KR101942326B1 - 2개 챔버 가스 방전 레이저 시스템에서의 고 정확도 가스 주입을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

엑시머 레이저와 같은 2개 챔버 가스 방전 레이저의 레이저 챔버에서 고 정확도 가스 주입을 자동으로 수행하는 시스템 및 방법이 개시된다. 수학적 모델이 주입 후 레이저 챔버에서의 할로겐 가스의 양을 주입 이전에 존재하던 할로겐 가스의 양, 주입된 할로겐 가스의 양, 및 챔버 내에서의 할로겐 가스의 소모율에 연관시킨다. 고정된 양의 할로겐 가스가 최초의 주입에서 챔버로 부가되어 과도 전류(transient)가 진정하도록(settle out)하고, 그 후에 주입될 할로겐 가스의 양은 모델에 따라 주입된 후 원하는 양의 할로겐 가스를 가져오도록 연산된 것이다. 현재 할로겐 가스의 실제 양과 할로겐 가스의 소모율을 업데이트 하기 위해 주입 후에 측정이 이루어진다.

Description

2개 챔버 가스 방전 레이저 시스템에서의 고 정확도 가스 주입을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR HIGH ACCURACY GAS INJECT IN A TWO CHAMBER GAS DISCHARGE LASER SYSTEM}

본 출원은, 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 통합된, 2011년 9월 30일 출원된, "2개 챔버 가스 방전 레이저 시스템에서의 고 정확도 가스 주입을 위한 시스템 및 방법"이라는 제하의 미국 특허 출원 제13/251,181에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 레이저 시스템에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 2개 챔버 마스터 오실레이터-파워 증폭기 엑시머 레이저와 같은 가스 방전 레이저의 챔버로의 반응성 가스의 주입을 수행하는 것에 관한 것이다.

포토리소그래피에서 사용되는 하나의 유형의 가스 방전 레이저는 엑시머 레이저로서 알려져 있다. 엑시머 레이저는 일반적으로 아르곤, 클립톤, 또는 크세논과 같은 불활성 가스, 및 플루오르 또는 염소와 같은 반응성 할로겐 가스의 조합을 이용한다. 엑시머 레이저는 전기 자극, 고압 중 적절한 조건 하에서, 엑시머(불활성 가스 할로겐화물에서는, 엑시플렉스)라고 하는 의사분자(pseudomolecule)가 생성되고, 이는 오직 전력 공급된 상태에서만 탈출하고 자외선 영역에서 레이저 광을 발생시킬 수 있다는 사실로부터 자신의 명칭을 도출한다.

엑시머 레이저는 고 해상도 포토리소그래피 기계에서 폭넓게 사용되며, 따라서 마이크로일렉트로닉 칩의 제조에 요구되는 중요한 기술 중 하나이다. 현재의 최첨단 리소그래피 툴은 각각 248 및 193 나노미터의 정상 파장을 가진 KrF 및 ArF 엑시머 레이저로부터 심 자외선(DUV: Deep Ultraviolet) 광을 이용한다.

엑시머 레이저가 단일 챔버 광원으로 구축되면서, 보다 많은 파워와 감소된 스펙트럼 대역폭을 위한 상충되는 설계 요구는 이러한 단일 챔버 설계에서 성능의 절충을 의미한다. 이러한 설계 절충을 방지하고 성능을 개선하는 하나의 방식은 2개 챔버를 활용하는 것이다. 이는 스펙트럼 대역폭의 기능과 펄스 에너지 생성의 기능의 분리를 허용하고; 각각의 챔버는 2개의 성능 파라미터 중 하나에 최적화된다.

이러한 듀얼-가스-방전-챔버 엑시머 레이저는 대개 마스터-오실레이터-파워 증폭기 또는 "MOPA" 레이저라고 한다. 스펙트럼 대역폭 및 펄스 에너지를 개선하는 것에 추가하여, 효율적인 듀얼 챔버 아키텍처는 MOPA 레이저에서의 소모품 모듈이 단일 챔버 광원에서의 자신의 대응하는 모듈 보다 더 긴 동작 수명에 도달할 수 있도록 한다.

각각의 챔버에서, 광원이 광을 산출하기 위해 자신의 전극을 가로질러 에너지를 방전 시킬 때 ArF 또는 KrF 레이저에서의 할로겐 가스, 플루오르가 공핍된다. 이는 예를 들면 주어진 원하는 펄스 에너지를 생성하기 위해 요구되는 방전 전압이 증가하면서 나타내는 레이저 효율에서의 감소를 가져온다. 방전 전압은 하드웨어의 물리적 구속에 의해 결정되는 상한을 가지기 때문에, 전압이 상기 상한 미만으로 유지되고 레이저가 적절하게 기능하는 것을 지속시키기 위해 손실된 플루오르를 보충하기 위한 단계들이 취해져야 한다.

이를 수행하기 위한 하나의 방법은 충전이라고 하는, 챔버내의 가스의 완전 보충을 가지고 이를 수행하며, 여기서 모든 가스가 교체되는 반면, 레이저는 챔버 내의 가스 내용물을 원하는 믹스, 농도 및 압력으로 복귀 시키기 위해 발사(firing)되지 않는다. 그러나, 충전은 충전 프로세스 동안 레이저가 반드시 꺼져야 하기 때문에 극도로 파괴적(disruptive)이고, 따라서 반도체 웨이퍼의 리소그래픽 노출은 또한 동시에 제어된 방식으로 정지되고, 그런 다음 레이저가 웨이퍼의 부적절한 처리를 방지하기 위해 다시 동작해야하는 때에 재시작되어야 한다. 이러한 이유로, 필수적이지는 않을 지라도 시간 절감을 위해 한번에 양 챔버를 충전하는 것이 일반적이다.

