JP2009505396A - 放電タイミングによる多室ガス放電レーザの帯域幅制御 - Google Patents

放電タイミングによる多室ガス放電レーザの帯域幅制御 Download PDF

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Abstract

【課題】多室線狭化ガス放電、例えばエキシマレーザシステムを提供する。
【解決手段】線狭化シードパルスを増幅器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含む多部分レーザシステムにおける帯域幅を制御する方法及び装置を開示し、これは、帯域幅以外の第1のレーザシステム作動パラメータとタイミング差の間の関係を定め、曲線上の各々の固有の作動点がそれぞれの帯域幅値に対応するタイミング差曲線と、同じく望ましいタイミング差を定める曲線上の望ましい点とを利用する段階と、曲線上の望ましい点でのタイミング差から曲線上の実際の作動点に対する実際のオフセットを判断する段階と、実際のオフセットと望ましい帯域幅に対応する望ましいオフセットとの間の誤差を判断する段階と、発射差動時間を修正して実際のオフセットと望ましいオフセットの間の誤差を取り除く段階とを含むことができる。
【選択図】図23

Description

本発明は、多室線狭化ガス放電、例えばエキシマレーザシステムに関する。
関連出願への相互参照
本出願は、代理人整理番号第2005−0042−01号である2005年12月29日出願の「放電タイミングによる多室ガス放電レーザ帯域幅制御」という名称の米国特許出願出願番号第11/323、604号に対する優先権を請求するものであり、かつ2001年8月29日出願の「超狭帯域2室高繰返し数ガス放電レーザシステム」という名称の米国特許出願出願番号第09/943、343号の一部継続出願である2001年11月30日出願の米国特許出願第10/012、002号の継続出願であって代理人整理番号第2001−0090−06号である2003年7月24日出願の「超狭帯域2室高繰返し数ガス放電レーザシステム」という名称の米国特許出願第10/627、215号の継続出願であって代理人整理番号第2001−0090−15号である2005年8月9日出願の「超狭帯域2室高繰返し数ガス放電レーザシステム」という名称の米国特許出願出願番号第11/199、691号の一部継続出願であり、これらの特許の開示は、この記述により引用により組み込まれる。
本出願は、2002年3月19日に付与された「線狭化シードビームを有する1室ガス放電レーザ」という名称の米国特許第6、359、922号と、2002年4月9日に付与された「注入シードF2リソグラフィレーザ」という名称の第6、370、174号と、2002年4月30日に付与された「超狭帯域注入シードF2リソグラフィレーザ」という名称の第6、381、257号と、2004年7月20日に付与された「予注入フィルタを有する注入シードF2レーザ」という名称の第6、765、945号と、2003年4月15日に付与された「正確なタイミング制御を備えた注入シードレーザ」という名称の第6、549、551号と、2003年4月29日に付与された「中心線波長制御を備えた注入シードF2レーザ」という名称の第6、556、600号と、2003年7月8日に付与された「線選択及び区別を備えた注入シードF2レーザ」という名称の第6、590、922号と、2003年5月20日に付与された「超狭帯域2室高繰返し数ガス放電レーザシステム」という名称の第6、567、450号と、2003年9月23日に付与された「超狭帯域2室高繰返し数ガス放電レーザシステム」という名称の第6、625、191号と、2005年3月8日に付与された「2室ガス放電レーザシステムシステムのためのタイミング制御」という名称の第6、865、210号と、2004年10月5日に付与された「線選択F22室レーザシステム」という名称の第6、801、560号と、2004年2月10日に付与された「2室ガス放電レーザシステムのための制御システム」という名称の第6、690、704号と、2004年3月9日に付与された「ビーム送出及びビーム指向制御を備えたリソグラフィレーザ」という名称の第6、704、339号と、2004年9月28日に付与された「F2圧力ベースの線選択を備えた2室F2レーザシステム」という名称の第6、798、812号と、「長寿命光学器械を有する高電力深紫外線レーザ」という名称の第6、904、073号と、2005年6月28日にRao他に付与された「ガス放電MOPAレーザスペクトル分析モジュール」という名称の第6、912、052号とに関連し、かつ現在特許出願中である代理人整理番号第2003−0001−01号で2003年1月31日出願の「ガス放電レーザのための自動ガス制御システム」という名称の米国特許出願出願番号第10/356、168号と、代理人整理番号第2003−0053−01号である2003年12月18日出願の「ガス放電MOPAレーザシステムの出力を制御する方法及び装置」という名称の第10/740、659号と、代理人整理番号第2003−0025−01号である2003年7月30日出願の「2室ガス放電レーザのための制御システム」という名称の第10/631、349号と、代理人整理番号第2003−0051−01号である2003年6月25日出願の「磁気回路要素を冷却する方法及び装置」という名称の第10/607、407号と、代理人整理番号第2003−0053号である2003年12月18日出願の「ガス放電MOPAレーザシステムの出力を制御する方法及び装置」という名称の第10/740、659号と、代理人整理番号第1999−0013−14号である2004年3月18日出願の「線選択F2の2室レーザシステム」という名称の第10/804、281号と、代理人整理番号第1999−0013−15号である2004年5月25日出願の「線選択F2の2室レーザシステム」という名称の第10/854、614号と、代理人整理番号第2001−0091−08号である2004年8月20日出願の「2室ガス放電レーザシステムのためのタイミング制御」という名称の第10/922、692号と、代理人整理番号第2004−0083−01号である2004年9月29日出願の「多室エキシマ又は分子フッ素ガス放電レーザフッ素注入制御」という名称の第10/953、100号とに関連するものである。以上の全ての開示は、この記述により引用により組み込まれる。
例えばエキシマレーザ技術、例えば248nmでのKrF、193nmでのArF、又は157nmでのF2、かつ現在出現している技術のようなリソグラフィのための各種利用で例えば集積回路製造リソグラフィ処理に使用される高電力レーザ光源に対しては、望ましいフォトリソグラフィ処理機能を維持するために60ワットを超えるレーザ出力電力、及び恐らく最大200ワットまでのレーザ出力電力に対する要望が存在する。従来的に、例えば集積回路フォトリソグラフィ事業の必要性を満たす電力の増大は、パルス当たりエネルギが比較的一定のままであり、かつ繰返し数が高くなるほど平均出力ワット量が高くなる状態で常に増大しているパルス繰返し数を通じて得られたものである。例えばKrF及びArFの両方におけるスペクトル電力に対する要求量は、近年では100W/pm又はそれよりも多くにまで上昇している。
従って、1年ほど前までの一般的なレーザシステムは、最大出力電力を得るために4kHz当たりで作動されていたが、60ワットに達するには、1室線狭化ガス放電、例えばエキシマガス放電レーザシステムに対してより高い繰返し数になることが必要とされていた。50%、すなわち、6kHz分パルス繰返し数を増大させることさえにも多くのエンジニアリング上の課題を解決するために多大な努力が行われているが、60以上のワットを得るという課題は、例えば、本出願人の譲渡人「Cymer、Inc.」による主発振器(MO)及び電力増幅器(PA)を含む多室構成である一緒になった「MOPA」レーザシステム/アーキテクチャの導入によって1年ほど前に解決されている。また、電力発振器(PO)のような他の増幅器構成を有する類似の主発振器シード供給レーザシステムを使用することもできる。しかし、簡潔さを期すために、他の方法で明示的に示されている時を除き、用語MOPA又は用語MO及びPAは、あらゆるそのような多室レーザシステム、例えば2室レーザシステム、例えば、ビームパラメータ品質を最適化し、次に、増幅機能に供し、かつ主発振器部分において最適化された特定のビーム品質パラメータをおおむねそのままに残してこの増幅処理に対して調節される例を上述したあらゆる種類のシードパルスを受け取る増幅部分によるシードの増幅が続く発振器シードパルス発生部分を含むものを別々に意味するように解釈すべきである。
主発振器は、例えば6XXX又は7XXXシリーズレーザシステムの名称で本出願人の譲渡人によって販売されているもののようなおおむね通常の1室レーザ発振器空洞を形成する。しかし、MOPA又はMOPO構成の主発振器は、同じレーザチャンバにおいて追加線狭化光学器械と共に高電力出力、例えば約5から10mJを生成しようという試みによる発振器レーザシステムを通じた余剰エネルギ吸収に関係なく、帯域幅最適化及び中心波長制御、及び/又は他のビームパラメータ品質最適化に向けて特別に微調整することができる。このような損失は、ナノメートルで測定されるガス放電レーザ、例えばエキシマレーザの通常は帯域幅の比較的広い出力を約ピコメートル又はそれ未満の出力帯域幅に低減する特にいわゆる線狭化パッケージ(LNP)において発生する可能性がある。更に、増幅部分は、次に、レーザ利得媒体を通過させる例えばPAにおいて電極間で生成される時に例えばMOの出力が利得媒体を通過している間又は例えばPO構成においてレーザ発振を促進させるためにMOのこの出力の増幅に向けて最適化することができる。それによって例えば本出願人の譲渡人のXLA200シリーズMOPA構成レーザシステムにより4kHzで約15mJ/パルス以上を生成することができ、従って、例えばArFの場合は、60ワット出力レーザ電力及び一層高いパルスエネルギ及び出力電力、例えばKrFの場合には80パルスが発生し、機能限界は、248nm(KrF)又は193nm(ArF)又は157nm(F2)で得られるエネルギ密度の下での光学的寿命によってより影響される。
MOにおいては、ビームパラメータに対して、例えば帯域幅及び増幅部分、例えばPAにおいては出力を最適化するこの機能と共に例えばフォトリソグラフィスキャナからの例えばトリガ信号の受信後にMOにおける電極へ、次にMOにおけるガス放電後に制御された時間でPAの電極への電気エネルギの供給のタイミングを備えた多室、例えばMOPAアーキテクチャから生じる帯域幅安定性、線量制御及び安定性などに対する顧客の要件を満たし続けるには、多くのエンジニアリング上の課題がある。
本出願人は、呈示された要件、例えば上述のようなものに対処するために多室レーザ制御システムに関するある一定の制御機能を提案する。
米国特許出願出願番号第11/323、604号 米国特許出願出願番号第09/943、343号 米国特許出願第10/012、002号 米国特許出願第10/627、215号 米国特許出願出願番号第11/199、691号 米国特許第6、359、922号 米国特許第6、370、174号 米国特許第6、381、257号 米国特許第6、765、945号 米国特許第6、549、551号 米国特許第6、556、600号 米国特許第6、590、922号 米国特許第6、567、450号 米国特許第6、625、191号 米国特許第6、865、210号 米国特許第6、801、560号 米国特許第6、690、704号 米国特許第6、704、339号 米国特許第6、798、812号 米国特許第6、904、073号 米国特許第6、912、052号 米国特許出願出願番号第10/356、168号 米国特許出願出願番号第10/740、659号 米国特許出願出願番号第10/631、349号 米国特許出願出願番号第10/607、407号 米国特許出願出願番号第10/740、659号 米国特許出願出願番号第10/804、281号 米国特許出願出願番号第10/854、614号 米国特許出願出願番号第10/922、692号 米国特許出願出願番号第10/953、100号
線狭化シードパルスを第2の増幅器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含む多部分レーザシステムの帯域幅を制御する方法及び装置であって、第1のレーザシステム部分におけるシードパルスの生成と増幅器レーザシステム部分におけるレーザ利得媒体の生成との間の差動発射時間の選択が、多部分レーザシステムからのレーザ出力光パルスの帯域幅に影響を与えるものを開示し、これは、測定帯域幅と帯域幅ターゲットとの関数として差動発射時間を調節する段階と、現在の作動点を推定する段階と、現在の作動点及び望ましい作動点の関数としてハロゲンガス注入を調節する段階とを含むことができる。現在の作動点を推定する段階は、予想作動範囲にわたって差動発射時間に関して単調であるレーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能である関数の使用を含むことができる。望ましい作動点は、ターゲット帯域幅、レーザシステム負荷サイクル、及びレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として判断することができる。現在の作動点を推定する段階は、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含むことができる。本方法及び装置は、差動発射時間を帯域幅誤差の関数として調節する段階を更に含むことができる。本方法及び装置は、基準差動タイミングを選択してレーザシステム効率を最適化する段階を含むことができる。本方法及び装置は、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を一定電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、レーザシステム放電電圧に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、現在の作動点を一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、現在の作動点を(1/E)*dV/dtとして推定する段階を含むことができ、ここで、Eは、レーザシステム出力パルスエネルギ、dV/dtは、現在の作動点での一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の微分である。本方法及び装置は、現在の作動点を一定の電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、関係(1/E)*dE/dtを利用する段階を含む現在の作動点を推定する段階を含むことができ、ここで、Eは、レーザシステム出力パルスエネルギであり、dE/dtは、現在の作動点での一定の電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数である。dE/dtは、ディザ信号を差動発射時間に印加して、ディザ、レーザ出力パルスエネルギ、及び実差動発射時間を利用してdE/dtを計算することによって推定することができる。dE/dtは、ディザ信号を差動発射時間に印加して、ディザのレーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間との相関のそれぞれの比率を取ることによって推定することもできる。dE/dtは、dE/dV及びdV/dtの積から判断することもできる。本方法及び装置は、ディザ信号を差動発射時間に印加することによって一定エネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、エネルギ誤差を最小にするようにスケールを適応させる段階と、スケーリング係数としてdV/dtを取る段階とを含むことができる。望ましい作動点は、レーザシステム効率を最大にする作動点を含むことができる。本装置及び方法は、現在の作動点及び望ましい作動点の間の差の関数としてハロゲンガス注入サイズを調節する段階を含むことができる。線狭化シードパルスを第2の増幅器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含む多部分レーザシステムの帯域幅を制御する方法及び装置であって、第1のレーザシステム部分におけるシードパルスの生成と増幅器レーザシステム部分におけるレーザ利得媒体の生成との間の差動発射時間の選択が、多部分レーザシステムからのレーザ出力光パルスの帯域幅をもたらすものを開示し、これは、測定帯域幅とターゲット帯域幅との関数としてターゲット作動点を調節する段階と、現在の作動点を推定する段階と、現在の作動点をターゲット作動点まで進めるために現在の作動点及びターゲット作動点の関数として差動発射時間を調節する段階と、現在のターゲット作動点及び望ましいターゲット作動点の関数としてハロゲンガス注入を調節する段階とを含むことができる。現在の作動点を推定する段階は、予想作動範囲にわたって差動発射時間に関して単調であるレーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能である関数の使用を含むことができる。現在の作動点を推定する段階は、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含むことができる。本方法及び装置は、現在の作動点を一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、ディザ信号を差動発射時間に印加することによって一定エネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、エネルギ誤差を最小にするようにスケールを適応させる段階と、スケーリング係数としてdV/dtを取る段階とを含むことができる。本方法及び装置は、現在の作動点を一定の電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階を含むことができる。レーザシステム作動エネルギの時間に関する微分は、ディザ信号を差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定することができる。レーザシステム作動エネルギの時間に関する微分は、ディザ信号を差動発射時間に印加して、ディザ、レーザ出力パルスエネルギ、及び実差動発射時間を利用してdE/dtを計算することによって推定することもできる。レーザシステム作動エネルギの時間に関する微分は、dE/dV及びdV/dtの積から判断することもできる。望ましい作動点は、レーザシステム効率を最大にするものを含むことができる。
