CN103620892A - 用于在双腔室气体放电激光系统中进行高准确度的气体重新充填的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于在诸如准分子激光器之类的双腔室气体放电激光器的激光腔室内自动执行高准确度气体重新充填的系统与方法。基于由用户预先确定或输入的目标压力和卤素浓度，且没有任何进一步的用户动作，添加不含卤素的气体至腔室内达第一压力，紧接着添加包含卤素的气体至大于该腔室的目标压力的第二压力，从而在第二压力处该气体的卤素含量位于期望浓度。放出腔室内的气体直到压力降至目标压力。自动地估算所添加的不含卤素的气体的量，且测量含卤素的气体的量，以获得期望浓度，同时考虑温度和来自之前的激光器操作的剩余在充填管道内的任何气体。

Description

用于在双腔室气体放电激光系统中进行高准确度的气体重新充填的系统与方法

相关申请的交叉引用

本申请要求名为“SYSTEM AND METHOD FOR HIGH ACCURACYGAS REFILL IN A TWOCHAMBER GAS DISCHARGE LASER SYSTEM（用于在双腔室气体放电激光系统中进行高准确度的气体重新充填的系统与方法）”、在2011年6月30日提交的、美国专利申请序列号为13/174,484、律师卷号PA1121US的优先权，该专利申请的全部内容通过引用全部结合至此。

技术领域

本发明一般涉及激光系统。更特定地，本发明涉及在气体放电激光器的腔室内执行重新充填气体，诸如双腔室的主振荡-功率放大准分子激光器。

发明背景

光刻中所使用的气体放电激光器的一个类型被已知为准分子激光器。准分子激光器一般使用惰性气体（诸如氩、氪、或氙）和活性气体（诸如氟或氯）的组合。准分子激光器的名称源自于这样的事实：在电刺激和高压的合适条件下，创建了称为准分子的伪分子（或在惰性气体卤化物的情况下，是激态复合物），其仅可以激励状态存在且可引起紫外范围内的激光。

准分子激光器广泛用于高分辨率光刻机器，且因此是微电子芯片制造所需的关键技术之一。目前的现有技术的光刻用具使用来自于KrF和Ar准分子激光器的深紫外（DUV）光，这些激光器分别具有248和193纳米的标称波长。

尽管准分子激光器可被构建为具有单腔室光源，但是对更大的功率和减少的光谱带宽的设计要求是矛盾的且意味着在这样的单腔室设计中性能会有所折衷。避免这个设计折衷并改进性能的一个方式在于使用两个腔室。这允许分离光谱带宽和脉冲能量生成的功能；对于这两个性能参数之一来优化各腔室。

这样的双气体放电腔室的准分子激光器经常被称为主振荡-功率放大或“MOPA”激光器。除了改进光谱带宽和脉冲能量外，双腔室结构的有效性能使MOPA激光器中的可消耗模块比在单腔室光源中它们的对应模块达到更长的运行寿命。

在每一个腔室中，当光源在其电极两端放电来产生光时，卤素气体（在ArF或KrF激光器的情况下是氟）被耗尽。这引起激光效率的下降，例如，这被看作创建给定期望脉冲能量所需的放电电压的增大。由于这个放电电压具有由硬件的物理约束所确定的上限，必须采取步骤来补充丢失的氟以使电压维持在低于这个限值且激光器继续合适地运作。

做到此举的一个方式在于完全补充腔室中的气体，称之为重新充填，其中替换所有气体同时激光器不激发来使得腔室内的气体含量恢复到期望的混合、浓度、和压力。然而，重新充填极为具有破坏性，因为在重新充填过程期间激光器被关闭，且因此芯片的光刻暴露也必须同时以受控方式暂停，然后当激光器重新运行时重启来避免对于芯片的不合适的加工。因此，一般每次都重新充填两个腔室来节约时间，尽管这并非必要。

重新充填的需要可取决于数个复杂且经常是不可预测的变量，包括光源激发模式和能量、光源模块的老化、以及本领域技术人员所熟悉的其他变量。因此，通常以有规律的计划表来完成重新充填，这确保光源操作永不会由于光源达到其运行极限而遭遇非预期的中断。这样的有规律的计划表一般产生了关于在重新充填之间的时间的非常保守的上限，从而以低脉冲用法来操作的光源的一些用户可能够在两次重新充填之间等待比简单的时间表所提供的要长得多的时间段。