충전을 위한 필요성은 광원 발사 패턴 및 에너지, 광원 모듈의 노후화(age), 당업자에 익숙한 기타의 것을 포함하는, 다수의 복잡하고 대개 예측할 수 없는 변수에 달려있다. 이러한 이유로, 충전은 일반적으로 규칙적인 스케줄로 수행되고, 이는 광원이 자신의 동작 한계에 도달하는 것에 기인하여 광원이 예측되지 않은 중단을 겪지 않도록 보장한다. 이러한 규칙적인 스케줄은 일반적으로 충전 사이의 시간에 매우 보수적인 상한을 제공하여, 저 펄스 사용으로 동작하는 광원의 일부 사용자들이 단순한 스케줄에 의해 제공되는 것 보다 충전 사이에서 현저하게 더 긴 기간 동안 대기할 수 있도록 한다.

쓰루풋과 광원 가용성 증가가 요구되면, 충전하는 동안 광원의 정지를 최소화하도록 하는 노력이 이루어진다. 이를 수행하는 하나의 방식은 전체 충전이 아닌, 주입으로 알려진 챔버 내의 가스의 부분적인 보충을 수행하는 것이다. 레이저가 특정한 파라미터 내에서 계속 동작할 수 있는 한은, 주입을 위해 레이저를 끌 필요가 없고, 따라서 처리는 주입 프로세스 동안 계속될 수 있다.

다수의 종래 방법 및 시스템은, 예를 들면, 주입이 발생해야하는 시기와 주입에 의해 제공될 할로겐 가스의 양을 결정하는 방법을 포함하여, 주입을 관리하기 위해 기술된다. 예를 들면, 본 출원의 양수인의 소유인, 미국특허 제7,741,639 및 7,835,414를 참조하라. 그러나, 지금까지, 마스터 오실레이터와 파워 증폭기 챔버 모두에서의 할로겐 가스 소비를 정확하게 추정하고, 따라서 각각에 대해 주입되어야 하는 가스의 양을 연산하는 것이 어려웠었다.

보다 정확한 주입은 또다른 충전 및/또는 주입이 수행되어야만 하기 이전에 레이저로 하여금 더 긴 시간 동안 동작할 수 있도록 한다. 추가로, 정확한 주입은 레이저 챔버에 대한 후속하는 주입의 연산이 기반을 두는 더 양질의 기준을 제공한다. 따라서, 고 정확도의 가스 농도를 가져오는 방식으로 주입이 수행되는 것이 바람직하다.

엑시머 레이저와 같은 2개 챔버 가스 방전 레이저의 레이저 챔버에서 고 정확도 가스 주입을 자동으로 수행하는 시스템 및 방법이 개시된다. 수학적 모델이 주입 후 레이저 챔버에서의 할로겐 가스의 양을 주입 이전에 존재하던 할로겐 가스의 양, 주입된 할로겐 가스의 양, 및 챔버 내에서의 할로겐 가스의 소모율에 연관시킨다. 고정된 양의 할로겐 가스가 최초의 주입에서 챔버로 부가되어 과도 전류(transient)가 진정하도록(settle out)하고, 그 후에 주입될 할로겐 가스의 양은 모델에 따라 주입된 후 원하는 양의 할로겐 가스를 가져오도록 연산된 것이다. 현재 할로겐 가스의 실제 양과 할로겐 가스의 소모율을 업데이트 하기 위해 주입 후에 측정이 이루어진다.

하나의 실시예에서, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원이 기술되며, 상기 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원은, 각각 할로겐을 구비하는 레이저 매질 가스(lasing medium gas)를 포함하는 레이저 챔버, 및 규칙적인 간격으로 보충 스킴(repenishment scheme)을 실행하는 컨트롤러를 포함하는 가스 보충 시스템을 구비하는 마스터 오실레이터 및 증폭기를 포함하고, 상기 보충 스킴은: 주입 기회 이전에 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양에 기초하여 상기 주입 기회 후의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양과, 상기 주입 기회 동안 상기 챔버에 부가된 할로겐 가스의 양을 모델링하는 것; 제1 번의 주입 기회 후에, 상기 주입 기회 후의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 추정하도록 레이저 광원의 파라미터를 측정하는 것 및 상기 파라미터의 측정에 기초하여 수학적 모델을 업데이트하는 것; 제1 번보다 더 큰 제2 번의 주입 기회에 대해, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버로 주입시키는 것; 및 제2 번의 주입 기회 후에, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 주입 기회후에 원하는 양의 할로겐 가스를 가져올 것으로 예측되는 다량의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버로 주입하는 것;을 포함한다.

또다른 실시예에서, 할로겐을 구비하는 레이저 매질 가스를 함유하는 레이저 챔버를 각각 포함하는 마스터 오실레이터 및 증폭기를 구비한 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법이 기술되며, 상기 방법은: 규칙적인 간격으로 발생하는 복수의 주입 기회를 선택하는 단계; 상기 주입 기회 이전의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양에 기초하여 주입 기회 후의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양과, 상기 주입 기회 동안 상기 챔버에 부가된 할로겐 가스의 양을 모델링하는 단계; 제1 번의 주입 기회 후에, 상기 주입 기회 후의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 추정하도록 레이저 광원의 파라미터를 측정하는 단계 및 상기 파라미터의 측정에 기초하여 수학적 모델을 업데이트하는 단계; 제1 번보다 더 큰 제2 번의 주입 기회에 대해, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버로 주입시키는 단계; 및 제2 번의 주입 기회 후에, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 주입 기회후에 상기 챔버내에 원하는 양의 할로겐 가스를 가져올 것으로 예측되는 다량의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버로 주입하는 단계;를 포함한다.