現在はXLA−XXX(1XX、2XX、3XX、その他)シリーズレーザシステムという名称である本出願人の譲渡人のレーザシステムの1つ又はそれよりも多くと共に使用されるような本発明の実施形態の態様と共に使用可能なエネルギタイミングコントローラの作動理論に従って、本出願では、データフロー及び適切なアルゴリズムによるタイミング、並びにアルゴリズム設計自体と共に、例えばエネルギタイミングコントローラ設計、及び例えばエネルギタイミングコントローラが全体的な多室レーザシステムに適合する方法に関連するシステムレベル要件に対して説明する。
以下の頭字語、すなわち、アナログ/デジタル変換器(ADC)、発射制御回路(FCC)、発射制御プロセッサ(FCP)、インターネットサービスルーチン(ISR)、主発振器(MO)、例えば、線狭化を含むことができる主発振電力増幅器(MOPA)又は主発振電力発生器(MOPO)システムにおけるレーザ共振器、(MSD)、光検知器モジュール(PDM)、共振充電器(RC)、信号処理群(SPG)、及びタイミング及びエネルギ制御モジュール(TEM)を本出願において利用する場合がある。
エネルギ及びタイミングコントローラの目的は、レーザが、ある一定の作動パラメータ要件、例えば1500Hzと1875Hzのパルス繰返し数作動の間からのパルスバーストにおける30レーザシステム出力光パルスに対して0.3%、及び1875Hzから4000Hzのパルス繰返し数作動の約16msの期間にわたって0.3%のエネルギ/線量安定性を満たすことを助けることである。このような線量安定性要件は、例えば、従来技術の本出願人の譲渡人の1室レーザシステム、例えば、ELS−6XXX又は7XXXレーザシステム、すなわち、5mJレーザから10mJから15mJのパルスシステムまで変るものの延長線として何らかの定義時間ウィンドウ及び/又はパルス定義数にわたる総合出力における所要精度、及びあらゆる線量安定性要件を満たすのに必要とされるウィンドウ内の選択最小パルス数を表している。線量仕様を保証するウィンドウサイズは、例えば、1500Hzから1875Hzまでの30パルスで一定であるとすることができ、次に、例えば4kHzで64パルスまで線形に増加させることができ、これは、例えば、(a)台形形状の線量ウィンドウを使用することができ、かつ1000回のバーストにわたる最悪の全体ウィンドウ(最大及び最小)の99.7%の順守を必要とする場合があることを含意している。
同時に、このような制御システムは、例えば集積回路リソグラフィスキャナからトリガ信号を受信する時に、例えば外部トリガ信号制御時に適切に作動するためにある一定のタイミング要件を満たさなければならない。すなわち、例えば、「外部トリガから「Light Out」までの時間」約100μsと150μsの間、指定短期ジッタは例えば約±0.1msec、及び約1msecのレーザ間でのジッタ変動、長期的ジッタ変動、例えば1ヵ月ドリフトに対しては、約±10nsecから50nsec程度、例えば「Light Out」から「Sync Out」まで約−500nsから100ns程度、例えば短期ではドリフト/ジッタ約±10nsec、長期ドリフト、例えばチャンバ使用寿命にわたっては約±10nsecである。また、ある一定の他のタイミング要件、例えば発射制御パネル(FCP)に対しては、例えば、(1)エネルギフィードフォワード計算ウィンドウ(パルス受信時から共振充電器(RC)への指令を発射制御回路(FCC)に書き込むべき時までの時間)、約20μs程度、(2)(CSC)フィードフォワード計算ウィンドウ(パルストリガ受信時からタイミング及びエネルギモジュール(TEM))をFCCに書き込むべき時までの時間)、約75μs程度、(3)エネルギフィードバック計算ウィンドウ(TEMからエネルギデータ受信時からRC電圧をFCCに書き込むべき時までの時間)、約200μs、及び(4)CSCフィードフォワード計算ウィンドウ(TEMから受信したタイミングデータがFCCに読み込まれる時からTEMに関するトリガ遅延をFCCに書き込むべき時までの時間)、約180μsを満たすことを必要とすると考えられる。
例示的なシステムアーキテクチャは、例えば、エネルギ及びタイミングコントローラ22とレーザタイミング及びエネルギ制御システム20の他の要素との間の関係を示すことができる例証的なレーザタイミング及びエネルギ制御システム20を示す図1に示すようなものとすることができる。エネルギ及びタイミングコントローラ22は、レーザタイミング及びエネルギ制御システム20がその一部とすることができる発射制御プロセッサ(FCP)上にあるソフトウエアを含むことができる。エネルギ及びタイミングコントローラ22は、発射制御回路(FCC)24を通じてタイミング及びエネルギ制御システム20内のサブシステムの残りと通信することができる。FCC24は、タイミング及びエネルギモジュール(TEM)26、共振充電器(RC)28、及び顧客インタフェース32と通信することができる。
FCC24は、例えば、MO及びPA遅延指令をエネルギ及びタイミング制御システム20からTEM26に通信ライン44で送ることができる。TEM26は、例えば、更にMO及びPA整流子トリガをパルス電力システム30に通信ライン36で送り、例えば、半導体パルス電力モジュール(SSPPM)30内の半導体スイッチング要素(図示せず)を通じて充電コンデンサ(図示せず)の放電を開始することができる。それぞれのトリガは、それぞれのMO及びPAの各々内の電極間のレーザガス媒体を通じてそれぞれの対の電極に供給された電気エネルギのために得られるガス放電を生成する。これは、例えば、それぞれのMO及びPAの各々に対してSSPPM30内のパルス圧縮及び変形要素(図示せず)を電気エネルギが横断する比較的同一の時間遅延の後とすることができる。
ライン44でのMO及びPA遅延指令を使用して、TEM26に基準トリガ、例えば顧客インタフェース32からのトリガ34後にどのくらいでライン36でそれぞれの例えばMO及びPA−SSPPM30にそれぞれのトリガを出すべきかを示すことができる。パルス電力システム30(例えば、MO及びPAの各々に1つあるとすることができる)は、ライン38でMO及びPA−Vcp波形をTEM26に伝達することができる。このような波形をTEM26が使用して、例えば、MO及びPAのそれぞれの1つにおける電極に沿って接続したピークコンデンサVcpの電圧がゼロと交差した時、かつ従ってMO及びPAのそれぞれの1つにおけるレーザガス媒体を通じたそれぞれの放電開始時間を示すMO発射時間及びPA発射時間を計算することができる。TEM26は、例えば、基準トリガに対するMO及びPA−Vcp波形のそれぞれのゼロ交差を測定することができ、かつ例えば1つ又はそれよりも多くの「フォトダイオードモジュール(PDM)」50から収集された例えばエネルギデータと共にこの情報をライン42でFCCに伝達することができる。FCCは、ライン52でエネルギ及びタイミングコントローラから受信した電圧指令をライン40で「共振充電器」28(2つ、例えば、MOのために1つ及びPAのために1つある場合は2つのRC28、すなわち、各パルス電力システムモジュール30に1つあるとすることができる)に中継することができる。FCCは、パルス間隔(ライン36での連続的トリガ間の時間)を計算して、これをライン52でエネルギ及びタイミングコントローラ22に供給することができる。
段階のシーケンスは、エネルギ及びタイミングアルゴリズムを実行する例えば図2に示すようなエネルギ及びタイミングコントローラ22によって実行することができる。エネルギ及びタイミングコントローラは、例えば、ある一定のイベント、例えば2つのイベント、(1)トリガパルスがFCC24を通じて顧客インタフェース32から到着するか、又は(2)エネルギモード又はターゲット電圧/エネルギが変更されるかのいずれかの発生に応答して作動することができる。図2に示すように、例えば、発射制御回路24の発射シーケンスがある。処理は、例えば、ライン34でのトリガパルスの受信で始めることができる。ボックス60で示す割り込みサービスルーチンは、トリガパルス34を処理することができ、かつFCC内のメモリに記憶することができる最終トリガパルスからの時間を検索することができ、かつこの情報で共振充電器28内の共振充電器デバイスマネージャ62を呼び出すことができる。デバイスマネージャ62は、トリガ間の周期を用いて電圧ルックアップテーブルから電圧を調べることができる。電圧ルックアップテーブルは、アルゴリズムのフィードフォワード部分が生成することができる。次に、エネルギサーボ、エネルギターゲット、及びエネルギディザによる電圧への貢献度をFCCにおいてこの値に追加することができ、従って、例えば、指令電圧Vcを共振充電器28の電圧指令の形式でライン40で共振充電器28に伝達し、ピークコンデンサCcpにわたってかつ電極にわたって選択Vを達成するためにそれぞれのSSPPMの単一のSSPPM内の充電コンデンサを充電することができる。2つのRC28がある場合、2つの高電圧指令、すなわち、MOのために1つ及びPAのために1つを計算して伝達することができる。
FCC24は、電圧指令が例えばトリガパルス34の到着のタイミング、例えばバースト間隔又はパルス繰返し数に関連する係数に依存することを可能にするために、トリガパルス34が受信された後まで共振充電器28への電圧信号の伝達を延期させる必要がある場合がある。このような間隔及び/又は比率は、例えばSSPPM内の温度、及び従って選択ピークコンデンサ電圧、及び例えば望ましいレーザ出力エネルギを達成するために必要される充電電圧に影響を与える場合がある。このシーケンス全体は、割り込みレベルで例えばC0の充電を制御するために共振充電器へ例えば電圧指令の移送の20μs期限を満たすことを保証するために行うことができる。
電圧指令が伝達された後、伝達された値を使用して、補正をMO及びPAトリガ遅延に適用することができ、次に、その補正をTEM26に伝達することができ、TEM26の後に次にISR60が出ることができる。レーザが発射した後、TEM26は、新しいエネルギ及びタイミングデータ42をFCC24に送ることができ、エネルギ及びタイミングタスク80を有効にすることができ、エネルギ及びタイミングSPG82は、ブロック解除することができる。タスク80は、SPG82を呼び出すことができ、SPG82は、例えば、メモリ84からこのデータを読み取り、次に、関連のショットデータ92をショット及び判断SPG90に伝達することができる。SPG82は、このエネルギ及びタイミングデータをライン42で使用して、例えば、連続的なショット時の誤差を低減するためにシステムの内部状態を調整するのに使用することができる誤差を計算することができる。新しい電圧ルックアップテーブル66、エネルギサーボ指令、エネルギターゲット、及びエネルギディザは、例えば、エネルギ及びタイミングSPGが計算して共振充電器デバイスマネージャ64に送ることができる。最後に、電圧の関数としてMO及びPA遅延を計算する新しい値を例えばライン101でTEMデバイスマネージャ70に送ることができる。
エネルギ/電圧ターゲット又はエネルギモード変更に関するイベントのシーケンスは、(1)FCC24内の発射制御マネージャ(図示せず)によって変更指令をレーザ制御プロセッサ(LCP)から受信する段階、(2)変更をエネルギ及びタイミングSPG82に送る段階を含むことができる。次に、SPG82は、RCデバイスマネージャ64を例えばライン100で呼び出して、適切な値(エネルギターゲット、エネルギモード、電圧指令)を変更することができる。
エネルギ及びタイミングコントローラ22は、選択アルゴリズムを使用してその論理を実行することができる。アルゴリズムは、例えば、制御を層単位でシステムに適用することができるように層化という概念を採用することができる。各連続的制御層は、先の層の効果を低減することなく、先の層によって直されなかった問題を補正するように設計することができる。
最高の制御レベルでは、例えば2つの制御層、例えばタイミング制御及びエネルギ制御があるとすることができる。タイミング制御は、レーザの効率に大幅にかつ直接的に影響を与える場合があるので、タイミング制御ループは、1次制御ループに指定して最初に閉じることができる。そこで、エネルギループを2次制御ループに指定して、タイミン群の上で閉じることができる。例えば、エネルギループとタイミン群の間で発生するフィードバック相互作用を防止するために、様々な機能をタイミングコントローラに組み込んで、電圧変化の影響を受けないようにすることができる。
タイミング制御ループは、2つの目的、すなわち、最初に例えばVcp交差、tVcpPA−tVcpMOの間の時間を調節することによってMO発射及びPA発射の間の相対的時間を調節すること、次に、TEM基準トリガとPAVcpゼロ交差の間の時間を調節することを念頭に入れて設計することができる。
MO発射とPA発射の間の時間を最適ターゲット近くに保つことによって、例えば、レーザの効率を最大にすることができる。この時のジッタを低減すると、エネルギ変動を低減し、従って、線量制御を改善することができる。Vcpゼロ交差は、信号増幅の変動に対して影響を受ける程度が小さい傾向があるために、例えば、高速フォトダイオード閾値交差の代わりにVcpゼロ交差を用いることができる。
一般的に、ターゲットは、MOVcp交差とPAVcp交差の間の差異を例えば指定ターゲットのナノメートル秒当たり以内(一般的に、例えば、30nsから40ns)、例えば30ns±2nsから3nsに保つこととすることができる。
レーザ同期信号は、TEM26基準トリガの一定の持続時間後に発射することができ、TEM26基準トリガは、顧客トリガ34の一定の持続時間後に発射することができる。従って、基準トリガからPA発射までの時間を調節することは、レーザシステムがトリガと「light」、及び「light out」から「synch out」の要件を満たすことを助ける役目をすることができる。
タイミングコントローラは、4つの層、すなわち、(1)電圧の影響を補正する1次層、(2)温度の影響の電圧補正を調整する2次層、(3)パルス間の変動を補正する3次層、及び(4)dtMOPA(例えば、t+差動MO及び内にPA発射時間、例えば、tVcpPA−tVcpMO、すなわち、Vcpゼロ交差における差異)ターゲットを調節して最適にドリフトを補正する4次層に配置することができる。
cp遅延に対するMOトリガ又はPAトリガ36の変動の発生源は、例えば、パルス長を短縮する飽和可能磁気要素及びステップアップ変圧器を通じて電荷をC0からCp、すなわち、充電コンデンサからピークコンデンサへ移送する際の例えばMO整流子及びPA整流子及び圧縮ヘッドの遅延時間である。これらの遅延は、少なくともおおむねそれぞれのMO−SSPPM及びPA−SSPPMの整流子電気回路及び圧縮ヘッド電気回路への入力時にRC28から充電コンデンサC0に印加される印加電圧に依存する可能性がある。更に、これらの電気回路は完全に適合させることはできないので、2つの電気回路間の差異も電圧で変る(差動20ns)。タイミング制御の1次層は、例えば、測定遅延:充電電圧に対する曲線当て嵌めを利用することによってこの影響を補正する。以下の形式の関数(ここで、Δtは、SSPPMのもの)によって、MO遅延曲線及びPA遅延曲線に対する非常に良好な当て嵌めが得られることが見出されている。
Figure 2009505396
(式1)
ΔtSSPPM=α/V+B+γ/V2を用いた曲線当て嵌めは、実際には若干良好ではないことが見出されており、「trigger out」から「light out」までは、300ボルト時の約6.4μsから1200ボルト時の5.1μsまで変動し、PAは、曲線に沿って各点で約50ns速くなる傾向があるが、実際には、800ボルト時に約66nsから変動して、約850ボルト時に約68nsでピークになり、次に、1200ボルト時に約42nsまで下がる。タイミングコントローラの1次層は、従って、これらのボルトの影響に関する単純な代数的補正とすることができる。
図3は、FCC24内にあるとすることができる1次タイミングコントローラ110の実施例の概略図を示している。1次タイミングコントローラ110は、エネルギ及びタイミングコントローラ22からライン52で電圧指令を取り継いでMO遅延推定ブロック112及びPA遅延推定ブロック114を通過させ、MO及びPAの遅延推定ブロック112、114は、式1を実行して、例えば、MO及びPAの整流子遅延の推定値を取得することができ、次に、これらの値を用いて、図2に概略的に示すように、TEM26による使用されるMO及びPAの遅延指令推定値44を計算することができる。