考虑到对增大的吞吐量和光源可用性的需要，已作出了各种努力以使用于重新充填的光源暂停达到最小。这样做的一个方式在于，通过在腔室内部分填充气体，被称为注入，而不是全部重新充填。只要激光器能以特定参数继续运行，就没有必要为这注入关闭激光器，且因此在注入过程期间可继续进行芯片的加工。然而，激光器的性能仍然易于随时间变化，从而注入变得不足以补偿，且所以仍然以有规律的间隔来执行重新充填。

在重新充填操作中，排出激光腔室中的剩余气体，且然后以意在达到氟的特定压力和浓度的量将新的气体引入腔室内。（这可后跟优化过程，其中然后测试激发激光器来确定其操作参数。如果激光器并没有以期望参数操作，则调节腔室内气体，并完成另一次测试。重复上述直到获得期望的参数。）

然而，基于两个主要理由，难以实现准确的重新充填。首先，重新充填一般仅基于压力，且并不测量或补偿温度变量，而温度变量可导致激光腔室内最终压力的显著变化。第二，重新充填协议和算法一般仅考虑激光腔室体积且并不考虑在气槽和激光腔室之间的管道内存在的气体。在重新充填和注入期间将管道内的气体推入激光腔室，但是常规地忽略了此举对于腔室内气体的实际部分浓度的影响。当气体被添加至腔室或从腔室中释放直到实现令人满意的气体条件时，当前的过程还可使用比必要更多的气体。

更准确的重新充填可减轻或消除这些问题中的很多或全部，且允许激光器在必须执行另一次重新充填和/或注入前能运行更长时间段。进一步，准确的重新充填提供更好的基础，在该基础上进行对于激光腔室的之后的注入的计算。期望的是以导致高度准确的气体浓度的方式来执行重新充填。

发明内容

公开了一种自动地且准确地在诸如MOPA准分子激光器之类的双腔室气体放电激光器的腔室内执行气体的重新充填的系统与方法。重新充填过程的控制是基于根据气体方程式（而不是如现有技术中仅依赖气体压力）而添加至各腔室的实际气体量的计算。通过使用这样的方程式，还考虑了温度变化和管道体积的影响。通过允许这些因素，相比现有技术的工艺可显著地更为准确地执行重新充填，且有可能使用较少的气体。

在一个实施例中，描述了双腔室气体放电激光器光源，包括：主振荡器和放大器，主振荡器和放大器各自具有包括含卤素的激光介质气体的激光腔室；和气体重新充填系统，包括以有规律间隔自动执行重新充填方案的控制器，该重新充填方案包括：获得所选的一个激光腔室的目标压力和卤素浓度；对所选腔室排气至第一点处，在此处该腔室内的气体压力达到预定低值，并测量在该第一点处的温度和压力；将不包含卤素的气体量添加至所选激光腔室以达到第二点，并测量在该第二点处的温度和压力；将包含卤素的气体量添加至所选激光腔室内，以使所选激光腔室内的气体在高于目标压力的压力处达到期望的卤素浓度；且将气体从所选激光腔室内放出直到达到目标压力。

在另一个实施例中，描述了在具有主振荡器和放大器的双腔室气体放电激光器光源中重新充填气体的方法，主振荡器和放大器各自具有包括含卤素的激光介质气体的激光腔室，该方法包括如下步骤：获得所选一个激光腔室的目标压力和卤素浓度；对所选腔室排气至第一点处，在此处该腔室内的气体压力达到预定低值，并测量在该第一点处的温度和压力；将不包含卤素的气体量添加至所选激光腔室以达到第二点，并测量在该第二点处的温度和压力；将包含卤素的气体量添加至所选激光腔室内，以使所选激光腔室内的气体在高于目标压力的压力处达到期望的卤素浓度；且将气体从所选激光腔室内放出直到达到目标压力。

又一个实施例公开了实现为在其上具有程序的非易失性计算机可读介质，该程序可由处理器执行从而执行在具有主振荡器和放大器的双腔室气体放电激光器光源内自动重新充填气体的方法，主振荡器和放大器各自具有包括含卤素的激光介质气体的激光腔室，该方法包括如下步骤：获得所选一个激光腔室的目标压力和卤素浓度；对所选腔室排气至第一点处，在此处该腔室内的气体压力达到预定低值，并测量在该第一点处的温度和压力；将不包含卤素的气体量添加至所选激光腔室以达到第二点，并测量在该第二点处的温度和压力；将包含卤素的气体量添加至所选激光腔室内，以使所选激光腔室内的气体在高于目标压力的压力处达到期望的卤素浓度；且将将气体从所选激光腔室内放出直到达到目标压力。

