット当たり１〜２
Ｊが細管にかかる。繰返し数は６０Ｈｚの現存の最大値まで変更可能である。電
流対時間曲線は、最初の半周期の間、４６０ｎｓの全幅で、減衰する正弦曲線に
類似である。第２の半周期ピークは、第１の半周期の場合の約−０．５倍である
。全放電処理パルスは、１０Ｔｏｒｒ（約１３３３Ｐａ）のアルゴンガスを充填
して行われた。（２）孔浸食データ最初に未使用の細管を用いて、所与のピーク電流で１０００ショットを発射し
た。各組のショット前後に細管孔を微視的に解析した。微量分析により、細管面
と、その面からわずかに孔の内部の点（推定約０．２５ｍｍ）での平均孔径、そ
して細管の高電圧に面する側及びグランドに面する側の両方の場合の値が測定さ
れた。それゆえ各ピーク電流において４箇所の直径測定が行われており、その測
定結果は、細管の全長に渡って一様に摩滅するものと仮定することにより除去さ
れた全質量として表されている（これは必ずしも成り立つとは限らない）。ある
場合には、孔は一端において閉塞し始める。これは負の除去質量として表される
。

【００３７】図６のグラフを参照すると、５０ｍｇの除去質量は、３３％の直径の拡大に、
或いは７６％の孔断面の増加に対応する。約５ｋＡ未満では、窒化アルミニウム
細管はほとんど浸食を示さない。放電の実行を延長する場合、４ｋＡで１００，
０００ショット行った後、０〜６％で孔浸食を示す。シリコンカーバイド細管は
、１０ｋＡピーク電流（１．２７ＭＡ／ｃｍ²）まで浸食を示さない。

【００３８】図６は、７５００Ａのさらに高いピーク電流におけるＳｉＣ細管の安定性を示
す。１０，０００ショットにおいて、グランド側細管開口にあるわずかな量の充
填物があることが、これらのデータから明らかである。（３）圧力パルスデータ最初に未使用の細管を用いて、移動可能な検出器に加えられた機械的な衝撃を
測定することにより、放電によって生成された圧力衝撃（時間積分過剰圧力）を
測定した。これらのデータから圧力波の時間形式のデータは得られないが、典型
的にはその範囲が概ね電流の範囲である、すなわち１μｓｅｃの約半分であるも
のと仮定している。ＡＩＮ細管（図７）からのデータは、最初の数千回の放電に
渡って、衝撃の大きさが概ね２桁だけ減少することを示す。これを、「ならし（
break-in）」或いは「シーズニング」曲線と呼ぶ。系統的には、これが、細管孔
内壁のより揮発性の高い成分の蒸発により生じたことを示唆している。微視的に
は形態的な変化が見られる。

【００３９】放電から約１０ｃｍの場所に置かれたSandia National Lab製の超薄の窓での
最初の結果は、３．５ｋＡ放電圧力パルスでは残存するが、電流を４ｋＡまで上
昇させた場合には破壊することを示す。しかしながらこのデータは、シーズニン
グ処理されていない細管で得られたものである（窓試験を行われる前に３ｋＡ未
満で約１６００ショット）。そのためシーズニングされた細管でさらに広範な試
験を行うことができる。（４）証拠となる崩壊破片データプラスチック製の崩壊破片収集用スライド（２２ｍｍ角で、それぞれ約１６０
ｍｇ）が放電から約５ｃｍ及び１０ｃｍの場所に置かれ、５ｃｍプレートの上側
縁部は孔中心線よりわずかに下に、また１０ｃｍプレートが孔中心線に正確に位
置し、それゆえ５ｃｍプレート上側縁部により部分的に影になるようにした。シ
ョット実行前後の重量が、１００μｇの分解能と約２００μｇの再現精度を有す
る測定器を用いて記録された。観測された曇りはパターン化されていたが、蒸気
の拡散に対して予想されたようには一様ではなかった。全ての曇りの場合に、１
０ｃｍプレート上に５ｃｍプレートの上側の明らかな影が見られる。使用されて
いなかった後に曇りが生じた透明フィルムは、非常に薄い、おそらく金属の被膜
の酸化を示唆している。光学顕微鏡の分解能の限度まで微視的に観測する（０．
５μｍで評価される）場合、曇りが生じた材料に、微粒子の付着の証拠は見られ
なかった。先々の試験では原子力顕微鏡イメージングを行うこともできる。