タイミングコントローラ22の2次層120は、例えば、温度の影響に対してMO及びPAの遅延推定値を補正することができる。レーザシステムが作動する時に、MO及びPAのSSPPMは昇温する。それによって、例えば、一般的に温度が上昇する時にトリガから「light out」までの時間を遅らせて、かつ、依然として電圧が上がる時に遅延が減少して時間遅延に影響を与える可能性がある整流子における例えば電気特性を変えることができる。従って、例えば、SSPPM整流子内の磁気回路が昇温する時にMO及びPAの遅延推定値は、不正確になる可能性がある。
しかし、遅延曲線は、全て酷似の形態であり、実際には、全てx軸及びy軸を適切にずらせた時に単一の曲線になり、従って、以下の形式の式を作動温度範囲にわたるΔtSSPPM遅延の良好な概算値として使用することができ、ここで、δ(T)は、温度依存作動点である。
Figure 2009505396
(式2)
例えば、温度依存SSPPM電圧作動点δがリアルタイムで利用可能である場合、例えば、遅延推定値に温度変化を追跡させることができる。この追跡は、測定遅延と予測遅延との差異を測定して、次に、電圧作動点を調節してこの誤差を全てのショット時に低減することによって達成することができる。
MoOpPoint[k]=MoOpPoint[k−1]+MoOpPointServoGain*MoDelayError[k−1] (式3)
及び
PaOpPoint[k]=PaOpPoint[k−1]+PaOpPointServoGain*PaDelayError[k−1] (式4)
ここで、MoOPPoint及びPaOPPointは、式2のδを置換する。図3に示すように、この2次層120を1次層110に追加する段階は、MO−Opサーボ122及びPA−OPサーボ124を含むことができる。MO−Opサーボは、式3による計算を行って、ショットk−1に関するMO−OP点及びMO遅延誤差[ショットk−1に関する]xMO−OPサーボを判断することができ、同様に、PA−Opサーボ124は、PA−Op点[ショットkに関する]を判断することができる。MO遅延誤差及びPA遅延誤差は、それぞれの加算器130、132において加算することによって判断することができ、加算器130、132は、それぞれ、MO遅延推定値をMO遅延指令に加算して、MO信号に対する基準トリガ及びPAに関する基準トリガを差し引くことができる。
エネルギ及びタイミングコントローラ22において2次層制御120を1次層110に追加する有用な効果は、同じ組の係数をMO及びPAの遅延推定値に使用することができるという点である。本出願人は、従って、異なる整流子に同一係数を用いると、50Vもの電圧変化に対して約5ns未満のMOPAタイミング誤差になると考えている。
2次層を利用して、遅い温度変動に対応することができる。また、例えば、パルス間の変動を処理するために更なる制御層を有することが望ましいと考えられる。3次制御層では、この設計にもう2つのサーボ、すなわち、MOPAServo142及びTltServo144、及び3つの加算器150、152、及び154を追加することができる。これらのサーボ142、144の目的は、dtMOPA及び「トリガからlight」のタイミング誤差をできるだけ迅速に低減することである。MOPAServo142は、MO及びPAのVcpゼロ交差間の相対的時間とターゲットと間の差異を低減する役目をすることができる。
mopaError=dtMOPATarget(refTrigToPaVcp−refTrigToMoVcp) (式5)
mopaAdjust[k]=mopaAdjust[k−1]+gain*mopaError[k−1] (式6)
ここで、refTrigtoPAVcp及びrefTrigtoMOVcpは、例えば、それぞれのMOVcp及びPAvcpゼロ交差を使用して、それぞれのMO及びPAからの基準トリガから「light out」の時間を表示するものである。
できるだけ迅速に大きな誤差を低減するために、利得をより大きい誤差に対する高い方の値に切り換えることができ、例えば、abs(mopaError)>ETmopaServoTreholdであれば、利得=ETMOPAServoGainHighであり、そうでなければ、利得=ETMOPASsevoGainLowである。
TTLサーボは、基準トリガとPA放電の間の時間をできるだけターゲット近くに保持する役目をすることができる。例えば、以下の通りである。
ttlError=refTrigToLightTargetrefTrigToPaVcp (式7)
ttlAdjust[k]=ttlAdjust[k−1]+ETTtlServoGainLow*ttlError[k−1] (式8)
ここで、「refTrigtoLight Target」は、PAの「light out」と基準トリガの間の時間であり、refTriMoVcpは、例えば、MOVcpゼロ交差を用いて、それぞれのMO及びPAに関する基準トリガから「light out」までの時間を示すものである。
条件が変わる時に最適dtMOPAターゲットは、ドリフトする恐れがあり、かつ制御システムは、例えば、最適タイミング値を連続的に推定することによってこれに対応することができる。最適タイミング値は、例えば、2つの段階でコントローラ22において最適タイミング値ユニット160において計算することができる。最初に、MOPA勾配推定器162を使用して、MOPAタイミング差に対するレーザ出力エネルギの感度を推定することができる。推定器160は、Mo遅延指令から差し引くことができるタイミングディザ値を出力することができる。ディザ信号は、正弦波とすることができ、周期、周期間の間隔、すなわち、ディザ間の間隔、ホールドオフ、すなわち、ディザ開始前のバースト内へのショットの数、及び振幅は、設定可能であり、すなわち、固定値をソフトウエアに記憶させることができる(これも、時々更新することができる)。推定器162は、2つの状態変数、例えば、inputCorrelation及びoutputCorrelationを維持することができる。ディザの期間が完了した時、inputCorrelation及びoutputCorrelationを以下の方法で更新することができる。
Figure 2009505396
(式9)
Figure 2009505396
(式10)
ここで、gは、設定可能な利得とすることができ、mopa[k−i]、エネルギ[k−i]、及びディザ[k−i]は、それぞれ、i番目のショットMOPA差異タイミング(dtMOPa、すなわち、t)、シャッタエネルギ測定値、及びディザとすることができる。値Nは、ディザ周期とすることができる。
MOPA勾配は、2つの相関の比率として計算することができる。
mopa slope = outputCorrelation / inputCorrelation 式10a
MOPAターゲットサーボ164は、mopa勾配を何らかの選択値、すなわち、ゼロまで進める役目をすることができる。dtMOPAタイミングサーボ142は、例えば、MOPA勾配推定器が例えば以下に従って更新する時は常に作動することができる。
DtMOPATarget[k]=DtMOPATarget[k−1]+mopa slope[k]*ETMOPATargetServoGainLow
(式11)
MOPA差異時間ターゲット、すなわち、t0(dtMOPATarget 166)は、電力サイクルにわたって持続することができるFCP内の状態変数を成すことができる。例えば、レーザシステムが予備になった時、MOPAターゲットの電流値をデータレジストリ(図示せず?)に書き込むことができる。レーザが再度起動された時、このMOPAターゲットは、レジストリから読み取る上で利用可能であるとすることができる。
図4にブロック図の形式で概略的に示すように、エネルギコントローラ200は、タイミングコントローラ22内では、単一の目的、例えばレーザ出力システム出力光ビームエネルギをできるだけ指定ターゲット値近くに保ち、すなわち、レーザシステムによって供給されるレーザシステム出力光ビームパルスの各パルス内のエネルギレベルをレーザシステム作動のパルス繰返し数に維持するように形成することができる。殆どの場合、このターゲットは、例えば、移動平均エネルギ、すなわち、線量を最小にすることによって実行することができる。しかし、モードによっては、例えば、移動標準偏差、すなわち、シグマを最小にすることを更に強調することができる。
図4に例証したように、エネルギコントローラ200は、例えば、4つの層、(1)エネルギターゲットの変化に対応することができる1次層、(2)ドリフト及びエネルギ移行を補正する2次層、(3)パルス間の変動を調整する3次層、及び(4)電圧に対するエネルギの導関数を推定する4次層に配置することができる。
エネルギ制御システム200は、いくつかのエネルギ制御モード、例えば、(2)出力エネルギ制御:シグマ、内部シグマODC、内部線量、内部線量ODC、外部シグマ、外部シグマODC、外部線量、外部線量ODC、外部電圧又は一定電圧(LELELEnable=真)、(2)線量制御モード:内部線量、内部線量ODC、外部線量、外部線量ODC、(3)シグマ制御モード:内部シグマ、内部シグマODC、外部シグマ、外部シグマODC、(4)内部エネルギモード:内部線量、内部線量ODC、内部シグマ、内部シグマODC、外部電圧又は一定電圧(LELELEnable=真)、(5)外部エネルギモード:外部線量、外部線量ODC、外部シグマ、外部シグマODC、(6)ODCモード:内部線量ODC、外部線量ODC、内部シグマODC、外部シグマODC、(7)非ODCモード:内部線量、外部線量、内部シグマ、外部シグマ、(8)電圧制御:一定高電圧又は外部電圧(LELELEnable=偽)、(9)MO制御:MOエネルギ制御モードをサポートすることができる。このような制御モードは、(1)一定電圧、例えば、固定電圧を出力するためのもの(設定可能なものによって設定することができる)、(2)一定内部線量、例えば、シャッタエネルギ(レーザシステム光出力時のレーザ出力光パルスビームエネルギ、シャッタ)が一定に保たれるように電圧を調整するためのもの、例えば、制御利得は、エネルギ誤差の移動誤差を最小にするように設定することができる、(3)一定内部シグマ、例えば、シャッタエネルギが一定に保たれるように電圧を調整するためのもの、例えば、制御利得は、エネルギ誤差の移動標準偏差の方が強調されるように設定することができる、(4)一定外部線量、顧客エネルギセンサでのエネルギを一定に保たれるように電圧を調整することができるもの、例えば、制御利得は、エネルギ誤差の移動平均を最小にするように設定することができる、(5)一定内部シグマ、顧客エネルギセンサでのエネルギが一定に保たれるように電圧を調整することができるもの、例えば、制御利得は、エネルギ誤差の移動標準偏差の方を強調するように設定することができる、及び(6)外部電圧、例えば、顧客によって要求されるように出力電圧(例えば、集積回路製造フォトリソグラフィスキャナから受信した信号)を指令するための例えばショット間でのものをサポートすることができる。
1次層エネルギ制御層210は、エネルギターゲット敏捷性が得られるように配置することができ、例えば、乗算器212において信号線204で電圧(dV/dE)に対する出力エネルギの導関数の逆数の推定値によってエネルギターゲット信号202を単純にスケーリングして、エネルギフィードフォワード順方向信号214を供給することができる。それによって、例えば、ライン40で制御電圧レベルを迅速に調節して、エネルギターゲット202の変化に対応することができる。例えば、一定エネルギモードにおいては、dV/dE推定値204信号及びエネルギターゲット202信号は、シャッタ/外部エネルギの推定値及びターゲットであることができる。
図2にブロック図の形式で概略的に示すように、エネルギ制御の1次層210は、エネルギターゲット202の一般値、例えば、何らかの選択エネルギ範囲の中間値とすることができるエネルギ基準値202aを差し引いたエネルギターゲット202で実行することができる。次に、結果にdV/dEを例えば増幅器212において掛けて、その結果をデフォルト電圧206と合算して電圧点40を取得することができる。
2次エネルギ制御層220は、例えば、エネルギ移行及びドリフトに対応することができ、例えば、適応フィードフォワードシステムとして配置することができる。2次層220は、エネルギ:電圧曲線が非ゼロy軸切片を有する1次制御法則において固有であるDC誤差を補正する役目をすることができる。2次層220は、例えば、バースト内の最初の数パルスの電圧指令を変えて、例えば、バースト相関誤差を補正することができる。2次層220は、一定の出力エネルギモードで適用することができる。MOエネルギ制御においては、フィードフォワードを常時ゼロに設定することができる。
2次層においては、加算器222においてエネルギターゲット202を測定エネルギ信号52から差し引いて、例えば、新しい測定結果が利用可能である時、例えば、以下の式に従ってエネルギ誤差信号224を生成することができる。
energyerror[k]=measuredenergy[k]energytarget[k] (式12)
このエネルギ誤差信号224は、乗算器226においてdV/dE信号204をスケーリングし、同等のvoltageError信号228に変換し、次に、voltageError信号228を使用して、適応フィードフォワード回路230によって適用された電圧波形を調節してエネルギフィードフォワード信号232を加算器240に供給することができ、加算器240は、1次層コントローラ210内の乗算器212からenergyForword信号214を受信する。以下の式を使用することができる。
voltageError[k]=dvde[k]*energyError[k]
(式13)
F[i,k]=F[i−1,k]+voltage error[k]*FF
(式14)
式14は、例えば、前回バーストでの例えば誤差に基づくバーストに対して電圧に対するエネルギフィードフォワード更新のために使用することができ、F[i、k]は、i回目のバーストのk回目のショット時に印加されたエネルギフィードフォワード電圧であり、KFFは、適応利得である。特殊な場合には、例えば、発射されたばかりのショットがETEnergyFFInversionSizeを超えた時に発生する恐れがあり、その場合、最終値は、新しいバーストが始まるまで単に繰返して続ける場合がある。
レーザシステムにおいて発生すると注目した現象は、効率に及ぼすレーザ発射の影響である。図7は、先に参照した種類のレーザシステムの一般的な応答、及び例えば電圧モードにおける発射を示している。レーザが発射し続ける時に、この場合の効率が増大する。例えば、レーザ出力光パルスビームが十分な期間にわたって発射を停止した場合、効率は、図7に示すようにバースト開始時のものと類似の値に戻る可能性がある。停止時間が短いほどレーザシステムは、上述のバースト開始時の効率よりも大きい何らかの値に戻る可能性がある。
実施例によって図7で示すものが含意することは、例えば、バースト開始に関する所要のDCオフセットは、前回バーストの長さ(及び繰返し数)及びバースト間の間隔に依存する可能性があるという点である。頻発することであるが、バースト長さ及び繰返し数があまり変動しない傾向があるが、いくつかのバースト間の間隔が異なる時期に使用される場合がある。例えば、1つの値は、例えば、集積回路製造に使用されるスキャナにおいてレーザシステムからの光に露光されているウェーハ上のダイ間で変わる時に発生する場合がある。別の値は、ウェーハ間で発生する場合があり、更に、第3の値は、多くのウェーハを保持するカセット間で発生する可能性がある。従って、バースト時に印加される初期電圧を少なくともおおむねバースト間の間隔又は所定のウィンドウサイズにわたる負荷サイクル、又はその両方に依存させることが重要であろう。また、バースト中の第1のパルスが発射された後、システムは、対応する電圧を記憶することができ、かつ例えばバースト内で全ての後続電圧に追加することができる。それによって第1のパルス補正に関連したDCオフセットが有効にバースト中の全てのパルスに追加される。
望ましい挙動は、例えば固定バースト間隔で式14が適用されることとすることができる。しかし、バースト間隔が変わった時、例えば異なる組のビンを使用することができる。
Figure 2009505396
(式14a)
ここで、iは、バースト番号であり、kは、ショット番号であり、bは、例えば、選択可能なバースト間隔ビンである。一般的に、例えば、0.35秒未満のバースト間隔に使用される1つのビン、3.5秒から4.5秒に別のビン、4.5秒を超える間隔に第3のビンがある。
以下のような更新論理を使用することができると考えられる。
Figure 2009505396
(式14b)
ここで、ev[i、k]は、電圧誤差である。bが一定のままである時、式14bは、所望通りに式14に戻る。
組み込むことができる別の効果は、バースト移行に及ぼすパルス繰返し数の効果である。図8は、パルス繰返し数範囲、290Hzから550Hz、291Hzから1050Hz、292Hzから1550 Hz、293Hzから2050Hz、294Hzから2550Hz、295Hzから3050Hz及び296Hzから3550Hzに関していくつかのバーストにわたって平均化されたエネルギデータを示している。図で分るように、パルスバーストの前部での移行は、繰返し数が変わる時に急進的に変る。この挙動は、例えば、異なる繰返し数範囲に対して別々の変換波形、例えば、バースト中の第1のパルスに対しては、