附图说明

图1示出根据一个实施例的对于诸如MOPA准分子激光器之类的双腔室气体激光器的腔室的自动气体重新充填系统100的简化框图。

图2是示出根据一个实施例的对于诸如MOPA准分子激光器之类的双腔室气体激光器的腔室的自动气体重新充填方法的步骤的简化的流程图。

图3是示出在一个实施例中的自动气体重新充填工艺期间在诸如MOPA准分子激光器之类的双腔室气体激光器的各腔室内气体压力随时间的曲线图。

具体实施方式

本发明描述了一种自动地且准确地在诸如MOPA准分子激光器之类的双腔室气体放电激光器的腔室内执行气体的重新充填的方法与系统。期望的是该自动化的重新充填工艺将导致增大的准确度并减轻或消除与之前的重新充填相关联的很多问题。重新充填工艺的控制基于根据气体方程式使用温度和压力来计算添加至各腔室的气体量，而不是仅仅依赖于气体的压力，且因此该工艺的控制还考虑了温度变化的影响。所述工艺还考虑了留在管道体积内的气体。通过在工艺中允许这些因素，相比现有技术的工艺可显著地更为准确地执行重新充填，且可能使用较少的气体。

在图1中示出诸如MOPA准分子激光器之类的双腔室气体激光器的气体补给系统100的简化框图。该MOPA准分子激光器具有包含激光腔室的主振荡器102、和也包含激光腔室的功率放大器104。在操作中，主振荡器102产生第一激光束106，被传送至功率放大器104，在放大器处该激光束被放大，从而产生经放大的激光束108，被输出至扫描器（未示出）用于光刻。

每一个激光腔室包含气体混合物；例如，在给定准分子激光器内，每一个激光腔室可包含卤素（如，氟）以及诸如氩、氖、和可能的其他气体，处于加起来总压力为P的不同部分压力中。气瓶110和112通过阀门114连接至主振荡器102和功率放大器104来允许需要时对于激光腔室内的气体进行补给。气瓶110一般可包含包括氟、氩、和氖的气体混合物，称为“M1混合物”或“三混合物”，而气瓶112可包含氩、氖、和/或其他气体，但是没有氟，称为“M2混合物”或“双混合物”。控制器116（诸如处理器或逻辑电路）基于如下文进一步所述的特定数据，来操作阀门114来将气体从气瓶110和112传输至主振荡器102和功率放大器104的激光腔室内。

如本领域已知地，需要两瓶气体，因为气瓶110内的氟处于比激光器操作需所期望的一般更高的特定部分压力下。为了将氟以期望的较低部分压力添加至主振荡器102或功率放大器104的激光腔室内，气瓶110内的气体必须被稀释，且为此目的而使用气瓶112内的不包含卤素的气体。

尽管没有图示出，对于每一个激光腔室，阀门114一般包括两个阀门，即允许以第一速率将气体传输进或出每一个腔室的“注入”阀、以及允许以第二且更快的速率将气体传输仅或出每一个腔室的“腔室填充”阀。此外，主振荡器102和功率放大器104内的激光腔室包含用于混合在腔室内的气体的鼓风机，以使在操作过程中维持均匀的混合物。鼓风机还可向气体加热。

当工程师执行手工重新充填时，该工程师必须估算添加到激光腔室的双混合物和三混合物的量以达到每一个腔室的期望的总压力和氟浓度。一般而言，对于主振荡器腔室和功率放大器腔室的操作使用不同压力，但是每一个腔室内的氟浓度一般是大概相同的。从三混合物中的氟浓度、以及双混合物和三混合物的压力中，易于做出这样的估算。例如，如果三混合物中的氟浓度是腔室中所期望的浓度的三倍，则必须将两倍的双混合物作为三混合物，从而各腔室内的氟浓度减少三分之二，其中对于给定的腔室体积，每一个腔室的气体总量被计算为提供该腔室的期望操作压力。这样的计算在现有技术中是众所周知的。

现在参看图2和3来描述自动化的重新充填工艺。图2是示出根据一个实施例的对于诸如MOPA准分子激光器之类的双腔室气体激光器的腔室的气体重新充填方法的步骤的简化的流程图。图3是图2中所示各步骤期间在各腔室内随时间的气体压力的曲线图。此处所述的各种值用于来自加利福尼亚州、圣地亚哥的Cymer有限公司的特定MOPA激光器一起使用的，但是很多其他的激光器将使用类似的值。本领域技术人员能够将此处描述的各原理应用于来自其他制造商的准分子激光器。