【００４０】ＥＵＶＬ及び関連する応用形態用のキャピラリ放電装置を構成するための付加的な材料リチウム放電ランプように請求された上記の材料の組み合わせの任意のものは
、上記の他の気体媒体を用いるランプ、及びいずれも参照して本明細書の一部と
しており、いずれも本発明と同じ譲受人に譲渡されたSilfvastに付与された米国
特許第５，４９９，２８２号及びSilfvast等による米国特許出願第０８／８１５
，２８３号に記載されるランプを動作させる際にも用いることができる。これら
の材料は、金属、導電性電極及びセラミック又は絶縁性細管の任意の組み合わせ
に基づいており、金属とセラミック材料の熱膨張を非常に近いものにし、動作温
度においてランプの機械的な強度を確保し、材料が、放射用気体化学種及び緩衝
気体化学種（存在する場合）による損傷或いは浸食に耐えうるようにする。これ
らは、限定はしないが、金属導体としてモリブデン、セラミック絶縁体として窒
化アルミニウム、アルミナ或いはシリコンカーバイドのいずれか（リチウムとと
もに用いる場合に、Silfvastに付与された米国特許第５，４９９，２８２号及び
Silfvast等による米国特許出願第０８／８１５，２８３号に記載されている）を
含む。酸素放射体／ヘリウム緩衝系では、上記材料の組み合わせを用いることが
できるが、限定はしないが、コバール金属導体及びアルミナセラミック絶縁体を
含む従来通りのより経済的な材料の組み合わせを用いることもできる。

【００４１】一様な放電及び差動ポンプ式放電を用いる細管形状図３Ａ及び図３Ｂは、キャピラリ放電ＥＵＶ光源を利用する２つのアセンブリ
を示す。図３Ａは、キャピラリ放電の長さに沿って一様な定気体圧を保持する装
置を示す。図３Ｂは、細管の長さに渡って気体圧勾配を生成することを犠牲にし
て放射されたＥＵＶの広角の開きを与える、立体角制限用の開口として細間孔自
体を利用する形状を示す。

【００４２】図３Ａは、キャピラリ放電光源を用いてＥＵＶ放射を生成かつ検出するための
装置を示す。電極３００は高電圧に充電され、さらに気体はこの電極に含まれる
空洞領域に給送される。この気体はＥＵＶ放射用化学種を含み、最も簡単な場合
には、限定はしないが、キセノンガスのような放射用化学種自体であろう。放電
３０４は、電極３００と３０６との間で開始され、絶縁体３０２内の細管孔を流
れ、その細管孔により収容される。電極３０６は、回路を完成するアセンブリ内
の個別の導体であるか、或いは単に図のようにランプハウジングの接地された本
体部であることもできる。差動ポンピングポート３０８は、細長い穿孔を有する
固体材料のプラグであり、限定はしないが、ドリル加工された１ｍｍ径の孔を有
する１インチ（２．５４ｃｍ）厚のステンレス鋼である。差動ポンピングポート
は、高真空（約０．０１Ｔｏｒｒ：１．３３Ｐａ未満）の領域３１０との境界を
形成する。細長い穿孔により生成される気体流に対するインピーダンスにより、
差動ポンピングポートにかかる実質的な気体圧勾配を保持することができる。そ
の結果、キャピラリ放電３０４に沿った気体圧は、概ね一定に保持され、その一
方でＥＵＶは伝搬されることができ、真空条件下で分光検出器３１４により検出
かつ解析されることができる。このアセンブリ内の気体圧プロファイル対位置が
３１６においてプロットされる。放電３１８における基本圧Ｐは、電極３００に
対する気体給送速度を調整することにより約０．１Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの
有用な範囲内のいずれにも保持することができる。図３Ｂは、より拘束の少ない
光源アセンブリを示す。電極３５０は気体を給送され、高電圧に充電されるよう
になり、グランド電極３５６に対する放電３５４は、絶縁体３５２の細管孔によ
り受け取られ、全て図３Ａのそれぞれ３００、３０４、３０４及び３０２の場合
と同様である。しかしながらこのアセンブリでは、細管孔自体が差動ポンピング
ポートとして用いられ、細管が直接高真空領域３５８との境界を形成する。ＥＵ
Ｖ放射３６０は、図のように非常に広角の立体角で伝搬する。その結果、気体圧
プロファイル３６２は、細管孔に沿って勾配を示す。ここでは基本圧Ｐは、約０
．１〜約５０Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約６６６５Ｐａ）の範囲にある。