energyFeedForward=firstPulseOutput=firstPulseWaveform
であり、その後のパルスに対しては、以下を含むことによって対応することができる。
Figure 2009505396
(式14c)
電圧がレールに衝突するようなある一定の場合には、フィードフォワードは、適合し続けることができる。フィードフォワードアルゴリズム(firstpulsewaveform及び波形)における状態変数は、サーボワインドアップとして公知の現象に拘束されずに成長し続けることができる。これを制限するために、論理をフィードフォワードアルゴリズム内で実行することができる。以下の論理を14bの後に適用することができる。
Figure 2009505396
(式14d)
ここで、演算子sat(a、b、c)は、飽和演算子である。
Figure 2009505396
(式14e)
3次エネルギ制御層250を使用して、例えば、パルス間の変動を説明することができ、これは、例えばエネルギサーボ252の形態とすることができる。エネルギサーボ252を使用して、例えば、パルス単位で電圧に補正を行うことができる。エネルギサーボは、voltageError信号228を受信することができ、このvoltageError信号228を使用して、補正信号254を供給する役目をすることができ、補正信号254を直接に加算器240における印加電圧出力信号40に追加することができ、かつ例えばvoltageError信号228に対する入力の一部に対しても例えば入力262加算器260内のvoltageError信号228(マイナス加算)から適応フィードフォワードユニット230内へのEnergyFeedForward信号232の形成のためのユニット230への入力に向けて差し引くことによるとすることができる。これを利用して、例えば、エネルギサーボ252が適応フィードフォワード回路230の挙動と緩衝するのを防止することができ、例えば、適応フィードフォワード回路230に使用される誤差信号262は、エネルギサーボ補正信号254を差し引いたvoltageError信号228であり、従って、例えば、エネルギサーボ補正信号254は、そのアルゴリズムを実行する際には適応フィードフォワード回路230には観察不可能になる。次に、daptError信号262は、例えば、以下の式によって得ることができる。
adaptError=voltageErrorenergyServo
(式15)
エネルギサーボ252は、積分、積分平方フィードバックを採用することができる。
Figure 2009505396
(式15a)
ここで、K1は、積分利得であり、K2はI−平方利得であり、u[k]はサーボ出力、x[k]は付加的なサーボ状態、ev[k]は電圧誤差である。
例えば一定の出力エネルギモードにおいて、エネルギサーボ252は、例えば全てのバーストの第1のバースト時にリセットすることができる。これを利用して、確実に1つのバースト終了時のDCオフセットが次のバーストの第1のパルスで適用された電圧に影響を与えないようにすることができる。MOエネルギ制御において又はフィードフォワードが無効にされた場合、サーボは、バーストの第1のパルス時にリセットされない場合がある。状態がリセットされた時、両方の状態変数をゼロに設定することができる。フィードフォワードと同様に、エネルギサーボもワインドアップに対して保護することができる。例えば、式15aを適用した後、以下の論理を適用することができる。
Figure 2009505396
(式15b)
いくつかのバージョン、例えば、3つのバージョンのエネルギサーボ252を設置することができる。1つは、線量誤差を最小にすることを目的としたものとすることができ(内部及び外部の線量制御モードにおいて使用)別のものは、例えば、エネルギシグマ(内部及び外部のシグマ制御モードで使用)を最小にすることを目的とものとすることができ、第3のものは、例えば、MOエネルギ制御を目的としたものとすることができる。図5は、例えば、線量制御のためのエネルギサーボに関する利得最適化を示している。プロットは、一例として、例えばガウス白色ノイズ外乱に関する開と閉のループ応答の比率を示す(この場合は、エネルギ誤差の適切な概算)を示している。最適低減は、1のコントローラ利得で全てのウィンドウサイズに対して達成される。表されたパルスウィンドウサイズは、280の10パルスウィンドウ、282の20パルスウィンドウ、284の30パルスウィンドウ、及び286の40パルスウィンドウである。
エネルギシグマ制御に対しては、周波数増加を強調することができる。図6は、一例として、幅広い帯域幅外乱に対して開ループMSDの予想値に優る閉ループ(MSD)の予想値を示している。最適利得は、ゼロ時とすることができる。図6は、ガウス白色ノイズ外乱に関する開と閉のループシグマの比率を示している。分析結果から、利得があれば、あらゆるウィンドウサイズに対してシグマを劣化させる傾向があることが分かる。実際には、サーボがドリフトを除外するために一部の利得を使用すべきであるが、一般的に、エネルギシグマの利得は、エネルギ線量制御よりも遥かに低い。
例えば、図4に示すように、エネルギ制御の4次層は、dV/dE推定とすることができる。この層の目的は、例えば、出力部(レーザシステム全体の出力部でのシャッタ)又はMO出力エネルギセンサで例えば望ましいエネルギ変化を生成するための例えばシステムに印加すべき電圧所要量を判断することとすることができる。1室コントローラ、例えば、7XXXに対しては、dE/dVが代わりに推定される。多室レーザシステム、例えばMOPAシステムに対しては、例えばいくつかの割り算を排除するためにその逆を使用することができる。dV/dE推定値204を次に逆数にして、例えば、顧客が取り扱いに熟知している形で顧客データが得られるようにショット記録にdE/dVとして書き込むことができる。
推定器は、以下のように作動することができる。ディザ信号255は、推定器270で生成することができ、ディザ信号255を、例えば、直接に電圧指令出力に追加することができる。ディザ信号255は、正弦波とすることができ、周期、周期間の間隔、ホールドオフ、及び振幅は、設定可能にすることができる。推定器270は、例えば、2つの状態変数、inputCorrelation及びoutputCorrelationを維持することができる。ディザの周期が完了した時、inputCorrelation及びoutputCorrelationを以下のように更新することができる。
Figure 2009505396
(式26)
Figure 2009505396
(式27)
Figure 2009505396
(式28)
Figure 2009505396
(式29)
ここで、gは、例えば、設定可能な利得とすることができ、エネルギ[k−i]、電圧[k−i]、ディザ[k−i]は、i番目の前回のエネルギ測定値、印加電圧、ディザとすることができる。値Nは、ディザ周期とすることができる。ゼロと1の間の値に対しては、inputCorrelation及びoutputCorrelationは、例えば、それぞれのエネルギ/ディザとの真の相関、電圧/ディザとの真の相関のスケーリング推定値とすることができる。式28及び29は、例えば、τ単位だけずらしてディザ信号と共に使用することができる。一般的に、τは、例えば、ディザ周期の約1/4になるように選択することができる。従って、式28及び29を使用して、その相関の虚部を与えることができる。例えば、推定がエネルギを独立した変数として及び電圧を従属変数として処理していることを強調するために、エネルギへの入力及び電圧への出力を参照することを意図的に行うことができる。
利得推定値は、例えば、2つの複素数相関の比率の実部を構成することができる。
Figure 2009505396
(式30)
ここで、2つの利得推定器を制御システム内で使用することができる。例えば、一方は、出力エネルギのためのものであり、一方は、MOエネルギのためのものである。出力エネルギdV/dE推定器250は、例えば、両方の利得推定器に例えばディザ信号を供給することができる。
本発明の実施形態の態様によれば、例えば、多室レーザ上の能動スペクトル制御は、例えば、2つのチャンバの間の差動発射時間を調節することによって達成することができる。これは、dtMOPATargetをレーザ効率を最大にするために調節するのではなく、帯域幅制御を用いて行い、dtMOPATargetの値を判断することができる。それによって、例えば、エネルギ及びタイミング制御に関して2つの根本的な問題が発生する可能性がある。第1の問題は、F2制御アルゴリズムによって引き起こされる場合がある。例えば、本出願人の譲渡人のXLA−1XX、3XX、及び3XXシリーズ多室MOPA及び同様のレーザにおいて利用されるMO−F2注入コントローラにおいては、MOPAタイミング(最適な効率が得られるように調整)及び帯域幅の重み付けの組合せを利用して、例えば、MO注入のタイミング及びサイズを判断することができる。MOPAタイミングを使用して帯域幅を制御すると、これらの値の両方がF2制御に使用不能になる場合がある。F2注入サイズを判断するために、MOPA−Op点という別の根本的な量を必要とする場合がある。別の問題は、例えば、「MOPA Op点」に必要とされる場合があるタイミングディザに関する問題であろう。レーザは、エネルギ:MOPAタイミング曲線のピークから離れて作動している場合があるので、エネルギは、一般的に、差動タイミング、かつ特にタイミングディザの変動に対して遥かに影響を受けやすいと考えられる。従って、本発明の実施形態の態様によれば、例えば、タイミングに対するレーザ効率の導関数に関する情報を提供すると同時に、エネルギに及ぼすタイミングディザの影響を低減する方法を必要とするであろう。
MOPA−op点の選択の目的は、例えば、レーザシステムが作動している時に、例えば最大に効率的なタイミングから離れる「距離」の尺度を与えることとすることができる。MOPA−op点に関する選択は、例えば、いくつかの基本的な要件を満足するように選択することができる。すなわち、MOPA−op点は、例えば、レーザ出力光パルスビームが最大効率が得られる差動タイミングで作動している時に、例えば、ほぼゼロになるように選択することができる。MOPA−op点は、差動タイミングにおいて、例えば、予想作動範囲にわたって単調であるべきである。MOPA−op点は、エネルギターゲットの変化に適度に鈍感なものであるべきである。MOPA−op点は、レーザシステム作動中に推定することができる。
MOPA−op点の第1の選択は、単に、現在の差動発射時間tmopaと基準値、例えば最大効率に対応する値、trefとの差異を用いることとすることができる。MOPA−op点は、単に、以下のようにすることができる。
Figure 2009505396
(式30g)
これは、例えば、上述のMOPA−op点の最初の3つの要件に従うことが分かるが、必ずしも推定可能性要件を満足するとは限らない。trefは、例えば、負荷サイクル、F2注入、又はエネルギ設定値変更によって作動中に変動することを示すことができる。従って、それは、例えば、計算に直接利用可能ではない場合がある。しかし、例えば、ある一定の仮定をエネルギ、電圧、及びタイミングの間の関係に対して行った場合、このMOPA−op点の推定値を導出することができる。この関係に関する適切な概算は、以下のようにすることができる。
Figure 2009505396
(式30h)
ここで、Eは、例えば多室レーザシステム、すなわち、PA又はPOからの出力エネルギ全体であり、Vは、例えば電圧、例えばMOPA又はMOPO構成である一方又は両方のチャンバに関する選択作動電圧であり、この電圧は、簡単なことにタイミング及び他の理由から同じ電圧とすることができ、かつ例えば共振充電器によって例えばMO及びPAの各々のそれぞれの磁気パルス電力システムに供給される電圧の判断によって選択することができ、V0は、例えば電圧オフセットであり、E’は、例えば最大効率時の電圧に対するエネルギの導関数であり、wは、例えばエネルギ:タイミング曲線、又は電圧:タイミング曲線におけるピーク(又は他の極値)の幅を説明するパラメータである。tmopaに対するEの導関数を取ると、以下が得られる。
Figure 2009505396
(式30i)
これらの最後の3つの式を一緒にすると、MOPAOpPointの式が得られる。
Figure 2009505396
(式30j)
例えば、タイミングディザを用いて、MOPAタイミングに対するエネルギの導関数∂E/∂Vtmopaを推定することができ、次に、それをエネルギを測定結果として直接的に利用可能にすることができる。∂E/∂Vtmopaの推定には、何らかのローパスフィルタ処理が必要であると考えられるので、式30jは、収束時間が類似のエネルギ測定値が得られるように修正することができる。
Figure 2009505396
(式30k)
ここで、Eaveは、ローパスフィルタ処理バージョンのエネルギ測定値である。更に、一部の実施例においては、MOPAタイミングに関するエネルギの導関数を推定することはできない場合があり、代わりに、一定のエネルギ時のMOPAタイミングに関する電圧の導関数が利用可能であり、かつ利用することができる。この場合、式は、以下のように修正して使用することができる。
Figure 2009505396
(式30l)
式30k及び30lの構造は、例えば、他のMOPA−op点推定値を形成する方法を示すことができる。両方の場合に、タイミングに対する導関数を使用して、例えばタイミングが最大効率近くである時に例えばゼロであり、かつ例えばMOPAタイミングにおいて単調である測定値を生成することができる。次に、この測定値は、例えばエネルギを分割することによって、例えばエネルギの変化に対して例えば感度を低減することができる、定数、w及びdE/dVは、実際には推定値に関数性を追加するものではなく、従って、除去された場合、MOPA−op点に関するこれらの2つの新しい式が以下のように生じて、望ましいMOPA−op点の判断の実行を反映する。
Figure 2009505396
(式30m)
Figure 2009505396
(式30n)
式30nは、従来技術の本出願人の譲渡人のXLAモデルレーザ制御システムにおいて実行されたものである。
本発明の実施形態の態様によれば、ASCを実行するのに使用することができる基本的アルゴリズムが2つあるとすることができる。第1のアルゴリズムにおいては、例えば、帯域幅制御を利用して、差動タイミングを直接に進めることができ、かつMOPA−op点は、他の場合には、例えば、ガス注入制御に使用することができる。これは、以下のように実行することができ、すなわち、(1)dtMOPATargetを帯域幅誤差の関数として調節し、(2)エネルギ及びタイミング制御アルゴリズムにおいてMOPAOpPointを推定し、(3)MOPAOpPointをターゲット値(ゼロなど)まで進めるようにF2注入を調節する。別のアルゴリズムは、例えば、MOPAOpPointを使用して帯域幅を制御することができる。これは、以下のように実行することができ、すなわち、(1)望ましいMOPAOpPointを帯域幅誤差の関数として調節し、(2)エネルギ及びタイミング制御アルゴリズムにおいてMOPAOpPointを推定し、(3)帯域幅制御の観点から、望ましいMOPAOpPointに向けてMOPAOpPointを進めるようにdTMOPATargetを調節し、(4)MOPAOpPoint又は望ましいMOPAOpPointをターゲット値まで進めるようにF2注入を調節する。前者のアルゴリズムの方が実行しやすいであろう。
図23は、例えば、ASCをサポートするために上述の修正をサポートする修正と共に図3に示すようなタイミングコントローラの多少簡素化した構造を示している。ASCをサポートするために、タイミングコントローラ100は、1)例えば、MOPAタイミングモードがASCに設定された時、例えば帯域幅制御アルゴリズムによって供給されたMOPAターゲットを受け入れ、2)例えば、MOPAタイミングモードがレーザ効率を最大にするように設定された時、例えば、エネルギ及びタイミングアルゴリズムからのdV/dt推定値を用いて、例えば、MOPAターゲットを調節することができるべきである。図14は、例えば、図3のアルゴリズムをASCをサポートするように修正することができる方法を示している。エネルギ信号156は、例えばローパスフィルタ、例えば図11に示すような例えば420において、ローパスフィルタ処理し、例えばガス制御システムによって使用される例えばMOPA−op点を生成するために、エネルギアルゴリズムから、例えばMOPA勾配推定器、例えば図3に示すような164からdV/dt推定値と組み合わせることができる。ASCが有効にされた時、DtMOPATargetは、帯域幅制御アルゴリズムから来るであろう。ASCが無効にされた時、挙動は、最大化効率に戻る可能性がある。これを行うMOPA−op点は、MOPAターゲットサーボ、例えば図3に示す164が使用して、例えば最大に有効な値まで例えばDtMOPATargetを進めることができる。