在重新充填工艺的各点处测量腔室内的压力和温度；在一些实施例中，可连续地测量压力和温度。如下文所述，使用这些测量值来获得在腔室内的气体的浓度方面的高准确度。该方法一般以在处理器（诸如图1中的控制器116）上运行的软件实现，该软件接收特定参数，包括腔室内的温度和压力的测量值，作为输入并控制阀门的操作。

在步骤201，选择重新充填模式。这包括选择是否两个腔室都将被重新充填、或者哪一个腔室将被重新充填、以及下述各种压力目标。在下文叙述中，假设同时重新充填两个腔室，因为一般这样做可节省激光器的停工期，但是在手工重新充填的情况下也可独立地重新充填各腔室。如果期望，在软件中，可将同时重新充填设置为默认选择。

此外，对于每一个激光腔室选择氟的目标压力P和目标浓度；例外在于，对于两个腔室而言这些值可能是不同的，每一个腔室的过程遵循如下所述的相同步骤。尽管这些对于不同激光器而言略微不同，但是如上所述，对于很多MOPA准分子激光器它们可具有类似的值。在一个实施例中，由激光器制造商将这些值预先设置为预期优选值，从而用户不需要改变这些值。在一些实施例中，软件可允许由激光器用户（一般是芯片制造商）来确定目标压力和浓度。该软件还可包括与三混合物中氟的浓度、腔室体积、以及充填管的体积有关的数据。

从这个信息中，该软件计算出应该被添加至每一个腔室的双混合物和三混合物的量，从而在略高于每一个腔室的目标压力的压力P3处获得期望的氟浓度；在一个实施例中，P3约比目标压力高10千帕（kPa），但是如果期望，这值可变化。同样，这些计算是本领域内中所周知的；然而，不是要求工程师来执行这样的计算并基于这些计算来采取行动，而是该软件自动进行计算并使用计算结果来执行如下步骤。

接着，在步骤202，对腔室进行排气，以使压力达到预定低值，例如，在一个实施例中，约为20kPa。这由图3中的压力曲线图中的线段部分301所表示。在点1处，排气结束，测量并记录压力P1和温度T1。（在一些实施例中，持续地测量压力和温度，且为简便缘故推荐此举且避免如所述地错过特定点；然而，如果期望的传感器可在合适时间打开和关闭。）

一旦各腔室被排气，在步骤203，双混合物气体通过注入阀被缓慢地添加至该腔室内，直到达到压力P_充填阀，该压力足够大以允许使用腔室阀门，如图3上的线段部分302所示。在一个实施例中，这个P_充填阀约为30kPa。

接着，在步骤204，更快地通过腔室充填阀将更多双混合物气体添加至各腔室，如图3上的两个线段部分303所示。在这个步骤期间，当压力达到值P_鼓风机时，通过关闭腔室充填阀来将气体的添加暂停达一时间（图3上标记为“X”），且打开鼓风机达一时间段来混合该气体并使其温度接近目标值。

在一个实施例中，如图3上所述，这发生在当压力达到足够高的大小（约200kPa）时，且鼓风机打开达约20秒，但是在任何情况下，时间段足够长来彻底混合腔室内的气体。完成此举以使腔室内的气体均匀从而确保如下所述的气体方程式的计算的准确度。（此时一般还打开每一个腔室内的金属氟化物捕获井。）此后，鼓风机一般维持打开，但这并不被要求；然而，为了相同理由，对于接下来的温度测量，鼓风机应该是打开的。

一旦气体已经被混合，腔室填充阀被重新打开，且恢复添加双混合物气体直到已经将每一个腔室的所计算量的双混合物添加到了该腔室。一旦双混合物的添加结束了，在略微暂停（在一个实施例中，约为2秒）允许过渡之后，在图3上的点2处，再次测量实际压力P2和温度T2。

在一些实施例中，可能在单个步骤中添加该双混合物，而不是在步骤203中首先缓慢地然后在步骤204中更快速地添加。然而，相信向具有充分低压的腔室快速地添加双混合物可激起尘埃且损害激光器的重新充填工艺和/或操作的后续步骤，且因此推荐如所述地以两个步骤来添加双混合物。

然后在步骤205添加包含卤素的三混合物气体，如图3上线段部分304所示。尽管图上所述，基于目标压力来计算预期压力P3，为准确度的目的，并非仅仅依赖于P3的值，而是测量压力和温度直到添加了所计算的量的三混合物气体从而如下文进一步所解释地那样提供期望的卤素气体浓度。缓慢地通过注入阀来添加三混合物气体，直到达到点3，如下文所述。如上，点3将具有接近P3的值的压力，且略高于目标压力。