【００４３】図３Ｂは、「差動ポンプ式細管形状」と呼ばれ、気体を使用するランプ（金属
蒸気で動作するランプに対して）が、気体領域と、１１ｎｍ〜１４ｎｍ波長領域
のランプからの放射を収集する光学系との間に窓を用いずに動作することができ
る新規のランプ形状を示す。気体を含む全ての材料によりその波長領域の放射が
非常に強く吸収されるため、ＥＵＶリソグラフィ及び他の応用形態では，約０．
０１Ｔｏｒｒ（約１．３３Ｐａ）未満の圧力を有する非常に低圧の環境において
イメージングシステムを動作させる必要がある。それゆえランプは一般に、０．
１〜５０Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約６６６５Ｐａ）圧力領域において動作す
るランプの領域を、イメージングシステムの低圧領域（約０．０１Ｔｏｒｒ：１
．３３Ｐａ未満）から分離するために窓を必要とするであろう。この差動ポンプ
式細管形状は、窓のようなものを用いずに、放射用気体を収容するランプの動作
を考慮する。このランプの動作では、気体は放電細管の反対端部において挿入さ
れ、そこで１１ｎｍ〜１４ｎｍ放射の放射束が収集される。細管のその端部にお
ける圧力は、特定の気体とランプの所望の放射特性に応じて、約０．１〜約５０
Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約６６６５Ｐａ）の範囲にあるであろう。気体は、
細管の反対側端部で真空ポンプを動作可能にすることにより、細管を通して汲み
上げられ、その端部では、１１ｎｍ〜１４ｎｍの間の放射束が収集され、ＥＵＶ
リソグラフィのような所望の光学系において用いられる。気体が放電細管を通し
て汲み上げられるので、その気体が細管から現れる際に、必要な低圧（約０．０
１Ｔｏｒｒ：１．３３Ｐａ未満）になるように圧力が概ね線形に降下する。その
ランプは、細管内のパルス型放電電流を開始することにより細管孔領域の長さに
渡って一定の圧力を有する他のランプと同様に動作する。低圧側においても、ラ
ンプから所望の放射を生成するのに十分な細管内の圧力が存在し、さらにランプ
の外側の領域が、１１ｎｍ〜１４ｎｍの放射の伝送を可能にするだけの十分に低
い圧力を有することを観測している。細管自体は、気体の使用率が非常に低速に
なるように気体が細管内を流れるので、気体用の減速系として作用する。また気
体は再利用するために高圧側に再度戻すことができる。