エネルギコントローラ200を利用して、例えば、2つの目的を達成することができる。第1に、dV/dtmopaの推定、第2に、タイミングディザに対するエネルギ出力の感度を低減することである。これは、例えば、LMS適応フィルタ、例えば、図24においてブロック図で概略的に一例として示す275を使用して達成することができる。図24は、アルゴリズムの修正と共に図4で詳細に示すようなエネルギ制御システムの簡素化バージョンを示している。開ループエネルギ誤差、例えば、エネルギサーボ252の作用を差し引いた電圧誤差の近似値を、例えば、フィルタ275への誤差信号として用いることができる。例えば、図3に示すようなタイミングアルゴリズムにおいて例えばMOPA勾配推定値162からのタイミングディザ信号を基準として使用することができる。フィルタ275は、スケーリングされたバージョンのタイミングディザを生成することができ、スケーリングされたバージョンは、電圧指令に追加された時、タイミングディザ信号の影響を相殺するのに使用することができる信号「timingdithercancellation」を生成する。副次的効果として、LSMフィルタ275を利用してdV/dtmopaを推定することができる。
ディザ相殺電圧を以下のように計算することができる。
Figure 2009505396
(式40)
ここで、Vcancelは相殺電圧、tditherはタイミングディザ、dV/dtmopaは、例えば一定エネルギ時のMOPAタイミングに関する電圧導関数の推定値である。dV/dtmopaは、LMS適応フィルタ式を用いて更新することができる。例えば、以下の通りである。
Figure 2009505396
(式41)
ここで、μは、適応利得であり、εは、開ループエネルギ誤差である。
帯域幅及びF2制御アルゴリズムは、以下のようなものとすることができる。帯域幅制御アルゴリズムは、例えばシステムを例えばターゲット帯域幅値に進めるように、MOPAタイミングを調整することができる。上述のようなレーザシステムにおいては、帯域幅は、増加するMOPAタイミング、すなわち、dtMOPAと共に増加する。従って、帯域幅制御法則は、以下の形を取ることができる。
Figure 2009505396
(式42)
レーザシステムが最大効率が離れすぎるのを防止することが多くの場合に望ましいので、MOPA−op点を使用することがこれを制限する方法であるとすることができる。例えば、MOPA−op点が指定範囲の外側にある場合、以下の論理を用いることができる。MOPAOpPointが最大所望値よりも大きい時、及びMOPAOpPointが最小所望値よりも小さい時に、それぞれ、
Figure 2009505396
(式43)
2制御アルゴリズムは、例えば、MOPA−op点をターゲット値に進めるように、例えば、MO注入を調節するのに使用する必要がある場合がある。MOPA−op点の局所的挙動は、例えば、以下の式によって説明することができる。
Figure 2009505396
(式44)
ここで、uは、MOPA−op点であり、F2は、チャンバ、例えばMOチャンバ内のF2量である。帯域幅制御システムは、帯域幅を一定に保つようにtmopaを調節すると考えられる。
Figure 2009505396
(式45)
この式をdtmopaに用いると、以下が得られる。
Figure 2009505396
(式46)
MOチャンバが注入された時、例えば、最大効率MOPA−op点タイミングが下に移動する恐れがあり、従って、MOPA−op点は、例えばF2注入に対して増大すると考えられる。設計によって、MOPA−op点は、常時、MOPAタイミングと共に増大させることができる。MOPAタイミングを増大させると帯域幅が減少し、F2を増大させると帯域幅が増大する。これを上述の式と一緒にすると、以下を得ることができる。
Figure 2009505396
(式47)
MOPA−op点は、例えば、タイミングが一定の帯域幅を維持するように調節されると、MOF2注入に対して単調に増大させることができる。従って、F2アルゴリズムには、以下の論理を採用することができ、すなわち、MOPA−op点が高すぎる場合、F2注入速度を下げ、MOPA−op点が低すぎる場合には、F2注入速度を上げる。表1は、本発明の実施形態の態様を示す際に使用する符号及び用語を説明するものである。
本発明の実施形態の態様によれば、増強プラント350の概念を含む例えば上述の本出願人の譲渡人のXLAシリーズレーザで使用されるような既存のコントローラの他の形態の追加を本発明の実施形態の態様に従って例えば図13に示すように利用することができる。増強プラント350は、レーザ352、エネルギコントローラ354、及びタイミングコントローラ366を含むことができる。増強プラント350は、例えば、4つの入力、(1)エネルギターゲットE0、(2)電圧ディザ信号Vd、(3)タイミングディザ信号td、及び(4)差動MOPAチャンバ発射時間ターゲットt0を有することができる。
本発明の実施形態の態様によれば、電圧ディザ信号Vdは、例えば、タイミング及びエネルギアルゴリズムの修正によって導入された追加電圧入力として使用することができる。これは、例えばdE/dVを推定するのに使用され、かつ例えば目下説明している本発明の実施形態の態様の説明する内容には明示的に含まれない電圧ディザ信号と同じものではない。増強プラント350の出力は、(1)エネルギ誤差Ee、(2)エネルギ:電圧勾配推定値、∂E/∂V、(3)開ループ電圧誤差Ve、(4)出力エネルギE、(4)測定差動MOPAチャンバ発射時間tとすることができる。レーザ352に印加される電圧は、例えば、電圧ディザ入力Vd及びエネルギコントローラ358らの指令電圧Vcの合計とすることができる。エネルギコントローラ3584は、例えば、Ee、∂E/∂V、Veの推定値を生成することができる。差動MOPA整流子発射指令ta信号は、例えば、タイミングディザ信号td及びタイミングコントローラtcの出力の合計とすることができる。本発明の実施形態の態様によれば、レーザシステム352は、例えば、発射電圧Vc信号及び差動MOPA整流子発射時間ta信号384を入力として取り、例えば、測定エネルギE及びMOPAチャンバ発射時間tを出力として生成することができる。
本発明の実施形態の態様によれば、タイミング制御の更なる態様を用いて、例えば、トリガからlightまでの時間ttlを調整するために、例えば、MO及びPAの整流子発射指令の指令モード部分を調整することができる。コントローラ350のこの部分は、例えば、ここで説明しているエネルギ及びタイミングコントローラ354、356から完全に分離することができるので、明瞭さを期すために図から省略されている。
本発明の実施形態の態様によれば、タイミングコントローラ356は、例えば、所望t0と測定MOPAチャンバ発射差異時間tとの間の誤差に応答して、例えば、指令MOPA整流子発射時間tcを調整することができる。その最も単純な形態においては、タイミングコントローラ356内のタイミングサーボは、個別の積分器とすることができる。
Figure 2009505396
(式48)
ここで、gtは、一定利得とすることができる。例えば、先に一例として示したような本出願人の譲渡人のXLAシリーズレーザシステムの1つ又はそれよりも多くにおいて、本発明の実施形態の態様に従って現在使用されているタイミング制御の更なる強化例は、誤差のサイズに基づく遅延:電圧による整流子に及ぼす影響及び/又は利得スケジューリングの補正とすることができる。本発明の実施形態の態様によれば、タイミングコントローラ356は、例えば、何らかの利得gtによってスケーリングされた先行パルスk−1に対する誤差に基づく次回パルスkに対して、例えば、望ましい差動MOPA整流子発射指令t0及び測定tMOPAチャンバ差動発射時間に基づいてt0を計算することができる。
本発明の実施形態の態様によれば、図8Aに概略的に示すエネルギコントローラ345は、いくつかのレベル、例えば、3つのレベルの制御を採用することができる。第1のレベルにおいては、本発明の実施形態の態様によれば、図8Aに概略的かつブロック図の形式で示すように、例えばエネルギターゲットE0、信号358は、例えば、エネルギ:電圧勾配の推定値∂E/∂Vの逆数、すなわち、dV/dEによってE0エネルギスケーリング増幅器480においてスケーリングすることができる。増幅器480におけるこのスケーリングによって、例えば、指令電圧Vc3624の1つの成分481を生成することができる。本発明の実施形態の態様によれば、これを利用して、例えば、エネルギターゲットE0の大きな変化に対してエネルギ誤差Eeの感度を低減することができる。第2のレベルの制御においては、例えば、エネルギターゲットE0、入力信号358(例えば、遅延装置486において1つのサンプルによって遅延させることができる)と実際の測定エネルギE、入力信号390との間の差異をE0−E信号増幅器482においてフィルタ処理し、例えば関数dV/dEからエネルギ誤差をゼロまで進める傾向がある可能性がある補正信号483を生成することができる。例えば、先に例証的に説明したようなXLAシリーズコントローラの現在の例においては、この制御法則は、例えば、積分−積分平方フィードバックとすることができる。エネルギ誤差Eeを例えばフィルタ処理する前に∂E/∂Vによってスケーリングして、例えばループ利得を一定に保つことができる。第3のレベルの制御は、例えば、バースト間のフィードフォワード制御(図示せず)とすることができる。このコントローラ354は、例えば、逆波形dV/dEを計算することができ、逆波形dV/dEは、例えば、エネルギ移行を補正するために、例えば、バーストの第1の20回程度のショットに対して適用することができる。この波形dV/dEは、バースト間ベースに適応させることができる。
安定した適応が得られるように、フィードバックアルゴリズムでは、除去されたエネルギサーボの効果と共に、例えば開ループ電圧誤差の推定値Ve、信号404を利用することができる。これは、例えば、図15に示す信号Ve404である。このVe信号404の有用な特性は、電圧ディザ、VdからVeへの閉ループ伝達関数は、例えば、エネルギ:電圧勾配∂E/∂Vの推定値の誤差が小さい時にほぼ1とすることができるという点である。∂E/∂Vは、4パルス電圧信号をレーザ電圧Vcに追加して、例えば、エネルギ:電圧感度∂E/∂V信号402の推定値に到達するように、この信号をレーザ入力電圧Vc−Vd及び出力エネルギEと相関付けることによって推定することができる。この推定器は、ここでは、明瞭さを期すために、エネルギコントローラの例えば図13での説明から省くことができる。エネルギコントローラ354は、電圧指令Vc、信号404を計算することができ、信号404は、例えば、測定エネルギEと望ましいエネルギターゲットE0の間の誤差を最小にすることを目的とすることができる。
本出願人の譲渡人の現在のレーザシリーズ、XLA−1XXレーザシステムにおいては、例えば、レーザシステムがMOPAタイミング効率曲線の上部で作動するように、例えば、MOPAタイミングターゲットt0(望ましいMOとPAとの差動放電タイミング)を調節することができる。図16は、例えば一定の電圧、例えばVc時のエネルギ:MOPAタイミングの曲線の実施例を示している。エネルギEは、例えばt=toptである時に最大にすることができ、次に、図示のようにタイミングを変化させてtからの曲線のいずれかの側で最適toptから離れる時に下降する可能性がある。例えば、一般的なエネルギ:差動MOPAチャンバ発射時間の曲線においては、電圧は、例えばMOPAタイミングを変える時に一定に維持することができる。例示的に示す最適差動チャンバ発射時間(例えば、30ns)で最大エネルギ出力を達成することができる。図17は、一例として、例えば、本出願人の譲渡人のXLA−1XXシリーズ多室レーザにおいて上述の現在のMOPAターゲット制御を実行することができる方法を示している。タイミングディザ信号tdは、増強プラント350に対する入力として生成することができる。
このディザ信号tdは、例えばナイキスト周波数で一定の増幅正弦波を有する可能性がある。換言すると、ディザ信号tdは、例えば、一回置きのショット時に正値と負値の間で揺れる可能性がある。エネルギ:タイミング曲線の勾配は、例えば、タイミングディザ信号を例えば差動MOPAチャンバ発射時間t測定値392及び測定出力エネルギE信号390と相関付けて比率∂E/dtを取り、出力信号436を形成することによって推定することができる。この作動を図9に概略的に示している。タイミングターゲットサーボ414は、式36に従って推定MOPA勾配∂E/dt信号436がゼロになるまで、例えばMOPAタイミングターゲットt0値372を「上に向けて」段階処理させることができる例えば非常に単純な制御法則を実行することができる。
Figure 2009505396
(式49)
図17は、例証的にこのコントローラの作用を示している。例えば、本出願人の譲渡人の上述のMOPAレーザシステムにおける例えば現在のMOPAタイミングコントローラの作用においては、上述のように、タイミングディザtd信号374は、例えばレーザコントローラ352に送られる前に、例えば現在の作動点で指令タイミングtc376に適用することができる。ディザ信号tdは、例えば現在の作動点で適用することができ、コントローラ352は、例えばエネルギ:タイミング曲線のピーク部に作動点を移動させる役目をすることができる。このコントローラの352の有用な特性は、例えば、タイミングターゲットt0が収束した時に(例えば、レーザシステムが曲線の上部で作動している)、タイミングディザtdに対する出力エネルギEの感度をゼロにすることができるという点とすることができる。従って、タイミングディザtdの使用は、出力エネルギEの安定性を無視することなく利用することができる。
本発明の実施形態の態様によれば、本発明のシステムは、例えばレーザシステム出力、例えば帯域幅を調整するために、例えばMOPAタイミング曲線のピークから離して作動させることができる。図10は、本発明の実施形態の態様を示している。例えば、エネルギ:タイミング曲線の上部で作動する代わりに、このレーザは、ピークから離れて作動させることができる。本発明の実施形態の態様によれば、本出願人は、ピークから離れる距離が増大すると、レーザシステムから現れる光のスペクトルに及ぼす強い影響がある可能性があることに注目した。従って、本発明の実施形態の態様によれば、例えば、このレーザがピークtoffsetから離れて作動する距離を調節することにより、このレーザシステムの帯域幅出力を制御することができる。
図14は、これを行うように設計されたコントローラを例証的かつ概略的に示している。ピークからの望ましいオフセットtoffsetは、帯域幅制御サーボ412によって計算することができる。この制御サーボの単純な法則は、以下の通りである。
Figure 2009505396
(式50)
ここで、gは、帯域幅誤差の時機を得た低減が得られるように選択された利得である。制御サーボの残りは、例えば、dE/ddtMOPA作動曲線の上のレーザの作動点をこの望ましいオフセットまで進めるように設計することができる。MOPA勾配推定器244は、例えば、本出願人の譲渡人の現在のXLA制御設計と同様に作動し続けることができる。これに加えて、例えば、平均エネルギEave、出力信号434測定値を取得するために、ローパスフィルタ420を測定エネルギE信号390に適用することができる。このフィルタの時間定数は、例えば、MOPA勾配を推定するのに使用されるフィルタ462、472の時間定数に適合させることができる。
曲線の勾配及びエネルギ値を考慮して、dtMOPAタイミング曲線の形状に対していくつかの仮定を行うことにより、ピークからのオフセットを推定することができる。不合理ではないモデルは、以下の形の法則を仮定することである。
Figure 2009505396
(式51)
ここで、Epは、現在の電圧時で発射中にMOPAタイミング曲線のピークで作動すると予測することができるピークエネルギであり、σは、曲線の幅を決める既知のパラメータである。勾配とエネルギの比率は、以下のように表すことができる。
Figure 2009505396
(式52)
従って、「最適MOPAタイミング推定器」424によって実行することができる最適タイミングからのオフセットの推定値は、例えば、以下のように表すことができる。
Figure 2009505396
(式53)
現在タイミング作動点及び最適効率タイミング作動点の間の距離の推定値Δtを用いて、図14のタイミングターゲットサーボ414は、以下の形を取ることができる。
Figure 2009505396
(式54)
このコントローラは、レーザを望ましい作動点にまで進める役目をすることができる。
修正コントローラ408の先の例証的なバージョンの1つの顕著な欠点は、コントローラ408が作動点上に収束した時に、タイミングディザtdの影響がこの時点でレーザ出力エネルギEにおいて容易に観察可能であるということである。この欠点は、例えば図15に示すような例えば修正コントローラ408’の別のバージョンの例証的な概略図に示すように対処することができる。出力エネルギEに及ぼすタイミングディザtdの影響を排除するために、タイミングディザtd信号374を適応フィードフォワードコントローラ452の基準として使用することができる。このコントローラ452の実施形態は、タイミングディザで相関付けられたエネルギ誤差の一部をゼロまで進めるように電圧ディザ信号Vdを調節する誤差信号として推定開ループ電圧誤差Veを使用するLMSアルゴリズムを実施することができると考えられる。
この方式で出力エネルギ内のタイミングディザ信号の影響を相殺するには、エネルギ:タイミング曲線の勾配を推定する若干異なる方法が必要である可能性がある。タイミングディザは、ナイキスト周波数での正弦波とすることができるという点を思い起こされたい。
Figure 2009505396
(式55)
これを相殺するために必要な電圧ディザが、以下の式:
Figure 2009505396
(式56)
によって与えられる場合、それによってMOPAタイミング曲線の勾配の推定値は、エネルギ:電圧勾配推定値によってスケーリングされた2つのディザ信号の振幅の比率によって与えることができる。