由于之前已经计算了双混合物和三混合物之间的目标比例，且使用下述方程式，氟浓度现在将是达到高准确度的目标浓度。正是为此理由，添加足够的气体以达到略高于目标压力的压力P3，从而在不改变腔室内气体的氟浓度的情况下可将气体从腔室放出直到获得目标压力。

在步骤206处，如图3中线段部分305所示，首先通过打开腔室阀门由从腔室快速放出气体来减少每一个腔室内的气体压力。在一个实施例中，腔室阀门被打开达较短的预定时间量，因此基于打开的腔室阀门的流速也将使腔室内的压力减少特定的量。例如，在某些激光器中打开这些腔室阀门达半秒，可使腔室内的压力减少约5kPa。

在步骤207，通过注入阀继续从腔室进行气体的缓慢放出，同时监测腔室内的压力，直到达到目标压力P_目标，如图3中线段部分306所示。在这点时，各腔室将都具有期望的氟浓度和目标压力。

在某些实施例中，可能将步骤206和207即快速和缓慢放出气体组合为单次放出。然而，如果仅使用快速放出，存在风险在于压力将减少至低于目标压力，而仅使用缓慢放出将花费更长时间达到目标压力。对于放出过程的一部分使用快速放出，接下来缓慢放出，避免了错过目标压力的风险，同时节省了时间。

现在将提供关于步骤205的进一步细节，添加三混合物以及达到点3。为了实现在确定要向腔室添加多少气体方面的期望的高准确度，并非如现有技术中一般地仅依赖于压力，而是计算所添加的气体摩尔数，这同样涉及监测腔室内的温度和压力。进一步，必须考虑从先前的气体寿命中剩余的气体。

定义如下值：

当在图2的步骤202中（即，在图3中的点1）排出腔室内的气体时，腔室内的少量气体（在大于压力约20kPa上）是来自前一气体寿命的，即，是来自在激光器的操作之后前一次重新充填和任何后续注入的。此外，一些气体剩余在充填管道内，这将被推入腔室内作为从气槽引入重新充填工艺内的新的气体。

如上，测量点1处的实际压力和温度。由下式给出点1处的三混合物气体的摩尔数：

rP₁(V_c+V_P)=n_F2,1kT₁

或

$n_{F\mathrm{2,1}}=\frac{{\mathrm{rP}}_1(V_c+V_P)}{{\mathrm{kT}}_1}$

类似地，由下式给出点1处的双混合物气体的摩尔数：

(1-r)P₁(V_c+V_P)=n_Bi,1kT₁

或

$n_{\mathrm{Bi},1}=\frac{(1-r)P_1(V_c+V_P)}{{\mathrm{kT}}_1}$

因此点1处腔室内的气体和管道引入腔室的气体的总量为：

n₁=n_F2,Point1+n_Bi,Point1

$=\frac{P_1(V_c+V_P)}{{\mathrm{kT}}_1}$

此后，如上所述，在图2的步骤203和204处将双混合物添加至腔室。同样，此时完成了将管道内的气体推入腔室内。在步骤204后，即在图3上的点2处，腔室内的气体总量，以及双混合物的摩尔数，由下式确定：

P₂·(V_c+V_P)=(n₁+n_Bi,2)kT₂

$n_{\mathrm{Bi},2}=(\frac{P_2}{T_2}-\frac{P_1}{T_1})\frac{V_c+V_P}{k}$

如上，在添加双混合物后，在图2的步骤205中将纯的三混合物添加至腔室：注意，在添加三混合物后，下一个操作是放出气体，图2的步骤206，这发生在整个充填线上。因此，应该仅计入在腔室内的三混合物的添加。在点3处添加三混合物的气体状态方程为：

$n_{F2,\mathrm{Point}3\mathrm{inchamber}}=(\frac{P_3}{T_3}-\frac{P_2}{T_2})\frac{V_c}{k}$

则在图3上的点3处的腔室内的总的三混合物浓度为：

$a=\frac{n_{F2,\mathrm{point}1}+n_{F2,\mathrm{point}3\mathrm{inchamber}}}{n_1+n_{F2,\mathrm{point}3\mathrm{inchamber}}+n_{\mathrm{bi},\mathrm{point}2}}$