또 다른 실시예는 내부에서 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구현하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 개시하고, 상기 프로세서는, 할로겐을 구비하는 레이저 매질 가스를 함유하는 레이저 챔버를 각각 포함하는 마스터 오실레이터 및 증폭기를 구비한 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원의 레이저 챔버에 가스를 자동으로 충전시키는 방법을 수행하고, 상기 방법은: 규칙적인 간격으로 발생하는 복수의 주입 기회를 선택하는 단계; 상기 주입 기회 이전의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양에 기초하여 주입 기회 후의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양과, 상기 주입 기회 동안 상기 챔버에 부가된 할로겐 가스의 양을 모델링하는 단계; 제1 번의 주입 기회 후에, 상기 주입 기회 후의 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 추정하도록 레이저 광원의 파라미터를 측정하는 단계 및 상기 파라미터의 측정에 기초하여 수학적 모델을 업데이트하는 단계; 제1 번보다 더 큰 제2 번의 주입 기회에 대해, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버로 주입시키는 단계; 및 제2 번의 주입 기회 후에, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 주입 기회 후에 상기 챔버 내에 원하는 양의 할로겐 가스를 가져올 것으로 예측되는 다량의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버로 주입하는 단계;를 포함한다.

도 1은 하나의 실시예에 따라 MOPA 엑시머 레이저와 같은 듀얼 챔버 가스 레이저용 가스 보충 시스템(100)의 간략한 블록도를 도시한다.
도 2는 종래 기술 및 본 명세서의 하나의 실시예 모두에서 수행될 수 있는 바와 같이, MOPA 엑시머 레이저와 같은 듀얼 챔버 가스 레이저의 챔버 내에서 가스를 보충하는 단일 주입을 도시한다.
도 3은 하나의 실시예에서 챔버 내의 예측된 양의 플루오르를 결정하는 모델을 예시하기 위해, MOPA 엑시머 레이저와 같은 듀얼 챔버 가스 레이저의 챔버 내에서 가스를 보충하는 일련의 주입을 도시한다.
도 4는 업데이트된 데이터가 없는 경우 제1 N 주입 동안 상기 모델에 의해 예측되는 플루오르의 값의 불확실성의 예상된 증가와, 후속하는 M-N 주입 동안 모델을 업데이트시키기 위해 수집된 데이터로서 불확실성이 사용되는 후속하는 감소의 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에서 챔버 내의 예측된 양의 플루오르를 결정하는 모델을 예시하기 위해, MOPA 엑시머 레이저와 같은 듀얼 챔버 가스 레이저의 챔버 내에서 가스를 보충하는 2개의 주입을 도시한다.
도 6은 하나의 실시예에 따라, MOPA 엑시머 레이저와 같은 듀얼 챔버 가스 레이저의 챔버로 주입하는 동안 부가될 플루오르의 양을 판정하는 방법에서의 단계들을 도시하는 간략한 플로우 차트이다.

본 출원서는 이전에 수행된 것 보다 더한 정확도로 할로겐 가스 농도를 조정하는 목적으로 MOPA 엑시머 레이저와 같은 2개 챔버 가스 방전 레이저의 하나 또는 2개 모두의 챔버로 할로겐 가스 주입을 자동으로 수행하는 방법 및 시스템을 기술한다.

본 명세서에 기술된 주입 프로세스는 할로겐 가스의 정확도를 증가시키고 이전의 주입 방법에 연관된 다수의 문제들을 경감 또는 제거할 것이라는 것이 예측된다. 주입 프로세스의 제어는 이전 시간에서의 할로겐 가스의 양, 챔버 내에서의 할로겐 가스 소모율, 주입 이전의 챔버 내의 압력, 및 주입 후의 원하는 압력을 고려하여 원하는 챔버(들)로 부가될 할로겐 가스의 양을 연산하도록 다수의 가용한 신호와 레이저 동작 파라미터 중 하나 이상을 이용하는 모델에 기초한다. 이들 파라미터 중 다수가 규칙적인 간격으로 측정되고 모델이 이 측정에 기초하여 업데이트된다. 프로세스에서 이들 인자들을 허용하고 업데이트함으로써, 현저하게 보다 더 정확한 플루오르 농도 제어가 종래 기술의 프로세스로 하는 것 보다 더 달성된다.

MOPA 엑시머 레이저와 같은 듀얼 챔버 가스 레이저용 가스 충전 시스템(100)의 간략한 블록도가 도 1에 도시된다. MOPA 엑시머 레이저는 레이저 챔버를 포함하는 마스터 오실레이터(102) 및 또한 레이저 챔버를 포함하는 파워 증폭기(104)를 구비한다. 동작시, 마스터 오실레이터(102)는 레이저 빔이 증폭되는 파워 증폭기(104)로 통과되는 제1 레이저 빔(106)을 산출하여, 리소그래피에서 사용하기 위해 스캐너 기계(도시되지 않음)로 출력되는 증폭 레이저 빔(108)을 산출한다.

각각의 레이저 챔버는 가스 혼합물을 포함하고; 예를 들면, 주어진 엑시머 레이저에서 각각의 레이저 챔버는 예를 들면 아르곤, 네온(일반적으로 불활성 가스로 알려짐)과 같은 기타 가스 및 총 압력 P까지 추가하는 상이한 부분 압력하의 가능한 다른 것들과 함께, 예를 들면 플루오르와 같은 할로겐을 함유할 수 있다. 본문에 기술된 원리가 다른 할로겐 가스에도 적용될 수 있지만, 간략화를 위해, 할로겐 가스는 이하 플루오르라고 한다.