【００４４】気体を用いるランプ及び放射用化学種として金属蒸気を用いるためのランプ形状及び構造図５は、ランプの前（窓）側にウィックを有する熱パイプモードにおいて動作
することができる新規のランプ形状を示す。図５は、リチウム蒸気からＥＵＶ放
射を生成するのに適した金属蒸気熱パイプ型のランプアセンブリを示す。電極５
００が高電圧に充電され、その空洞内に、ある圧力のリチウム蒸気５０４及び数
グラムのリチウム金属或いは液体リチウムのようなリチウム源を収容する。放電
５０６は、この電極と回路を完成する電極との間で生成され、電極は最も簡単な
場合には、ランプハウジング５１０の接地された本体部であることができる。そ
の放電は絶縁体５０２の細管孔５０８に収容される。プラズマ５０８はイオン化
されたリチウムであり、ＥＵＶの有用な狭い線スペクトル放射を放射するであろ
う５２２。リチウム蒸気圧を保持するために、ヒータ５１４と、ヒートシンク５
１６と、ウィック５１２と、緩衝気体５２０とを使用する必要がある。これが熱
パイプの原理である。ヒータ５１４は、限定はしないが、Lindberg model 50002
のような市販の高温抵抗型オーブンであることができる。ヒータ５１４は、電極
５００内のリチウム源とリチウム蒸気５０４との間で平衡状態の蒸気圧を保持す
る。アセンブリの冷却器領域に向けて流出するリチウム蒸気は、ウィック５１２
において液体リチウムとして凝縮する。ウィック５１２は、１インチ（２．５４
ｃｍ）当たり約３０ライン以上を有するステンレス鋼金網メッシュ生地であり、
中空の円筒形状に巻かれ、熱パイプ本体５１０の内部管壁と接触して配置される
。ウィック間の温度勾配は、限定はしないが、銅管のコイル内を流動し、図のよ
うに熱パイプ本体５１０と伝熱状態で接触する数ターンの（約２〜７ターン）の
冷却液のような冷却用カラーにより保持される。このようにウィックに沿って形
成された温度勾配は液体リチウムを生成し、液体リチウムは、細管のＥＵＶ外側
のリチウム蒸気圧を保持するために、より高温の領域に向けて戻すためにウィッ
ク上で凝縮されている。限定はしないがヘリウムのような緩衝気体５２０が、熱
パイプの動作のために必要である。非加熱領域では、システム全体の気体圧は、
この緩衝気体により平衡に保持されている。ウィック５１２付近では遷移領域５
１８が存在し、その領域では、リチウム蒸気と緩衝気体との両方の分圧が存在す
る。この領域では、細管により近いほどリチウム蒸気が支配的になり、外側に向
かうほど温度が降下するので、緩衝気体の分圧は徐々に増加する。全ランプアセ
ンブリに渡る圧力バランスは、全圧（リチウム蒸気圧と緩衝気体圧との和）が一
定である。

【００４５】細管に隣接する領域は、細管内の所望のリチウム蒸気密度を生成するために必
要な温度に等価な温度に保持されなければならない。これが、パイプのその領域
においてリチウム金属蒸気を確立するであろう。この蒸気は細管内及び後方の電
極領域内に拡散され、この領域が高温に保持されている限り、そこで凝縮される
ことはないであろう。このように細管内では、細管に隣接するウィック領域の飽
和した蒸気圧に等価なリチウム金属蒸気圧が確立される。２つの電極１０、３０
間に放電が加えられ、電流がセラミック細管内を流れ、リチウム蒸気を励起し、
軟Ｘ線を生成するようにする。緩衝気体は窓側においてパイプ内の遷移領域を確
立し、その外側ではリチウム蒸気拡散が急激に減少する。

【００４６】図５の熱パイプモードは、主にウィックの配置において特許第５，４９９，２
８２号のリチウム熱パイプの図４に示されるものとは異なる。その記載では、ウ
ィックは、細管自体の内部に配置され、窓と反対側の後方の電極領域に延在する
ように示される。対照的に本発明の図６の変更されたリチウム熱パイプは、ラン
プ１の前（窓）側９０上にのみメッシュウィック４０を有し、細管まで細管を越
えないように延在し、細管２０内のリチウム蒸気を通して伝導するためのより好
ましい環境を作り出している。

【００４７】最小の細管孔径は圧力への感度を高め、電子が細管壁に衝突し、その後消勢さ
れる前に、放射状態を励起させるために、イオンと電子の十分な衝突が生じるの
を確実するような寸法にされる。また細管内にパルス型放電電流を起こすのが難
しい場合には、そのサイズより小さいサイズにより確定される場合もある。その
ような最小径は約０．５ｍｍ大である。最大孔径は、イメージング用の凝縮系に
より容易に適用可能なように放射束を最小サイズに保持するために、また全電流
を適当な大きさに保持し、さらに最適な電流密度を与えるために、所望に応じて
確定される。適当な最大サイズは約３ｍｍ大であろう。孔の最小長は、細管孔径
以上でなければならない。最大孔長は、選択した応用形態に対して十分な放射束
を生成するだけ十分に長いが、細管の出力端部から著しく除去されるために用い
ることができない放射を生成するように入力エネルギーを無駄にすることのない
ような長さにされなければならない。放射出力束に関する形状的な検討から、孔
長は、約１０孔径より長くすることのないようにすべきである。１０孔径の長さ
は放射束を制限しないであろう。