Figure 2009505396
(式57)
ここで図13を参照すると、例証的にかつブロック図で増強プラント350が示されており、増強プラント350は、レーザシステムコントローラ352、エネルギコントローラ354、タイミングコントローラ356を含むことができる。レーザシステムコントローラ352は、入力信号382及び384を形成するために以下で説明するように修正された入力Vd及びtdを有することができ、かつ出力として測定エネルギ信号E及び差動MO及びPA発射時間信号tを供給することができる。エネルギコントローラ354には、E0入力信号358及びE信号を供給することができ、加算器370においてVdと組み合わせて入力信号382を形成することができる出力電圧指令Vc信号362を供給することができる。エネルギコントローラ354はまた、出力として、Ec信号400、∂E/∂V信号402、及びVe信号404を供給することができる。
タイミングコントローラ356は、入力としてt0及びtを有し、かつtdと組み合わせて入力信号384を形成することができるtcを出力として供給することができる。
ここで図14を参照すると、本発明の実施形態の態様による修正コントローラ408が例証的にかつ概略ブロック図の形式で示されており、コントローラ408は、増強プラント350とt0生成回路とを含むことができ、t0生成回路は、タイミングディザ信号tdを生成するタイミングディザ発生器410と、帯域幅と望ましい帯域幅の誤差、Δλerrを入力として取ってtoffset、すなわち、望ましいdtMOPA差動時間を生成して、例えば、望ましいΔλを得るためのdtMOPAの変化のグラフ上の各点を表す、例えば、ルックアップテーブルの値に従って測定帯域幅と望ましい帯域幅とのΔλerr差異をゼロさせる帯域幅制御サーボ412とを含むことができる。タイミングオフセットサーボ412とも呼ばれる帯域幅制御サーボ412は、toffset信号432をタイミングターゲットサーボ414に供給することができ、タイミングターゲットサーボ414は、Δt信号438を受信して、例えば、式50に従ってt0信号372を生成することができる。タイミングターゲットサーボ414は、Δt信号438を最適MOPAタイミング推定器424から受信することができ、最適MOPAタイミング推定器424は、∂E/dt信号436をMOPA勾配推定器422から、及びEave出力信号434をローパスフィルタ420から受信することができ、ローパスフィルタ420は、増強プラント350上で、レーザシステムから出る測定エネルギE信号390をローパスフィルタ処理することができる。MOPA勾配推定器422は、同じく図14に示すタイミングディザ発生器410からのタイミングディザ信号tdと共に、t信号392を増強プラント350からEe信号400を増強プラント350から受信して、例えば、式57に従って∂E/dt信号456を計算することができる。最適MOPAタイミング推定器は、所定のエネルギが得られるようにMOとPAの間の最適Δt、すなわち、フィルタ処理Eave信号438を計算し、例えば、帯域幅の望ましい変化に基づいてt00の所望値を計算して、それを選択帯域幅、すなわち、toffset信号432を達成するためにタイミングターゲットサーボ414に供給する。
ここで図15を参照すると、例えば、式56に従って電圧ディザVd信号を計算する適応フィードフォワード回路452と共に、図14に示す要素を含むことができる本発明の実施形態の態様による修正制御システムが示されている。適応フィードフォワード回路452は、タイミングディザ信号tdに従って計算された∂V/∂t出力信号440をMOPA勾配推定器422に供給することができ、MOPA勾配推定器422は、次に、適応フィードフォワード回路452からの∂V/∂t出力信号440に増強プラント350からの∂E/∂V出力信号402を掛けることによって∂E/dt信号436を計算することができる。
ここで図8Aを参照すると、入力E0信号358と、例えばE0信号358がz-1遅延486に1パルスに対して遅延された値Ee=E−E0を取得するために加算器460内で加算された入力測定レーザシステム出力エネルギE信号390とを含むことができるエネルギコントローラ354が、例証的に概略ブロック図の形式で示されている。望ましいレーザ出力エネルギE0信号358をエネルギコントローラE0dV/dEスケーリング増幅器480に供給して電圧指令Vc成分出力信号481を達成することができる。別の指令電圧Vc成分信号483は、出力信号483をエネルギサーボ488に供給するエネルギコントローラE(k)−E0(k−1)からdV/dEスケーリング増幅器482から供給することができる。成分481、482を加算器490内で加算して指令電圧Vc信号362を形成することができる。更に、エネルギサーボ488の出力483aは、例えば、z-1遅延492で遅延させて、加算器494内のエネルギサーボ488への入力から差し引いてエネルギコントローラ354の開ループ電圧誤差Ve信号404を取得することができる。Ee=E(k)−Ee(k−1)信号484は、エネルギコントローラ354からEe出力400を形成することができる。
ここで図18を参照すると、本発明の実施形態の態様によるMOPA勾配推定器422が例証的にかつ概略ブロック図の形式で示されており、MOPA勾配推定器422は、Ee信号390及びtd信号392の入力を受信してローパスフィルタ462に入力を供給する増幅器460を含むことができ、ローパスフィルタ462は、∂E/dt信号436のエネルギ部分464を分割器466に供給することができる。同様に、増幅器470は、入力td信号374とt信号392とを乗算してローパスフィルタ472への入力を形成し、∂E/dt信号436の時間部分474を分割器466に供給して出力∂E/dt信号436を形成することができる。
次に、タイミング制御の目的は、システムを望ましいオフセットまで駆動して、作動曲線上の作動点、及び従って望ましい帯域幅を達成することである。これを行うために、制御システム408は、どのタイミングでピーク作動が得られるかを判断し、次に、例えば、toffsetの現在の値を計算することができる。しかし、レーザはピークから離れて作動しているので、図16に一例として示すエネルギ:タイミング曲線の形状の詳細な知識がなければ、どのタイミングで実際にピーク効率が発生するかを判断することは困難であろう。これは、図16に示す曲線の形状が、例えば、レーザ作動状態(例えば、負荷サイクル、パルス繰返し数、出力エネルギレベルなど)によって変る場合があるということによって更に複雑化されるであろう。しかし、オフセットタイミング情報は、実際には、例えば帯域幅周りのフィードバックループ内で使用することができるので、例えば、オフセットタイミングにおいて単調であるがより容易に測定可能である値を用いることによって安定したアルゴリズムを達成することができる。1つのこのような値は、例えば、以下の量とすることができる。
Figure 2009505396
(式58)
本出願人がタイミング作動点と称しているこの量uは、固定出力エネルギ時のタイミングに対する電圧の導関数:平均エネルギの比率を含むことができる。uは、例えば、図16、図17、及び図10の例えばエネルギ:タイミングピーク周りの広範囲にわたって、例えば、タイミングオフセットにおいて単調であることを示すことができる。更に、例えば、uは、オフセットタイミングtoffsetがゼロの時にゼロであると示すことができる。従って、以下の形式:
Figure 2009505396
(式59)
の制御法則を実行する図11に一例として示すような帯域幅コントローラ408’は、例えば、測定作動点uをu0に向けて進めることであるタイミングコントローラ408’の目的を持つようにすることができ、ここで、u0は、望ましいタイミング作動点である。図11は、これを行うように設計されたコントローラ408’を示している。望ましい作動点u0は、式59に従って帯域幅コントローラ412が計算することができる。コントローラ408の残りは、作動パラメータ、例えばEをこの望ましい作動点まで進めるように設計することができる。
エネルギ:タイミング曲線のピークから離れて作動することに関する問題は、出力エネルギが、エネルギ:タイミング曲線の勾配を推定するのに使用されるタイミングディザ信号に対して遥かに影響を受けやすいという点である。これは、レーザエネルギ安定性に対して悪影響を与える可能性がある。出力エネルギにおいてタイミングディザの影響を排除するために、タイミングディザ信号は、図15及び図11の適応フィードフォワードフィルタ452の基準として使用することができる。図15、図11のコントローラ408、408’内でのこの適応フィードフォワードフィルタ452の具現化は、例えば、タイミングディザと相関付けられたエネルギ誤差の部分を例えばゼロまで進めるために、電圧ディザ信号Vdを調整する誤差信号として推定開ループ電圧誤差Veを使用してアルゴリズム、例えばLMSアルゴリズムを実行することができる。望ましい電圧ディザ信号を生成することに加えて、適応フィードフォワードフィルタ452の作動のこの実施例の副次的効果はまた、適応フィードフォワードフィルタ452を使用して、図11の一定のエネルギ時のタイミングに関する電圧の導関数、すなわち、∂V/∂t|E信号500を推定することができることである。図11の作動点計算ブロック504においてこの項と平均出力エネルギEave、信号434との比率を取って、式44に従ってタイミング作動点uの望ましい測定結果を求めることができる。
次に、測定作動点及び望ましい作動点を用いて、例えば、タイミングターゲットサーボ414において、MOチャンバ及びPAチャンバの望ましい差動発射時間(t0)を計算することができる。このサーボ414は、以下の形式の単純なフィードバック法則を実行することができる。
Figure 2009505396
(式60)
コントローラ408又は408’を使用した上述のタイミング制御の結論は、最大効率が得られるタイミングの値は、他のレーザサブシステムの測定結果としてもはや利用可能ではないということである。この値を使用するシステムは、例えば、F2注入制御システムとすることができる。このシステムの一部のバージョンは、基準最適タイミング値からの測定最適タイミングの導出を用いて、例えば、レーザチャンバの1つ又はそれよりも多い、例えば2室のMOPAレーザシステムのMOチャンバで必要とされるF2レベルを判断することができる。図12は、このようなアーキテクチャ520の実施例を示している。F2コントローラ522は、最適発射時間toffset信号524を入力として取り、この値を用いて注入サイズ信号526を調節することができる。注入サイズ信号526を用いて、レーザシステムチャンバに注入されるフッ素のレベル、及び従って最適発射時間差動に影響を与えるチャンバに含まれたフッ素の量に影響を与えることができる。図19は、先に説明したようなタイミング制御アルゴリズムに対応するためにF2制御を修正することができる方法を示している。
例えば、所定の望ましい帯域幅に関する望ましい作動点が計算される場合、例えば、帯域幅コントローラは、望ましいタイミング作動点u0を計算する。F2コントローラ522は、このターゲットu0を入力として取ることができる。F2コントローラ522は、次に、ターゲット作動点u0を望ましい値まで進めることができるアルゴリズムを実行することができる。例えば、作動点をゼロ又はゼロ以外の何らかの一定の値まで、又は例えばレーザシステム作動効率を最大にする何らかの他の値まで駆動しようとすることができ、従って、レーザが常に選択点で、例えば最大効率で又は少なくとも何らかの望ましい範囲で作動することが保証される。タイミング制御408、408’及び帯域幅制御412は、共に、迅速にシステムを望ましい帯域幅にすることができ、次に、F2制御522は、レーザシステムが選択点で例えば最大効率で作動するようによりゆっくりとガス濃度を調節することができる。
ここで図20を参照すると、一例として、図19に示す本発明の実施形態の態様の詳細が示されている。図20には、一例として、システム530が示されており、F2注入制御システム522は、例えば、補充の間にレーザ353へのF2ガスの注入量を判断して制御し、一方、増強プラント350は、u0及びE、tVcpMO及びtVcpPAを受信して、作動電圧Vと、例えばMOチャンバ内の電極間でのガス放電の時間を決める半導体スイッチを閉路するトリガ信号MOTRIGと、例えばPAチャンバ内の電極間のガス放電の時間を決める半導体スイッチの閉路を判断するトリガ信号PATRIGと、同じく実BWとを生成する。
エネルギタイミング及び制御システムは、本発明の実施形態の態様によれば、短期間であるほど、uを等しいu0まで進める役目をすることができ、長期間であるほど、システムは、フッ素が涸渇する時にガス寿命にわたってu0を移動させて、例えば作動点を変えて望ましいBWを維持するか、又はガス寿命単位で許容帯域幅値の範囲でBWターゲットを移動させることができる。
線狭化シードパルスを第2の利得発生器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含み、第1のレーザシステム部分におけるシードパルスの生成と第2のレーザシステムにおけるレーザ利得媒体の生成との間の差動発射時間の選択が、多部分レーザシステムからのレーザ出力光パルスの帯域幅に影響を与える多部分レーザシステム内の帯域幅を制御する方法及び装置が、本発明の実施形態の態様に従って本出願において開示され、これは、測定帯域幅と帯域幅ターゲットとの関数として差動発射時間を調節する段階と、現在の作動点を推定する段階と、現在の作動点及び望ましい作動点の関数としてハロゲンガス注入を調節する段階とを含むことができることは、当業者によって理解されるであろう。例えば、多部分レーザシステム内のMOとPAの間の差動発射時間は、例えば数ナノ秒以内の少なくとも利用可能な電源及び当業者によって理解されると思われる制御機器の公差内での2つの放電間の選択タイミング差を有するレーザシステムのMOレーザ部分の電極間、及び次にPA(又はPO)部分の電極間での放電のタイミングを制御するように、例えばMOに対する電源内のスイッチ、又は例えばPAに対する電源のための電源内の別のスイッチのそれぞれの閉路を導くエネルギ及びタイミングコントローラによって生成されたタイミング信号の使用によって調節することができる。測定帯域幅は、例えば、先に参照した本出願人の譲渡人の様々な付与済みの特許及び現在特許出願中の特許出願において示すようなこのような測定に関する公知の手法に従って測定することができ、帯域幅ターゲットは、例えば、レーザによって生成されたレーザ出力光パルスを利用する機器、例えば当業技術で公知のような集積回路フォトリソグラフィ装置からの要求帯域幅に応答して、例えばレーザシステムのコントローラによって選択された選択帯域幅を含むことができる。この差は、帯域幅誤差を形成する場合がある。現在の作動点を推定する段階は、レーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能であり、かつ予想作動範囲にわたって差動発射時間に対して単調である関数の使用を含むことができ、例えば、作動点は、例えば、変動する作動パラメータの作動点、例えば一定のエネルギ又は作動エネルギ時の例えば一定の作動電圧時の作動電圧の関数としての差動発射時間の変化の作動点の例えば曲線上にある場合があり、かつ所定のレーザシステム及び/又は個々のレーザ装置に対して経験的に決めることができ、かつ例えば測定レーザシステム作動パラメータに従って定期的に更新することができる。ハロゲンガス注入は、当業技術で公知のように制御することができ、現在の作動点は、本発明の実施形態の態様によれば、このような注入による望ましい作動点に移動させることができる。
望ましい作動点は、ターゲット帯域幅、レーザシステム負荷サイクル及びレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として決めることができる。現在の作動点の推定は、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含む。本方法及び装置は、更に、帯域幅誤差の関数として差動発射時間を調節する段階を含むことができる。本方法及び装置は、例えば、作動電圧:差動タイミング曲線又は作動エネルギ:差動タイミング曲線の極値でレーザシステム効率を最適化するように基準差動タイミングを選択する段階を含むことができる。本方法及び装置は、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を例えば一定の電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び例えば現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、例えば、一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、レーザシステム放電電圧に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の作動点を推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、現在の作動点を(1/E)*dV/dtとして推定する段階を含むことができ、ここで、Eは、レーザシステム出力パルスエネルギ、dV/dtは、例えば、現在の作動点での例えば一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の微分である。