가스 병(110 및 112)은 밸브(114)를 통해 마스터 오실레이터(102)와 파워 증폭기(104)로 연결되어, 원하는 때에 가스가 레이저 챔버에서 충전될 수 있도록 한다. 가스 병(110)은 일반적으로 "M1 믹스", "트라이 믹스(tri-mix)", 또는 간단하게 "플루오르"로 알려진 플루오르, 아르곤 및 네온을 포함하는 가스 혼합물을 포함하는 반면, 가스 병(112)은 "M2 믹스", "바이 믹스(bi-mix)" 또는 "불활성 가스"로 알려진, 아르곤, 네온 및/또는 플루오르가 아닌 기타 가스의 혼합물을 포함할 수 있다. 프로세서 또는 논리 회로와 같은 컨트롤러(116)는 하기에 더 기술되는 바와 같은 특정 데이터에 기초하여 병(110 및 112)으로부터 마스터 오실레이터(102) 및 파워 증폭기(104)의 레이저 챔버로 가스를 전달하기 위해 밸브(114)를 작동시킨다.

종래 기술에 공지된 바와 같이, 가스 병(110) 내의 플루오르는 일반적으로 레이저 동작에 요구되는 것 보다 더 높은 특정한 농도를 가지기 때문에, 2개의 가스 병이 요구된다. 원하는 낮은 농도로 플루오르를 마스터 오실레이터(102) 또는 파워 증폭기(104)의 레이저 챔버로 부가하기 위해, 병(110) 내의 가스는 희석되어야 하고, 병(112) 내에 가스를 포함하는 비할로겐이 본 목적에 사용된다.

도시되지 않았지만, 밸브(114)는 일반적으로 각각의 레이저 챔버에 대해 2개의 밸브, 가스가 제1 속도로 각각의 챔버 내로 및 각각의 챔버로부터 이동하도록 하는 "주입" 밸브, 및 가스가 보다 빠른 제2 속도로 각각의 챔버 내로 및 각각의 챔버로부터 이동하도록 하는 "챔버 충전(chamber fill)" 밸브를 포함한다. 추가로, 마스터 오실레이터(102) 및 파워 증폭기(104) 내의 레이저 챔버는 균질한 혼합물이 동작하는 동안 유지되도록 챔버 내에 있는 가스를 혼합하는 블로워(blower)를 포함한다. 블로워는 또한 가스에 열을 부가한다.

상술한 바와 같이, 플루오르가 레이저 동작동안 소모된다. 플루오르 농도에서의 결과적인 감소는 일반적으로 레이저 펄스를 산출하기 위해 요구되는 방전 전압에서의 증가를 가져온다. 추가로, 플루오르 농도에서의 변화는 또한 제1 레이저 빔(106)과 증폭된 레이저 빔(108)의 산출을 가져오는 전기 방전 사이의 지연 시간("dtMOPA")에 영향을 준다.

따라서, 플루오르 농도는 원하는 파라미터 내에서 레이저가 동작하도록 유지시키기 위해 충전되어야 한다. 추가로, 가스 내용물을 고정된 압력에서 각각의 레이저 챔버 내에 유지하는 동안 만족스러운 플루오르 농도가 유지되어야 한다. 다시 말하자면, 이는 때때로 챔버가 퍼징되고 가스가 완전히 교체되는 완전 충전이 아닌, 주입, 즉 챔버 내의 가스의 부분 충전에 의해 수행된다.

완전 충전과 함께, 주입은 일반적으로 고정 간격으로 수행되고, 주입 사이의 경과 시간에 의해, 또는 "샷" 즉 생성된 레이저 펄스의 수에 의해 결정된다. 일부 종래 기술의 시스템에서, 주입은 각각의 챔버 내에서 약 매 1 백만 펄스 후에, 그 챔버에 의해 수행된다. 더 용이한 동작을 위해, 각각의 챔버가 약 각각의 1 백만 펄스 후에 주입을 수신하면서, 파워 증폭기(104)는 마스터 오실레이터(102)가 주입을 수신한 후 약 500,000 펄스에 주입을 수신하고, 그 역을 수행하도록 레이저 챔버로의 주입이 엇갈려 배치된다(stagger). 이러한 주입 타이밍은 예를 들면 본 출원의 양수인이 소유한 미국특허 제7,835,414에 기술된다.

그러나, 완전 충전은 오직 레이저 챔버 내의 모든 가스를 교체시킬 뿐인 반면, 주입은 주로 마지막 충전 또는 주입 이후에 소비되는 플루오르의 양을 대체 하도록 의도된다. 동작하는 동안 소비되는 것은 대부분 플루오르이기 때문에, 마스터 오실레이터와 파워 증폭기 모두에서의 레이저 챔버로의 주입은 플루오르를 포함하지 않은 고정된 양의 M2 믹스와, 챔버에서의 플루오르 농도를 원하는 레벨로 다시 증가시키기에 충분한 플루오르를 포함하는 양의 M1 믹스를 포함할 것이고, 이리하여 소모된 플루오르를 대체할 것이라는 것이 공지되어 있다.

도 2는 종래 기술과 본 명세서에 기술된 방법 및 시스템 모두에서 수행될 수 있는 일반적인 단일 주입을 도시한다. 주입은 마스터 오실레이터 또는 파워 증폭기의 레이저 챔버, 또는 양측 챔버 모두에서 수행될 수 있다. 상기와 같이, 주입이 양측 챔버 모두에 대해 수행되는 경우, 그중 하나는 동시가 아니라 일반적으로 다른 것이 수행된 후에 수행된다.

주어진 주입에서, 플루오르가 충전되는 챔버가 먼저 타겟 압력 P_T에 있는다. 일정 양의 플루오르가 챔버에 추가되고, 상기와 같이, 이는 ΔF로 표기된 일정 양의 M1 믹스를 챔버로 추가함으로써 실제로 수행되고, 그 중 플루오르는 일부이다. ΔF의 추가는 도시된 바와 같이 챔버 압력을 증가시킨다. 이에 후속하여, ΔRG로 표시된 바와 같이, 일정 양의 M2 믹스가 챔버에 부가되어, 챔버에서의 압력을 더 증가시킨다. 일반적으로, ΔRG의 양은 모든 주입에 대해 동일하게 유지되고, M1 주입 ΔF의 양 만이 변경된다.