【００４８】孔浸食を低減するための細管孔の予備処理孔内壁を予備処理するための技術が、図７及び図８の両方を参照しながらここ
で記載される。図７は、放電電流のパルスの数が細管内で生起され、放電電流パ
ルスの数が、細管内で増加する際に、細管の端部より約１０ｃｍ外側の距離にお
ける細管の軸上で生成される衝撃の減少のグラフを示す。窓或いは他の光学素子
の破壊を防ぐためにこの衝撃を最小にすることが望ましい。これは、孔にある量
の予備動作パルスを当てる（図８に示される条件の場合、３０００）か、或いは
細管領域の外側に位置するが、細管から現れる放射の経路内にある窓或いは他の
有用な素子に損傷を与える可能性がある動作中に破壊的な圧力パルスが生じない
ように、レーザ或いは他の熱処理の手段で細管孔表面を熱処理するかのいずれか
により得られる。

【００４９】レーザは機械加工、熱処理、溶接等に有用に用いられている。本発明では、レ
ーザを用いて、浸食に耐えうるようにするために細管孔内部の領域を熱処理する
ことができる。この処理は、図８の一実施形態に示されるように、細管孔領域の
表面に、約１０⁶〜約１０¹¹Ｗ／ｃｍ²の強度領域の非常に強いレーザ放射のパル
スを１つ或いは複数加えることにより行われるであろう。レーザ放射は、細管の
孔内を通過する際に、孔領域全体を加熱するであろう。いくつかの例では、孔内
の種々の領域に焦点を結ぶように、軸に沿ってレンズを調整することができる。

【００５０】図８は細管孔を作製するための一例を示す。実験的には、放電を発射する際に
細管から放射する気体圧力パルスが、予め数千回パルスを発射することにより実
質的に小さくなることがわかっている。この効果は、細管孔壁から全ての凝縮し
た揮発性の材料を追い出すことにある。別法では、高電力レーザ放射を用いる熱
処理を、ランプアセンブリに組み付ける前に細管に対して行うことができる。図
８は熱処理技術を示す。限定はしないが、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
、銅蒸気レーザ、二酸化炭素レーザ等のようなレーザから生成されたビームのよ
うな高電力パルス型レーザビーム８００は、細管において約１０⁸Ｗ／ｃｍ²のオ
ーダ以上の放射束を生成のに十分な大きさである。レーザビーム８００は融点付
近まで局部的に細管壁に熱衝撃を与え、集光レンズ８０２により、細管孔近くの
、細管孔に同軸をなす焦点８０４に集光されるであろう。レーザビーム８００は
孔領域を照射し、十分に加熱し、ドリル加工のような孔を形成する処理により行
われる場合よりも、孔をより耐久性があり、かつ滑らかにするように孔の材料構
造を変更するであろう。用いられる孔材料により、１０００までのレーザパルス
或いは１０００以上のレーザパルスを用いて、孔材料を変更して必要な補償を行
うことができる。焦点を通過して発散する集中光は、ＥＵＶランプアセンブリに
用いられるはずの絶縁体８０６の細管孔壁により遮断される。レンズのＦ数が細
管の長さ対直径の比（約６以上）より小さいという条件で、光の大部分は孔によ
り遮断され、その一部のみが孔を通過する。細管孔壁の長さの全範囲に対して、
絶縁体が軸方向に移動し、また光に反対の面を向けるために裏返ることもできる
。