$=\frac{\frac{{\mathrm{rP}}_1(V_c+V_p)}{{\mathrm{kT}}_1}+(\frac{P_3}{T_3}-\frac{P_2}{T_2})\frac{V_c}{k}}{\frac{P_1(V_c+V_p)}{{\mathrm{kT}}_1}+(\frac{P_2}{T_2}-\frac{P_1}{T_1})\frac{V_p+V_c}{k}+(\frac{P_3}{T_3}-\frac{P_2}{T_2})\frac{V_c}{k}}$

或：

$a=\frac{r\frac{P_1}{T_1}(1+\frac{V_p}{V_c})+\frac{P_3}{T_3}-\frac{P_2}{T_2}}{\frac{P_2}{T_2}\·(1+\frac{V_p}{V_c})+\frac{P_3}{T_3}-\frac{P_2}{T_2}}$    （式1）

然后定义值γ以使：

$\mathrm{\γ}\≡[\frac{P_2}{T_2}+\frac{1}{1-a}(a\frac{P_2}{T_2}-r\frac{P_1}{T_1})(1+\frac{V_p}{V_c})]$

这得到：

P₃=γT₃   （式2）

一方面严格而言，γ依赖于三混合物浓度a，这继而依赖于P3和T3，且看来使得方程式循环，a的值标称地约为例如0.1（就像是r的值）。作为实践的情况，一般而言，a（和r）的值可被假设为0.1，同时不显著改变γ的值以使：为了添加三混合物的目的，γ是一旦已经测量P2和T2时基于P1、P2、T1、T2以及腔室和管道体积可确定的常数。然而，在一些实施例中，如果期望，可由激光器用户选择a和r的值。

因此，式2确定何时达到点3，即，已经将合适量的三混合物气体添加至腔室。假设优选地对P3和T3进行持续测量，确定何时达到图3上的点3的唯一要做的计算是在三混合物添加期间的简单加法，从而计算时间并没有减缓重新充填工艺。

因此，如上所述，在步骤205后在这个点3处，每一个激光腔室将包含达到高准确度的期望氟浓度，但是将具有比目标压力更高的压力。因此，从腔室中放出气体从而达到期望的目标压力。同样，以两个阶段来完成此举。

首先，通过打开腔室阀门来从腔室中快速放出气体（图2中的步骤206）。构想的是，这个快速放出移除了很大一部分的过量气体，但是没有将压力降低至低于目标压力。在一个实施例中，打开腔室阀门达预定时间量，因为这将比实际压力更容易被追踪，且这将减少腔室内的压力达预定量，该预定量取决于腔室阀门的流速。例如，在某些激光器中，打开这些腔室阀门达约半秒，可减少腔室内的压力达约5kPa。本领域技术人员能选择合适时间来打开腔室阀门，从而在不低于目标压力的情况下释放过大的压力中的很大一部分。

一旦完成此举，关闭腔室阀门并打开注入阀，且通过注入阀继续从腔室缓慢放出气体（图2的步骤207）。监测该压力，且注入阀保持打开直到达到期望的目标压力P_目标。

此时，激光腔包含气体的期望的目标氟浓度和目标压力。如上，重新充填一般后面跟着优化过程，其中测试激发激光器且基于所观察到的操作参数来进一步调节气体。气体优化的某些技术是本领域已知的。

考虑到有关测量上述式2中的压力、温度、和体积方面可能的误差的特定假设，运行导数灵敏度分析来确定三混合物气体比a的重新充填准确度，可通过上述方法获得。使用下述标称值和准确度：

项	标称值
		P1	20±0.1kPa
P2	350±0.1kPa

P3	390±0.1kPa
		T1	65±0.5℃
T2	65±0.5℃
		T3	65±0.5℃
Vc	36±0.5L
		Vp	0.5±0.05L

对于(a)和r均使用0.1的值，压力和腔室以及管道体积的测量误差的误差贡献分别为0.33%、0.02%、和0.12%，而温度测量中的误差贡献为1.83%。求积分来求和，这给出1.92%的总的可能误差。

因此这些计算示出根据所述方法的自动重新充填工艺可获得三混合物与腔室气体的比值到使用现有的重新充填工艺难以获得的准确度。此外，这样的重新充填工艺并不要求工程师在测试激发和优化前的进一步调整，且当合适地完成时，导致非常低量的过量气体必须从激光腔室被放出。

上文已经参照数个实施例解释了所公开的系统与方法。根据本公开，其他实施例对于本领域技术人员而言是明显的。可易于使用上述实施例中描述的那些配置和步骤外的其他配置和步骤、或结合上述元件外的元件，来实现上述方法和装置的特定方面。