다시, 상기와 같이, 수식에 있어서의 간략화를 위해, M1 믹스는 간단히 플루오르, 또는 F라고 하고, M2 믹스는 RG("불활성 가스"에 대해)라고 한다. 추가될 원하는 M1 믹스 양, ΔF는, 주입과 추가적인 M2 믹스 ΔRG에 의한 후속하는 희석 이전에 챔버 내에 플루오르가 잔재하는 경우, 챔버 내에서의 원하는 플루오르 농도를 가져올 것이다. M1 및 M2 믹스가 추가되고 원하는 플루오르 농도가 획득되면, 챔버 내에서 가스가 완전히 혼합되도록 허용하기 위해 지연 후에(도 2에서의 포인트 1로부터 2까지의 기간), 플루오르 농도 변화없이, 현재의 혼합 가스가 압력을 감소시키기 위해 일반적으로 타겟 압력 P_T로 다시 챔버로부터 빠져 나간다.(일부 실시예에서, 여기서 같다고 가정할 지라도, 주입 후의 P_T의 값은 주입전의 압력과 같을 필요는 없다)

일반적으로 챔버 내에서 소모된 플루오르의 양을 정확하게 연산하는 것은 어렵고, 이는 따라서 보상하기 위해 추가되어야 하는 M1 믹스 ΔF의 양을 결정하는 것을 어렵게 한다. 주입을 유지관리하기 위한 일부 이전의 노력이, 약 매 30초와 같은 규칙적인 간격에서 측정된 다양한 파라미터에 기초하여 M1 가스 믹스의 양을 연산하면서 고정된 양의 M2 가스 믹스(도 1에서의 가스 병(112)으로부터와 같이)를 이용해왔다. 예를 들면, 일부 경우에, 마스터 오실레이터로의 주입은 단독으로 또는 주로 dtMOPA로부터 연산된 반면, 파워 증폭기로의 주입은 마스터 오실레이터의 에너지 출력 및 방전 전압, 또는 소모된 플루오르에 대한 대체로서 사용되는 일부 기타 파라미터로부터 연산되어 왔다. 그러나, 이러한 파라미터에서의 변화는 일반적으로 실제 플루오르 소모에 대한 열화한 근사이고, 따라서 적절한 크기의 ΔF 주입의 정확한 판정을 가져오지 못한다.

본 출원은 주입 동안 챔버에 추가될 플루오르의 양을 판정하는 개선된 모델을 제공하기 위한 것이다. 도시되는 바와 같이, 모델은 레이저가 작동하면서 가스 농도의 동적 변화에 관한 데이터와 가스 농도와 측정된 데이터의 상관관계를 통합시켜, 플루오르 소모 율과 플루오르 부분 압력의 개선된 추정을 제공한다. 본 문에 기술된 방법은 또한 존재하는 플루오르의 실제 양 및/또는 업데이트된 비율의 소모에 관한 적절한 데이터가 획득되는 경우 각각의 주입 이전에 모델을 업데이트 시키는 것을 제공한다.

도 3은 하나의 실시예에 따라 주입될 플루오르의 원하는 양을 연산하기 위해 본 명세서에 기술된 방법을 이해하는 데에 사용하는 일련의 주입을 도시한다. 수평 축은, 상기와 같이 주입 사이의 시간 간격이 일반적으로 발사된 샷의 수 만큼 균일하게 분리되고, 필수적으로 경과 시간 만큼 분리되지 않을지라도, 샷과 시간 양측 모두를 참조한다.

종래 기술에서와 같이, 충전이 완료되면, 레이저는 동작, 샷 발사, 즉 반도체 웨이퍼를 처리하기 위해 사용될 수 있는 레이저 펄스를 시작하거나, 또는 다시 시작한다. 주입은 정상적으로 도 3에 도시된 바와 같이 지정된 동작 기간 후에 시작할 것이고, 주입 1, 및 연속하여 2, (도시되지 않은 기간 후에) N-1, N, 등으로 순차적으로 넘버링되는 주입으로 언급될 것이다. 다시 종래 기술에서와 같이, 주입은 일반적으로 예를 들면 동작시 레이저에 의해 발사된 매 1백만 샷 후에 주기적으로 발생한다. 주입하는 동안 및 주입 사이에 샷이 발사되면서 웨이퍼의 정상 처리가 발생할 수 있다.

상기와 같이, 모델은 업데이트되지만. 유용한 또는 "양호한" 데이터만 업데이트 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 레이저가 충전 또는 펄스가 생성되지 않은 오랜 중지(pause) 기간 후에 동작을 시작 또는 재시작할 때, 과도 전류(transient) 효과가 발생하는 기간이 있고, 이러한 기간 동안 획득된 임의의 데이터는 레이저의 원하는 동작 조건을 반영하지 못할 수 있다. 후속하는 주입에서 오차가 발생하는 것을 방지하기 위해, 임의의 유형의 데이터 수집 또는 모델 업데이트를 채용하도록 시도하기 전에 이러한 과도 전류 효과가 사멸하고 레이저가 안정적인 상태에서 동작하도록 레이저로 하여금 일부 기간 동안 동작하도록 하는 것이 바람직하다.