【００５１】本発明は、実際に考えられた種々の実施形態及び変更形態に関して、説明、開
示、例示及び図示されてきたが、本発明の範囲はそれにより制限されることを意
図しているわけではなく、また制限されるものと見なされるべきではない。その
ような他の変更形態及び実施形態は、この教示により示唆されるように、添付の
請求の範囲及び観点に入るものとして特に留保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々の放電電流で、６ｍｍ長、１ｍｍ孔サイズのキャピラリ放電において生成
される１１ｎｍ〜１４ｎｍのスペクトル領域におけるキセノンのスペクトルを示
す図である。３，５００Ａ未満或いは４５０，０００Ａ／ｃｍ²未満の放電電流
では、１３．５ｎｍと１１．４ｎｍ（特に有用な２つの波長）での放射は、より
高い電流において測定されたピーク放射より著しく小さい値まで減少することが
わかる。放射時にキセノン以外のより効率の高い他の気体或いは金属蒸気化学種
の利用可能性を考慮するために、２，０００Ａにおける１ｍｍ孔サイズ細管内で
の最小放電電流に関して、或いは約２５０，０００Ａ／ｃｍ²の他の細管孔サイ
ズに外挿する際の最小放電電流密度に関して、著しい放射が生成される最小電流
を定義している。

【図２Ａ】６ｍｍ長、１ｍｍ孔サイズキャピラリ放電において生成される１１ｎｍ〜１４
ｎｍスペクトル領域の酸素のスペクトルを示す図である。

【図２Ｂ】図３Ａに示される定圧キャピラリ放電形状内で動作する際に、６，０００Ａの
放電電流で種々の圧力における１３ｎｍの酸素の放射強度を示す図である。この
図は、１３．５ｎｍ及び１１．４ｎｍにおける放射が、１０Ｔｏｒｒ（約１３３
３．２Ｐａ）までの圧力とともに増加し続けることを示している。

【図３Ａ】気体用の新規の発明の一定放電細管形状を示す図である。

【図３Ｂ】気体用の新規の発明の差動ポンプ式細管形状を示す図である。

【図４】０．５〜１Ｔｏｒｒ（約６６．７Ｐａ〜約１３３．３Ｐａ）の細管の高圧端部
における最適な圧力を示し、０．１５Ｔｏｒｒ（約２０．０Ｐａ）の圧力で有用
でないレベルまで放射が低下することを示す図３Ｂの差動ポンプ式細管形状内で
動作する際に、６，０００Ａの放電電流で種々の気体圧力において６ｍｍ長、１
ｍｍ孔サイズのキャピラリ放電内で生成される１ｎｍ〜１４ｎｍのスペクトル領
域におけるキセノンのスペクトルを示す図である。この情報は、０．１〜２０Ｔ
ｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約２６６４．４Ｐａ）の圧力範囲が、キャピラリ放電
の適切な動作範囲であることを示唆している。上限は、典型的にはプラズマアー
クができ、適当なプラズマ形成を実質的に抑制する、より高圧でのプラズマ生成
に関する情報から決定される。

【図５】熱パイプウィックがキャピラリ放電領域の外側の領域においてのみ位置する細
管の一端における熱パイプ動作からなり、金属蒸気においてＥＵＶＬ及び関連す
る応用形態のために１１ｎｍ〜１４ｎｍスペクトル領域において強い放射を生成
するための新規の発明のキャピラリ放電形状を示す。この形状を用いる場合、ウ
ィックが細管内にある形状（特許第５，４９９，２８２号に記載される）とは異
なり、著しい改善点が設計に組み込まれる。放電電流は、細管内の金属蒸気をイ
オン化し、かつ電気的に励起することによってのみ細管内を流れるようになる。
対照的に、従来の設計を用いる場合、放電孔内の蒸気によってではなく、ウィッ
ク自体により細管を通って電流が電気的に流れている。しかしながらウィックが
細管内に位置しない場合であっても、なおもキャピラリ放電光源の動作寿命に渡
ってキャピラリ放電領域内の金属蒸気圧を補充し続けるように作用するであろう
。

【図６】放電電流が６ｍｍ長細管、１ｍｍ孔の細管内で増加する際の、崩壊破片（細管
孔領域から除去された質量）の相対量のグラフである。このグラフは、窒化アル
ミニウム細管材料の場合に、電流が５５００Ａ未満に保持されるべきであること
を示唆している。これは６３７，０００Ａ／ｃｍ²の放電電流密度を表している
。電流密度に関する上限が設定されるように、より高い耐浸食性を有する他の利
用可能な孔材料も存在する（１，３００，０００Ａ／ｃｍ²の他の細管孔サイズ
を考慮するため）。