本方法及び装置は、例えば、一定の電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び例えば現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の作動点を推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、関係(1/E)*dE/dtを利用する段階を含む現在の作動点を推定する段階を含むことができ、ここで、Eは、レーザシステム出力パルスエネルギであり、dE/dtは、現在の作動点での一定の電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数である。dE/dtは、ディザ信号を前記差動発射時間に印加し、ディザ、レーザ出力パルスエネルギ、及び実差動発射時間を利用してdE/dtを計算することによって推定することができる。dE/dtは、ディザ信号を差動発射時間に印加し、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定することができる。dE/dtは、dE/dV及びdV/dtの積から判断することもできる。
本方法及び装置は、ディザ信号を差動発射時間に印加することによって一定エネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、エネルギ誤差を最小にするようにスケールを適応させる段階と、スケーリング係数としてdV/dtを取る段階とを含むことができる。このような実施形態による望ましい作動点は、レーザシステム効率を最大にする作動点を含むことができる。本方法及び装置は、現在の作動点と望ましい作動点の間の差異の関数としてハロゲンガス注入サイズを調節する段階を含むことができる。
線狭化シードパルスを第2の利得発生器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含み、第1のレーザシステム部分におけるシードパルスの生成と増幅器レーザシステムにおけるレーザ利得媒体の生成の間の差動発射時間の選択が、前記多部分レーザシステムからのレーザ出力光パルスの帯域幅に影響を与える多部分レーザシステム内の帯域幅を制御する方法及び装置が開示され、これは、本発明の実施形態の態様によれば、測定帯域幅とターゲット帯域幅との関数としてターゲット作動点を調節する段階と、現在の作動点を推定する段階と、現在の作動点をターゲット作動点まで進めるために現在の作動点とターゲット作動点の関数として差動発射時間を調節する段階と、現在ターゲット作動点と望ましい作動点の関数としてハロゲンガス注入を調節する段階とを含むことができる。例えば、ターゲット作動点は、制御システムが、例えば帯域幅制御に対応するように設定することができ、一方、望ましい作動点は、例えばシステムが帯域幅制御も維持するシステム作動点を進めるために例えばF2注入制御を利用することができる作動点を選択するように、例えばシステムによって設定することができることは、当業者によって理解されるであろう。
このような実施形態による現在の作動点を推定する段階は、上述のように、予想作動範囲にわたって差動発射時間に対して単調であってレーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能である関数の使用を含むことができる。現在の作動点を推定する段階は、上述のように、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含むことができる。本方法及び装置は、上述のように、一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の作動点を推定する段階を含むことができる。本方法及び装置は、上述のように、ディザ信号を差動発射時間に印加することによって一定のエネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、エネルギ誤差を最小にするようにスケールを適応させる段階と、スケーリング係数としてdV/dtを取る段階とを含むことができる。本方法及び装置は、上述のように、一定の電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び現在の作動点でのレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の作動点を推定する段階を含むことができる。レーザシステム作動エネルギの時間に関する微分は、上述のように、ディザ信号を差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定することができる。レーザシステム作動エネルギの時間に関する微分は、上述のように、ディザ信号を差動発射時間に印加して、ディザ、レーザ出力パルスエネルギ、及び実差動発射時間を利用してdE/dtを計算することによって推定することができる。レーザシステム作動エネルギの時間に関する微分は、上述のように、dE/dVとdV/dtの積から決めることもできる。望ましい作動点は、上述のように、レーザシステム効率を最大にする作動点を含むことができる。
上記で開示した本発明の実施形態の態様は、好ましい実施形態であることのみを意図しており、いかなる点においても本発明の開示内容を限定するものではなく、特に、特定の好ましい実施形態だけに限定するものではないものとすることが当業者によって理解されるであろう。開示した発明の実施形態の開示した態様には、当業者によって理解及び認められるような多くの変更及び修正を行うことができる。特許請求の範囲は、その範囲及び意味において、本発明の実施形態の開示した態様だけではなく、当業者には明らかになると思われる均等物及び他の修正及び変更も包含するものとする。上述の本発明の実施形態の開示して請求した態様に対する変更及び修正に加えて、他のものも実施することができると考えられる。
「35U.S.C.§112」を満足するために必要とされる詳細において本特許出願において説明しかつ例示した「放電タイミングによるMOPAガス放電レーザ帯域幅制御」の実施形態の特定の態様は、上述の実施形態の態様のあらゆる上述の目的、及び上述の実施形態の態様により又はその目的のあらゆる他の理由で又はその目的にために解決すべき問題を完全に達成することができるが、本発明の上述の実施形態のここで説明した態様は、本発明による広義の主題を示しかつ表すことを当業者は理解すべきである。実施形態のここで説明しかつ主張する態様の範囲は、本明細書の教示内容に基づいて当業者に現在明らかであると考えられるか又は明らかになると考えられる他の実施形態を漏れなく包含するものである。本発明の「放電タイミングによるMOPAガス放電レーザ帯域幅制御」の範囲は、単独にかつ完全に特許請求の範囲によってのみ限定され、いかなるものも特許請求の範囲の詳細説明を超えるものではない。単数形でのこのような請求項における要素への言及は、解釈において、明示的に説明していない限り、このような要素が「1つ及び1つのみ」であることを意味するように意図しておらず、かつ意味しないものとし、「1つ又はそれよりも多い」を意味する意図とし、かつ意味するものとする。当業者に公知か又は後で公知になる実施形態の上述の態様の要素のいずれかに対する全ての構造的及び機能的均等物は、引用により本明細書に明示的に組み込まれると共に、特許請求の範囲によって包含されるように意図されている。本明細書及び/又は本出願の請求項に使用され、かつ本明細書及び/又は本出願の請求項に明示的に意味を与えられたあらゆる用語は、このような用語に関するあらゆる辞書上の意味又は他の一般的に使用される意味によらず、その意味を有するものとする。実施形態のいずれかの態様として本明細書で説明した装置又は方法は、それが特許請求の範囲によって包含されるように本出願において開示する実施形態の態様によって解決するように求められる各及び全て問題に対処することを意図しておらず、また必要でもない。本発明の開示内容におけるいかなる要素、構成要素、又は方法段階も、その要素、構成要素、又は方法段階が特許請求の範囲において明示的に詳細に説明されているか否かに関係なく、一般大衆に捧げられることを意図したものではない。特許請求の範囲におけるいかなる請求項の要素も、その要素が「〜のための手段」という語句を使用して明示的に列挙されるか又は方法の請求項の場合にはその要素が「作用」ではなく「段階」として列挙されていない限り、「35U.S.C.§112」第6項の規定に基づいて解釈されないものとする。
多室レーザシステムタイミング及びエネルギ制御に有用な例示的なシステムアーキテクチャの概略ブロック図である。 図4のコントローラの一部の修正バージョンを示す図である。 タイミングコントローラの実施例を例証的に示す概略ブロック図である。 エネルギコントローラの実施例を例証的に示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態の態様によるエネルギサーボに関する利得最適化を示す図である。 同じく利得最適化を示す図である。 一定電圧モードでのレーザシステム発射のエネルギ特性を示す図である。 レーザシステム作動エネルギデータを示す図である。 図4に示すコントローラの一部の修正を示す図である。 図3に示すコントローラの一部の修正を示す図である。 コントローラが例えば最適作動点(例えば、エネルギ出力の最大値での)からのオフセットを作動曲線上の望ましい点まで進めることによって望ましい帯域幅出力が得られる作動曲線の点までレーザシステムの作動を進める例証的な制御システムを示す図17と類似の図である。 本発明の実施形態の態様による多室タイミング及び出力エネルギコントローラを例証的に示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態の態様による短期帯域幅制御と長期帯域幅制御の組合せを示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態の態様による多室レーザ制御システムのいわゆる増強プラントを例証的に示す概略ブロック図である。 多室レーザ制御システムを例証的に示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態の態様による多室タイミング及び出力エネルギコントローラを例証的に示す概略ブロック図である。 多室レーザ制御システムのパラメータ、例えば別のレーザシステム作動パラメータ、例えばdtMOPA値と、別の作動パラメータ、例えば同じパラメータ、例えばdtMOPA値の変形に関する帯域幅との間の例示的な関係を変える多室レーザシステムの作動から生じる出力エネルギに関する作動点曲線の例を示す図である。 曲線上の作動点を1つの作動パラメータ、例えば出力エネルギ最大値まで進めるコントローラによって図16に示すように例えばエネルギ対dtMOPAに対する類似の作動点曲線に従ってレーザシステムを作動する例を示す図である。 dtMOPA曲線勾配推定回路の例を示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態の態様による帯域幅及びレーザガス制御の例証的な例を示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態の態様による帯域幅及びレーザガス制御の例証的な例を示す概略ブロック図である。 負荷サイクルに関する経験的に判断されたデータのプロットを一例として示す図である。 処理の順序を示す図である。 本発明の実施形態の態様による図3のコントローラの修正を概略のブロック図の形式で示す図である。 本発明の実施形態の態様による適応コントローラ部分を概略のブロック図の形式で示す図である。
符号の説明
112 MO遅延推定器
114 PA遅延推定器
122 MO作動点サーボ
124 PA作動点サーボ
142 MOPAサーボ

Claims (87)

  1. 線狭化シードパルスを第2の利得発生器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含む多部分レーザシステムにおいて帯域幅を制御する方法であって、該第1のレーザシステム部分における該シードパルスの発生と該第2のレーザシステム部分におけるレーザ利得媒体の生成との間の差動発射時間の選択が、該多部分レーザシステムからのレーザ出力光パルスの該帯域幅に影響を与え、
    測定帯域幅と帯域幅ターゲットの関数として差動発射時間を調節する段階と、
    現在の作動点を推定する段階と、
    前記現在の作動点に基づいて前記差動発射時間調節を制限する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 現在の作動点及び望ましい作動点の関数としてハロゲンガス注入を調節する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 望ましい作動点が、ターゲット帯域幅、レーザシステム負荷サイクル、及びレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記望ましい作動点は、ターゲット帯域幅、レーザシステム負荷サイクル、及びレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 前記望ましい作動点は、レーザシステム効率を最大にするものを含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. 現在の作動点を推定する前記段階は、レーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能であり、かつ予想作動範囲にわたって差動発射時間に関して単調でもある関数の使用を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 現在の作動点を推定する前記段階は、レーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能であり、かつ予想作動範囲にわたって差動発射時間に関して単調でもある関数の使用を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  8. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、現在の差動発射時間及び基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  9. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、現在の差動発射時間及び基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  10. 基準差動タイミングを選択してレーザシステム効率を最適化する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
  11. 基準差動タイミングを選択してレーザシステム効率を最適化する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
  12. 一定電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
  13. 一定電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
  14. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  15. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
  16. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  17. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
  18. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
  19. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
  20. 一定エネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、レーザシステム放電電圧に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
  21. 一定エネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、レーザシステム放電電圧に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
  22. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
  23. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