과도 전류의 허용은 다수의 방식으로 이루어질 수 있다. 먼저, 레이저가 동작되고 도 3에 도시된 바와 같이 주입 1이 발생할 때까지 주입이 없는 동안 일부 수의 샷의 "연기(holdoff)" 기간(301)이 있을 수 있다. (일부 경우에, 이 기간은 사용자에 의해 조정될 수 있고, 원하는 경우 0으로 설정되어, 주입이 레이저 동작의 시작으로부터 수행되도록 한다)

주입이 수행되지 않을 때, 그러나 주입이 시작된 때, 연기 기간후에 조차, 제1 주입 중 일부는 여전히 과도 전류 효과에 영향을 받아서 종래 기술의 방법 또는 본문에 기술된 모델에서 사용된 파라미터의 임의의 측정치가 유용한 결과를 가져오지 못하게 할 수 있다. 이러한 가능성을 방지하기 위해, 본 명세서에 기술된 방법의 하나의 실시예에서, 연기가 종료하고 주입이 시작되면, 주입의 일부 최초 번호 N으로부터의 데이터는 수집되지 않는다. (대안으로, 데이터는 수집될 수 있지만, 모델을 업데이트 하도록 사용되지 않는다,)

상술한 바와 같이, 모델에 반영된 물리적 프로세스에 관한 일부 불확실성이 있고, 따라서 모델의 계속된 사용은, 데이터가 모델의 현재 상태를 업데이트 하기 위해 사용되지 않는다면, 챔버 내의 가스 농도가 모델에 의해 추정된 것과 현저하게 상이할 수 있는 가능성의 증가를 가져올 수 있다. 이러한 이유에 대해, 안정적 상태의 동작이 획득되면, 일부 기간 동안 데이터를 수집하고 모델을 업데이트하여, 주입하는 동안 부가된 플루오르의 양을 조정하기 위한 모델을 이용하기 전에, 모델과 레이저의 실제 동작의 결과들 사이의 임의의 편차가 감소되도록 한다. 따라서, N 주입 후에 데이터가 더 큰 수 J 주입(즉, J는 N 보다 더 큼)에 대해 수집되는 동안, 주입의 크기는 고정되고, 즉 고정된 양의 M1 믹스, ΔF가 이들 주입 각각에서 부가된다. 이 기간 동안의 적절한 크기의 ΔF는 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 레이저의 이력 동작 데이터에 기초할 수 있다.

N 주입이 발생한 후에, 후속 주입으로부터의 데이터가 모델을 업데이트시키기 위해 수집 및 이용된다. 모델은 그런다음 J 주입이 발생할 때 까지 각각의 주입 후에 업데이트된다. 수집된 데이터에 기초하여 주입될 플루오르의 양을 판정하는 모델의 제1 사용은 따라서 주입 J+1에 대한 것이고, 이전의 J-N 주입에 기초할 것이다.

이러한 실시예에서, 충전후 4개 단계의 동작이 있다는 것이 이해될 것이다. 제1 단계인, 연기 기간에서는, 주입이 없다. 제2 단계에서는, N 고정 주입이 있고 모델을 업데이트하기 위해 데이터가 사용되지 않을 것이다. 제3 단계에서는, J-N 고정 주입이 있고, 모델을 업데이트하기 위해 데이터가 사용될 것이다. 제4 단계에서는, J 주입후에, 주입 크기는 가변이고, 수집된 데이터로부터 업데이트 되면서 모델에 기초한다.

도 3을 다시 참조하여, 충전후에 제1 주입을 고려하라. 충전이 완료될 때, 주입이 발생하기 전에 챔버 내에 일정 양의 플루오르 믹스 F₀과 일정 양의 불활성 가스 RG(kPa에서 측정됨)가 있을 것이다. 상기와 같이, 플루오르는 M1 믹스로부터 나온 것이고, 불활성 가스는 M1 및 M2 모두로부터 나온다. 플루오르의 농도[F]는 따라서 하기와 같이 주어진다:

및

여기서, F₀은 플루오르의 총 양이고, P_T는 챔버내 압력이다.

제1 주입후, 플루오르 F₁의 양(도 3에서의 F₁으로 표기된 포인트에서)은 F₀, 부가된 플루오르 ΔF 및 비플루오르 가스 ΔRG, 및 경과 시간 동안의 플루오르의 소모 값에 기초할 것이다.

본 명세서에 기술된 모델은 그 중에서도 플루오르의 소모율의 추정치를 개선시킴으로써 주입의 정확도를 개선 시키고자 한다. 2개 유형의 플루오르 소비가 있는데, 레이저에 의해 발사된 샷에 기인한 소모 및 통과 시간에 기인한 소모가 있다. 레이저의 샷에 기인한 플루오르 소모율은 ω_f("f"는 발사)로 정의되고, 통과 시간에 기인한 소모율은 ω_nf("nf"는 비발사)로 정의된다.

F₁으로 표기된 포인트에서의 제1 주입 후의 플루오르의 양을 판정하기 위해, 각각의 소모율은 각각 샷 또는 충전 이후 통과한 시간의 양에 의해 곱해진다. 경과 샷, T_REFILL의 측정은 레이저의 발사에 기인한 플루오르의 소모를 판정하기 위해충전 이후에 발사된 샷의 수로 정의되고 ω_t를 가지고 이용된다. 유사하게, 경과 시간 t_REFILL의 측정은 시간에 기인한 플루오르 소모를 판정하기 위해 충전 이후의 클록 시간으로서 정의되고 ω_nt를 가지고 이용된다. 상기와 같이, 샷과 시간 모두가 도 3의 수평 축 상에 도시되고, 따라서 T_REFILL과 t_REFILL이 도 3의 동일한 포인트, 즉 주입 1의 끝에 도시된다. 그러나, 이는 플루오르 소모를 야기하는 다양한 이벤트이고, 그 중 하나는 수분 및 수초에 걸쳐 측정된 통과 시간이고, 다른 하나는 레이저에 의해 발사된 샷의 수이다.