【図７】放電電流のパルスの数が細管内で生起され、放電電流パルスの数が、細管内で
増加する際に、細管の端部より約１０ｃｍ外側の距離における細管の軸上で生成
される衝撃（impulse）の減少のグラフである。窓或いは他の光学素子の破壊を
防ぐためにこの衝撃は最小限にすることが望ましい。これは、孔にある量の予備
動作パルスを当てる（図８に示される条件の場合、３０００）か、或いは細管領
域の外側に位置するが、細管から現れる放射の経路内にある窓或いは他の有用な
素子に損傷を与える可能性がある動作中に破壊的な圧力パルスが生じないように
、レーザ或いは他の熱処理の手段で細管孔表面を熱処理するかのいずれかにより
得られる。

【図８】新規の発明の細管孔のレーザ熱処理の概観図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年７月２７日（１９９９．７．２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者クロスナー、マーク・エイアメリカ合衆国フロリダ州32817・オーランド・アパートメント 304・グレンコーブサークル 10836 (72)発明者シムカベッグ、グレゴリー・エムアメリカ合衆国フロリダ州32765・オビエド・スカウトオークループ 3566

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１１ｎｍ〜１４ｎｍの波長領域においてキャピラリ放電光
源を動作させる方法であって、（ａ）孔サイズが約１ｍｍで、少なくとも１つの放射用気体を有する細管光源内に、放電電流が約２０００〜１００００Ａである放電を形成する過
程と、（ｂ）前記放電光源から約１１ｎｍ〜約１４ｎｍの選択された波長領域を放射
する過程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】１１ｎｍ〜１４ｎｍの波長領域においてキャピラリ放電光
源を動作させる方法であって、（ａ）孔サイズが約０．５ｍｍ〜約３ｍｍで、少なくとも１つの放射用気体を
有する細管光源間で、放電電流密度が約２５０，０００〜１，３００，０００Ａ
／ｃｍ²である放電を形成する過程と、（ｂ）前記放電光源から約１１ｎｍ〜約１４ｎｍの選択された波長領域を放射
する過程とを有することを特徴とする方法。
【請求項３】前記孔サイズがさらに、約１〜約１０ｍｍの長さを含むことを特徴とする請求項２に記載のキャピラリ
放電光源を動作させる方法。
【請求項４】前記気体がキセノンを含むことを特徴とする請求項１に記
載のキャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項５】前記気体がキセノンを含むことを特徴とする請求項２に記
載のキャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項６】前記気体が、前記１つの放射用気体として酸素を供給する
ための酸素含有分子を含むことを特徴とする請求項１に記載のキャピラリ放電光
源を動作させる方法。
【請求項７】前記気体が、前記１つの放射用気体として酸素を供給する
ための酸素含有分子を含むことを特徴とする請求項２に記載のキャピラリ放電光
源を動作させる方法。
【請求項８】さらに緩衝気体を含むことを特徴とする請求項１に記載の
キャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項９】さらに緩衝気体を含むことを特徴とする請求項２に記載の
キャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項１０】前記細管内の全圧が約０．１〜約５０Ｔｏｒｒ（約１３
．３Ｐａ〜約６６６５Ｐａ）の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の
キャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項１１】前記細管内の全圧が約０．１〜約５０Ｔｏｒｒ（約１３
．３Ｐａ〜約６６６５Ｐａ）の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の
キャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項１２】前記選択された波長領域を放射する気体が、約０．１〜約２０Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約２６６６Ｐａ）の圧力を有す
ることを特徴とする請求項１に記載のキャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項１３】前記気体が、前記選択された波長領域を放射する金属蒸気を含むことを特徴とする請求項１