例如，本领域技术人员将理解，虽然优选实施例是主振荡器-功率放大器多腔室的准分子或分子氟气体放电激光器系统（“MOPA”），该系统还可被配置为具有其他振荡器/放大器配置，诸如主振荡器-功率振荡器（″MOPO″）、功率振荡器-功率放大器(″POPA″)、或功率振荡器-功率振荡器(″POPO″)配置等。还将理解的是，在这些配置的每一个中，第一振荡器级的输出在第二级被以某种方式放大，不论第二级是功率放大器还是功率振荡器。

类似地，除非特别指示相反参考，对于说明书或所附权利要求中的主振荡器级或腔室（“MO”）、和/或说明书或所附权利要求中的功率放大器级或腔室（“PA”），都被认为是足够宽泛来覆盖任何振荡器第一级或腔室，将输出馈入任何放大器第二级或腔室用于放大，且术语振荡器腔室或振荡器级足够宽泛来覆盖所有这样的振荡器级且术语放大器腔室或级足够宽泛来覆盖任何这样的放大器级。进一步，尽管上述描述使用两级或腔室的激光器作为示例，所公开的系统与方法也可适用于单腔室激光器或任何多腔室激光器。

还将理解的是，上述方法与装置可以众多方式实现，包括过程、装置、或系统。可通过用于指令处理器执行这些方法程序指令来实现此处公开的各方法，且这样的指令记录在诸如硬盘驱动器、软盘、光盘（诸如紧凑盘（CD）、或数字多功能盘（DVD））、闪存等之类的计算机可读存储介质上。如果期望，该方法也可被结合至硬连线逻辑内。应该注意的是，可修改此处公开的各方法的各步骤的顺序且仍落在本公开的范围内。

在各实施例上的这些和其他变型意在由本公开所覆盖，本公开仅由所附权利要求所限制。

Claims (25)

1.一种双腔室气体放电激光器光源，包括：

主振荡器，具有包括含卤素的激光介质气体的激光腔室；

放大器，具有包括含卤素的激光介质气体的激光腔室；

气体充填系统，包括以期望的间隔自动执行重新充填方案的控制器，所述重新充填方案包括：

获得所选的一个激光腔室的目标压力和卤素浓度；

对所选的腔室排气至第一点，在所述第一点处所述腔室内的气体压力达到预定的低值，并测量在所述第一点处的温度和压力；

将不包含卤素的气体量添加至所选的激光腔室以达到第二点，并测量在所述第二点处的温度和压力；

将包含卤素的气体量添加至所选的激光腔室，以使所选的激光腔室内的气体在高于所述目标压力的压力处达到期望的卤素浓度；且

将气体从所选的激光腔室内放出直到达到目标压力。

2.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，所述卤素包括氟。

3.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，对所选的激光腔室排气以使每一个腔室内的气体压力达到预定的低值包括：对每一个腔室排气至约20kPa的压力。

4.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，添加至所选的激光腔室的不含卤素的气体量是至少部分地基于目标压力以及含卤素的气体内氟的浓度与所述目标浓度的比较。

5.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，所述主振荡器和放大器的激光腔室具有充填管道，用于将气体添加至所述激光腔室，且其中至少部分地基于在所述第一和第二点处的温度和压力、以及所选激光腔室的体积和所选激光腔室的充填管道的体积来计算添加至所选激光腔室的含卤素的气体量。

6.如权利要5所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，进一步部分地基于来自所述激光器的以前的操作的位于所选激光腔室内和所选激光腔室的充填管道内的剩余气体来计算添加至所选激光腔室的含卤素的气体量。

7.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，每一个激光腔室具有用于以第一速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第一阀门、以及以低于所述第一速率的第二速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第二阀门，且将气体从所选激光腔室放出直到达到所述目标压力包括：

打开所述第一阀门从所述激光腔室内移除第一量的气体，以使所述激光腔室内的压力大于所述目标压力；且

打开所述第二阀门从所述激光腔室内移除第二量的气体，从而将所述激光腔室内的压力减少至所述目标压力。

8.如权利要求7所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，打开所述第一阀门来从所选激光腔室中移除第一量的气体还包括：打开所述第一阀门达固定量的时间。

9.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，每一个激光腔室具有用于以第一速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第一阀门、以及以低于所述第一速率的第二速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第二阀门，且将不包含卤素的气体量添加至所选激光腔室以达到第二点包括：