이들 정의를 가지고, F₁이 수식에 의해 주어진다:

이는 기본 모델이다. 그러나, 일부 변형이 가능하다. 예를 들면, 여기서 주입 전후에 타겟 압력 P_T이 동일하다고 가정한다. 다른 실시예에서, 2개의 포인트는 상이한 압력을 가질 수 있으며, 이 경우 분모에서의 P_T의 값은 주입 이전의 챔버 내의 압력이고, 각 괄호(bracket)의 외부의 P_T의 값은 주입 후의 챔버 압력이다. 또한, 간략화를 위해, 모델은 파이프에 잔재하는 가스를 고려하지 않고; 충전 시퀀스에서 이것이 어떻게 수행될 수 있는지 하나의 예시가 본 출원의 양수인이 소유한 미국특허출원 제13/174,484에서 보여진다.

종래 기술에 공지된 바와 같이, 서술된 파라미터 중 다수에 일부 불확실성이 있다. 예를 들면, 소모율 ω_f 및 ω_nf는 특정한 제한 내에서만 공지된다. ω_f의 경우(kP/샷의 단위)에, 상한 및 하한이 공지되지만, 실제 값은 이들 제한 내에서 다수 불확실성이 있고, 또한 가스 수명 동안 변한다. 가스 수명 동안 대략 일정한 경향을 나타낼 지라도, ω_nf의 값은 일정 정도의 확정성으로만 알려진다. F₀의 값 조차도, 충전의 끝에서의 플루오르의 양은 다소 불확실성을 가지는데, 이 불확실성이 작은 것으로 간주될지라도, M1 믹스에서의 플루오르의 양, 탱크 내 압력 등의 정확도에서의 변형과 같은 것에 기인하여, 다소 불확실성을 가진다.

따라서, F₁의 연산된 값은 실제로는 F₀의 추정 값에 기초한 실제 값의 추정치 및 소모율 ω_f 및 ω_nf의 추정치이다. 소모율의 최초 추정치는 이력 데이터 및 외부 플루오르 센서를 이용하는 엔지니어링 테스트로부터 유도된다.

제2 주입 후의 플루오르의 양 F₂는 하기와 같은 모델에 의해 유사하게 주어진다는 것을 볼 수 있다:

그러나, 현재, 모델은 상술한 바와 같이 F₁의 연산 값을 가지고 시작하고, T₁ 및 t₁은 충전으로부터가 아니라, 각각 제1 주입의 끝으로부터 제2 주입의 끝으로의 경과 시간 및 발사된 샷의 수를 나타낸다. 여기서, 다시 챔버 압력 P_T은 제2 주입 전후에 동일하다고 가정되고; 상기와 같이, 다른 실시예에서, 이들 값은 상이할 수 있다. ΔF와 ΔRG의 값은 M 고정 주입 기간 동안 같게 유지한다.

F_k의 각각의 연속 값이 이전의 추정치 F_k-1에 기초한다고 가정되면, 체크 및 교정 없이 각각의 주입 후 플루오르의 양 F_k을 연산하기 위해 반복적으로 모델을 실행시키는 것은 시간에 따라 증가하는 오차를 포함하는 이 추정치를 가져올 수 있다. 이러한 이유에 대해, 고정된 플루오르 주입으로부터 모델에 의해 예측된 양으로 스위칭하기 전의 일정 기간의 시간 동안 수집된 데이터를 가지고 모델을 업데이트하는 것이 바람직할 수 있다.

이는 도 4에 도시되며, 이는 일반적으로 모델에 의해 예측되는 플루오르의 값에서의 불확실성이 최초에는 임의의 업데이트된 데이터가 없는 제1 N 주입 동안 성장할 수 있고, 그런다음 후속하는 J-N 주입 동안 수집된 데이터가 모델을 업데이트하기 위해 사용될 수 있는지가 어떻게 예측되는 지를 도시한다.

임의의 과도 전류를 진정시키기(settle) 위한 보다 많은 시간을 허용하는 것과 더 긴 기간 동안 축적하는 오류 증가 사이에 상충이 있다는 것은 명확할 것이다. 일부 환경에서 10 만큼 작은 값이 N에 대해 충분할 수 있지만, 2자리 숫자로 되어있는(double digit) N에 대한 값, 즉, 처음 몇 십번의 주입이 대부분의 과도 전류를 진정시키고 데이터가 유효화되도록 하기 위한 충분히 긴 기간이라고 간주된다.

J에 대한 값은 모델이 레이저의 정상 동작 조건에 대해 재수렴(reconverge)하도록 충분히 커야하고; 일부 환경에서 30 주입 만큼 낮은 J에 대한 값이 충분할 수 있다고 믿어진다. 당업자는 이들 수가 다양한 이유로 레이저에서 레이저로 변할 수 있고, 예를 들면, 본 방법은 N=10 및 J=30을 가지고 실행되고 불충분한 결과가 획득되는 경우, 상기 값들은 수용가능한 결과가 획득될 때까지 보다 많은 주입이 통과하도록 증가될 수 있다는 것을 인지할 것이다.

J 주입후, 레이저가 자신의 적정한 동작에 대해 수렴되었다고 가정되고, 따라서 F_J의 값은 플루오르의 원하는 양 F_T이 된다고 가정되며; 이 값은 알고리즘에 대해 타겟 값으로서 저장된다. 그런 다음, 모델이 실행될 때, 주어진 주입 k에서 부가될 플루오르의 양 ΔF는 플루오르 양 F_k이 주입 후 F_T와 같게 되도록 연산된 것이다.