  24. 前記現在の作動点を一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数及び該現在の作動点での前記レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  25. 前記現在の作動点を一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数及び該現在の作動点での前記レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  26. 前記現在の作動点を、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギ、かつdV/dtが該現在の作動点における一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の微分である時に(1/E)*dV/dtとして推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  27. 前記現在の作動点を、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギ、かつdV/dtが該現在の作動点における一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の微分である時に(1/E)*dV/dtとして推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
  28. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
  29. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項27に記載の方法。
  30. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  31. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
  32. 前記現在の作動点を一定電圧での差動発射時間に関する前記レーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び該現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  33. 前記現在の作動点を一定電圧での差動発射時間に関する前記レーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び該現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  34. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギであり、かつdE/dtが該現在の作動点における一定電圧での差動発射時間に関する該レーザシステム出力パルスエネルギの導関数である時に関係(1/E)*dE/dtを利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項32に記載の方法。
  35. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギであり、かつdE/dtが該現在の作動点における一定電圧での差動発射時間に関する該レーザシステム出力パルスエネルギの導関数である時に関係(1/E)*dE/dtを利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項33に記載の方法。
  36. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  37. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。
  38. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  39. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。
  40. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項38に記載の方法。
  41. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項39に記載の方法。
  42. 前記差動発射時間を帯域幅誤差の関数として調節する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  43. 前記差動発射時間を帯域幅誤差の関数として調節する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  44. 線狭化シードパルスを第2の利得発生器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含む多部分レーザシステムにおいて帯域幅を制御する方法であって、該第1のレーザシステム部分における該シードパルスの発生と該第2のレーザシステム部分におけるレーザ利得媒体の生成との間の差動発射時間の選択が、該多部分レーザシステムからのレーザ出力光パルスの該帯域幅をもたらし、
    測定帯域幅とターゲット帯域幅の関数としてターゲット作動点を調節する段階と、
    現在の作動点を推定する段階と、
    現在の作動点をターゲット作動点まで進めるために、該現在の作動点及び該ターゲット作動点の関数として差動発射時間を調節する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
  45. 現在の作動点及び望ましい作動点の関数としてハロゲンガス注入を調節する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項44に記載の方法。
  46. 望ましい作動点が、ターゲット帯域幅、レーザシステム負荷サイクル、及びレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項44に記載の方法。
  47. 前記望ましい作動点は、ターゲット帯域幅、レーザシステム負荷サイクル、及びレーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
  48. 前記望ましい作動点は、レーザシステム効率を最大にするものを含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
  49. 現在の作動点を推定する前記段階は、レーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能であり、かつ予想作動範囲にわたって差動発射時間に関して単調でもある関数の使用を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項44に記載の方法。
  50. 現在の作動点を推定する前記段階は、レーザシステム作動パラメータの利用可能な測定値から容易に計算可能又は推定可能であり、かつ予想作動範囲にわたって差動発射時間に関して単調でもある関数の使用を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
  51. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、現在の差動発射時間及び基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項49に記載の方法。
  52. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、現在の差動発射時間及び基準差動発射時間の間の差異を利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項50に記載の方法。
  53. 基準差動タイミングを選択してレーザシステム効率を最適化する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
  54. 基準差動タイミングを選択してレーザシステム効率を最適化する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項52に記載の方法。
  55. 一定電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
  56. 一定電圧での差動発射時間に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項52に記載の方法。
  57. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
  58. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項52に記載の方法。
  59. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項55に記載の方法。
  60. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項56に記載の方法。
  61. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項59に記載の方法。
  62. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。
  63. 一定エネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、レーザシステム放電電圧に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
  64. 一定エネルギでの差動発射時間に関するレーザシステム放電電圧の導関数、レーザシステム放電電圧に関するレーザシステム出力パルスエネルギの導関数、及び前記現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも1つの関数として、現在の差動発射時間と基準差動発射時間の間の前記差異を推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項52に記載の方法。
  65. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項63に記載の方法。
  66. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項64に記載の方法。
  67. 前記現在の作動点を一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数及び該現在の作動点での前記レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項49に記載の方法。
  68. 前記現在の作動点を一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数及び該現在の作動点での前記レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項50に記載の方法。
  69. 前記現在の作動点を、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギ、かつdV/dtが該現在の作動点における一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の微分である時に(1/E)*dV/dtとして推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項67に記載の方法。
  70. 前記現在の作動点を、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギ、かつdV/dtが該現在の作動点における一定エネルギでの差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の微分である時に(1/E)*dV/dtとして推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項68に記載の方法。
  71. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項69に記載の方法。
  72. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項70に記載の方法。
  73. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項67に記載の方法。
  74. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステム放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項68に記載の方法。
  75. 前記現在の作動点を一定電圧での差動発射時間に関する前記レーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び該現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項49に記載の方法。
  76. 前記現在の作動点を一定電圧での差動発射時間に関する前記レーザシステム出力パルスエネルギの導関数及び該現在の作動点での該レーザシステム出力パルスエネルギのうちの少なくとも一方の関数として推定する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項50に記載の方法。
  77. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギであり、かつdE/dtが該現在の作動点における一定電圧での差動発射時間に関する該レーザシステム出力パルスエネルギの導関数である時に関係(1/E)*dE/dtを利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項75に記載の方法。
  78. 前記現在の作動点を推定する前記段階は、Eが前記レーザシステム出力パルスエネルギであり、かつdE/dtが該現在の作動点における一定電圧での差動発射時間に関する該レーザシステム出力パルスエネルギの導関数である時に関係(1/E)*dE/dtを利用する段階を含む、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項76に記載の方法。
  79. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項77に記載の方法。
  80. dE/dtが、ディザ信号を前記差動発射時間に印加して、レーザ出力パルスエネルギ及び実差動発射時間とのディザの相関のそれぞれの比率を取ることによって推定される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項78に記載の方法。
  81. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項77に記載の方法。
  82. dE/dtが、dE/dV及びdV/dtの積から判断される、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項78に記載の方法。
  83. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項81に記載の方法。
  84. ディザ信号を差動発射時間に印加することにより、一定エネルギでの該差動発射時間に関する前記レーザシステムの放電電圧の導関数を推定する段階と、
    前記ディザ信号のスケーリングされたバージョンを電圧に印加する段階と、
    エネルギ誤差を最小にするように前記スケールを適応させる段階と、
    前記スケーリングの係数としてdV/dtを取る段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項82に記載の方法。
  85. 測定帯域幅とターゲット帯域幅の間の誤差の関数として前記ターゲット作動点を調節する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項44に記載の方法。
  86. 線狭化シードパルスを第2の利得発生器レーザシステム部分に供給する第1の線狭化発振器レーザシステム部分を含む多部分レーザシステムにおいて帯域幅を制御するための装置であって、該第1のレーザシステム部分における該シードパルスの発生と該第2のレーザシステム部分におけるレーザ利得媒体の生成との間の差動発射時間の選択が、該多部分レーザシステムからのレーザ出力光パルスの該帯域幅に影響を与え、
    測定帯域幅と帯域幅ターゲットの関数として差動発射時間を調節する差動発射時間調節機構と、
    現在の作動点を推定する現在作動点推定機構と、
    前記現在の作動点に基づいて前記差動発射時間の前記調節を制限する差動発射時間調節機構と、
    を含むことを特徴とする装置。
  87. 現在の作動点及び望ましい作動点の関数としてハロゲンガス注入を調節するハロゲンガス調節機構、
    を更に含むことを特徴とする請求項86に記載の装置。
JP2008526016A 2005-08-09 2006-07-12 放電タイミングによる多室ガス放電レーザの帯域幅制御 Active JP5202315B2 (ja)

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