通过所述第二阀门来添加不包含卤素的气体量的第一部分；且

通过所述第一阀门来添加不包含卤素的气体量的剩余部分。

10.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，所述激光器光源是准分子激光源。

11.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，获得所选的一个激光腔室的目标压力和卤素浓度进一步包括：取回所述目标压力和浓度的所存储的值。

12.如权利要求1所述的双腔室气体放电激光器光源，其特征在于，获得所选的一个激光腔室的目标压力和卤素浓度进一步包括：接收所述目标压力和浓度的选择作为输入。

13.一种在具有主振荡器和放大器的双腔室气体放电激光器光源的激光腔室中自动地重新充填气体的方法，所述主振荡器和放大器各自具有包括含卤素的激光介质气体的激光腔室，所述方法包括如下步骤：

获得所选一个激光腔室的目标压力和卤素浓度；

对所选激光腔室排气至第一点，在所述第一点处所述腔室内的气体压力达到预定的低值，并测量在所述第一点处的温度和压力；

将不包含卤素的气体量添加至所选激光腔室以达到第二点，并测量在所述第二点处的温度和压力；

将包含卤素的气体量添加至所选激光腔室，以使所选激光腔室内的气体在高于所述目标压力的压力处达到期望的卤素浓度；且

将气体从所选激光腔室内放出直到达到目标压力。

14.如权利要求11所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，所述卤素包括氟。

15.如权利要求11所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，对所选激光腔室排气以使每一个腔室内的气体压力达到预定的低值还包括：对所选的激光腔室排气至约20kPa的压力。

16.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，添加至所选激光腔室的不含卤素的气体量是至少部分地基于目标压力以及含卤素的气体内氟的浓度与所述目标浓度的比较。

17.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，所述主振荡器和放大器的激光腔室具有充填管道，用于将气体添加至所述激光腔室，且其中至少部分地基于在所述第一和第二点处的温度和压力、以及所选激光腔室的体积和所选激光腔室的充填管道的体积来计算添加至所选激光腔室的含卤素的气体量。

18.如权利要17所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，进一步部分地基于来自所述激光器的以前的操作的位于所选激光腔室内和所选激光腔室的充填管道内的剩余气体来计算添加至所选激光腔室的含卤素的气体量。

19.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，每一个激光腔室具有用于以第一速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第一阀门、以及以低于所述第一速率的第二速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第二阀门，且将气体从所选激光腔室放出直到达到所述目标压力包括：

打开所述第一阀门从所述激光腔室内移除第一量的气体，以使所述激光腔室内的压力大于所述目标压力；且

打开所述第二阀门从所述激光腔室内移除第二量的气体，从而将所述激光腔室内的压力减少至所述目标压力。

20.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，打开所述第一阀门来从所述激光腔室中移除第一量的气体还包括：打开所述第一阀门达固定量的时间。

21.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，每一个激光腔室具有用于以第一速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第一阀门、以及以低于所述第一速率的第二速率将气体添加至所述腔室或从所述腔室移除气体的第二阀门，且将不包含卤素的气体量添加至所选激光腔室以达到第二点包括：

通过所述第二阀门来添加不包含卤素的气体的第一部分；且

通过所述第一阀门来添加不包含卤素的气体的剩余部分。

22.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，所述激光器光源是准分子激光源。

23.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，获得所选的一个激光腔室的目标压力和卤素浓度包括：取回所述目标压力和浓度的所存储的值。

24.如权利要求13所述的自动地重新充填气体的方法，其特征在于，获得所选的一个激光腔室的目标压力和卤素浓度包括：接收所述目标压力和浓度的选择作为输入。

25.一种在其上具有程序的非易失性计算机可读介质，所述程序可由处理器执行从而执行在具有主振荡器和放大器的双腔室气体放电激光器光源内自动重新充填气体的方法，所述主振荡器和放大器各自具有包括含卤素的激光介质气体的激光腔室，所述方法包括如下步骤：

获得所选的一个激光腔室的目标压力和卤素浓度；

对所选激光腔室排气至第一点，在所述第一点处所述腔室内的气体压力达到预定的低值，并测量在所述第一点处的温度和压力；

将不包含卤素的气体量添加至所选激光腔室以达到第二点，并测量在所述第二点处的温度和压力；

将包含卤素的气体量添加至所选激光腔室，以使所选激光腔室内的气体在高于所述目标压力的压力处达到期望的卤素浓度；且

将气体从所选激光腔室内放出直到达到目标压力。

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