に記載のキャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項１４】前記金属蒸気が、約０．１〜約２０Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約２６６６Ｐａ）の圧力を有す
ることを特徴とする請求項１３に記載のキャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項１５】前記金属蒸気がリチウムであることを特徴とする請求項
１３に記載のキャピラリ放電光源を動作させる方法。
【請求項１６】前記気体が、約１１ｎｍ〜約１４ｎｍの前記選択された
波長領域を放射するリチウムと、緩衝気体としてヘリウムとを含むことを特徴とする請求項１に記載のキャピラ
リ放電光源を動作させる方法。
【請求項１７】放射を受け取る光学素子の破壊或いはミラーの汚染を防
ぐために、キャピラリ放電光源を動作させる前に、紫外線領域において動作する
光学素子を備えるキャピラリ放電光源を予備処理する方法であって、前記紫外線領域において動作するキャピラリ放電光源の内部孔表面壁を予備調
整する過程と、選択された衝撃値に達するまで前記予備調整過程を継続する過程とを有するこ
とを特徴とする方法。
【請求項１８】前記予備調整過程がさらに、熱源を含むことを特徴とする請求項１７に記載のキャピラリ放電光源を予備処
理する方法。
【請求項１９】前記熱源がレーザを含むことを特徴とする請求項１８に
記載のキャピラリ放電光源を予備処理する方法。
【請求項２０】前記レーザが、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、銅蒸気レーザのうちの１つから選択さ
れることを特徴とする請求項１８に記載のキャピラリ放電光源を予備処理する方
法。
【請求項２１】前記孔内に前記レーザを集光する過程と、約１０⁷〜約１０¹¹Ｗ／ｃｍ²の範囲内の集光された強度で前記レーザを動作さ
せる過程とをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のキャピラリ放電光
源を予備処理する方法。
【請求項２２】前記選択された値が、約２０Ｔｏｒｒ−ｍｓ未満であることを特徴とする請求項１７に記載のキャピ
ラリ放電光源を予備処理する方法。
【請求項２３】前記予備調整する過程がさらに、約１〜約２０Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ〜約２６６６Ｐａ）の圧力範囲を有す
る第２の気体で、前記細管内で放電電流放電パルスを開始する過程を含むことを
特徴とする請求項１７に記載のキャピラリ放電光源を予備処理する方法。
【請求項２４】前記予備動作パルスが、約３０００パルスを含むことを特徴とする請求項１７に記載のキャピラリ放電
光源を予備処理する方法。
【請求項２５】紫外線波長領域において動作するキャピラリ放電ランプ
光源であって、不導性及び絶縁性材料から細管を構成する過程と、前記細管に少なくとも１つの気体化学種を挿入する過程とを有し、前記細管を
用いて、紫外線放電を生成することを特徴とするキャピラリ放電ランプ光源。
【請求項２６】前記細管の反対側に金属導体をさらに有することを特徴
とする請求項２５に記載のキャピラリ放電ランプ光源。
【請求項２７】前記金属導体が、モリブデン、コバール及びステンレス
鋼の１つから選択されることを特徴とする請求項２６に記載のキャピラリ放電ラ
ンプ光源。
【請求項２８】前記不導性及び絶縁性材料が、石英、サファイア、窒化アルミニウム、シリコンカーバイド及びアルミナの１
つから選択されることを特徴とする請求項２５に記載のキャピラリ放電ランプ光
源。
【請求項２９】前記細管が、導電性及び非導電性の材料を交互に連結した孔であることを特徴とする請求項
２５に記載のキャピラリ放電ランプ光源。
【請求項３０】紫外線波長領域で動作する放電ランプ光源であって、細管と、前記細管の一方にある第１の電極と、前記第１の側と反対の細管の第２の側にある第２の電極と、前記第２の電極と第２の端部とを支持するための第１の端部を有するパイプと
、前記パイプの第２の端部に接続される放電ポートと、前記放電ポートから前記細管の外側に隣接するパイプ部分まで前記パイプを貫
通するウィックと、紫外線波長信号を生成するための放電光源として前記細管を動作させるための
手段とを備えることを特徴とする放電ランプ光源。
【請求項３１】前記動作させるための手段が、熱パイプとして動作するためのリチウム含浸メッシュを含むことを特徴とする
請求項３０に記載の放電ランプ光源。