상술한 바와 같이, 추정된 값을 정제하고 교체함으로써 모델을 개선시키기 위해 레이저의 동작동안 모델에서의 일부 항(terms)의 실제 값들에 관한 데이터를 수집하는 것이 바람직하다. 하나의 실시예에서, 파라미터 V가 선택되고 측정된다. 하나의 실시예에서, 파워 증폭기 챔버로의 주입을 고려할 때, V는 방전 전압이지만, 마스터 오실레이터 챔버의 경우에, V는 레이저 샷을 생성하는 마스터 오실레이터에서의 전기 방전과 샷을 증폭시키는 파워 증폭기 챔버에서의 후속하는 전기 방전 사이의 지연 시간("dtMOPA")일 수 있다.

일부 실시예에서, V는 중심 파장의 중심에 있는 스펙트럼의 중심 파장의 어느 하나의 측면 상에 포함된 에너지의 특정한 퍼센트의 적분(integral)에 의해 측정될 수 있는 대역폭과 같은 일부 기타 측정치가 될 수 있다. 다른 맥락에서 사용된 하나의 대역폭 측정치는 에너지의 95%의 적분인 것이 일반적이며 E95% 또는 간단하게 E95로서 공지되어있다. 다른 경우에 사용되는 또 다른 파라미터는 예를 들면 각각의 챔버에 대해 솔리드 스테이트 펄스 파워 시스템(SSPPM)의 압축 헤드의 피킹 커패시터(peaking capacitor)와, 챔버들 중 하나의 에너지 출력에서 양 챔버에 인가되는 공통 전압이다. 마스터 오실레이터 챔버에 대해, 이는 E_MO로서 지정된다. 플루오르의 양 또는 소모율을 추정하는 기타 적절한 파라미터 및/또는 파라미터의 조합은 당업자에게 명확할 것이다.

일반적으로 V의 값은 하기의 수학식에 의해 주입 K 이후의 플루오르의 양 F_k에 관련된다:

여기서, T_{SINCE REFILL}은 리필 이후 샷의 총 수이고, 발생한 주입의 수에 관계없이,

는 플루오르 양에 상호관련없는 측정의 컴포넌트이고, h는 적절한 상수이다. 당업자는 어떤 파라미터가 V로서 측정되는지에 따라 적절하게 어떻게 h를 판정할지를 인지할 것이다.

V의 측정은 일반적으로 주입의 끝에서 수행될 것이다. 주입이 끝나면, 모델은 다시 방금 발생한 주입에 대해 실행되지만; 그러나, 현재, 주입의 실제 크기, 즉 ΔF 및 ΔRG는 발사된 실제 샷의 수 T 및 경과 시간 t와 마찬가지로 공지되어 있다. 이력 데이터에 기초하여, 측정된 파라미터 V는 따라서 현재의 플루오르의 실제 양 F 및 발사 소모율 ω_f에 상호연관되어, 모델에서 이들의 값들이 챔버 내의 현재 상태를 보다 정확하게 반영하도록 업데이트될 수 있게 한다.

컴퓨터 제어 시스템에서의 보다 용이한 구현을 위해, F_k의 값을 업데이트하는 것을 포함하는 모델은 하기의 행렬을 이용한 상태 방정식으로서 기입될 수 있다:

여기서,

F_k = 주입 K 후의 플루오르

ΔF_k = 주입된 플루오르의 양

ΔRG = 주입된 불활성 가스의 양

이 모델은 ω_f가 예측치로서 상수이고, 즉, 그것이 어떻게 변할지 최초에는 모르기 때문에 ω_{f, k}가 ω_{f, k-1}과 같고, dv/dt 또한 상수라고 가정한다. 최종 항은 다시 부가적인 잡음으로서 취급되는 잡음 및/또는 교란 벡터(disturbance vector)가 된다.

간략화를 위해 값

이 하기와 같이 정의된다:

그런다음 수학식은 하기와 같이 감소한다:

이들 상태 방정식에 의해 표시된 모델에 대해, "모델 실행(model run)"이라는 용어는 최초 주입 J 동안의 특정한 주입 k에 대한 F_k의 값을 연산하고, 그런 다음 원하는 F_T를 가져올 ΔF_k의 값을 연산하는 것을 의미한다. "모델 업데이트"라는 용어는 F, 또는 ω_f의 실제 값의 더 양호한 추정치를 얻고, 모델에 의해 추정된 값에 비교되는 수집된 데이터를 이용하는 것을 의미한다. 당업자는 수학식 (5)에 의해 표시된 바와 같은 모델에서의 플루오르와 플루오르의 소모율의 추정치의 품질을 개선하기 위해 상기 수학식(3)으로부터 측정치 V를 어떻게 이용하는 지를 이해할 것이다.

따라서, F의 값은 각 주입의 바로 끝에서, 예를 들면 도 3의 포인트 F₁ 및 F₂에서 추정된다고 더 가정되었다. 유사하게, F에 대한 보다 정확한 값을 얻기 위해 의도되는 임의의 측정이 이들 포인트에서 취해질 것이다. 그러나, F의 원하는 값이 획득될 포인트는 주입 사이의 임의의 위치에 있을 수 있고, 여기서 챔버내 압력은 타겟 압력 P_T이고, 요구되는 작은 추가 연산만을 가지고 모델에서의 이 변형을 포함하는 것이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

원하는 경우 원하는 플루오르 주입 ΔF의 연산을 정제시키기 위해 모델 내의 주입 사이의 기간을 포함하는 것이 가능하다. 도 5는 2개의 주입 J 및 J+1을 도시한다. 상기와 같이, 주입 J 전의 모든 주입은 고정된 양의 플루오르를 포함한다. 주입 J의 끝에서, 챔버 내에 일정 양의 플루오르 F_M가 있고, 이 값은 플루오르 타겟 F_T가 된다. 상기 모델을 이용하여, 다음번 주입 후에 타겟 F_T와 동일한 값 F_M+1을 가져와야 하는 ΔF에 대한 값을 연산하는 것이 가능하다.

그러나, 다음번 주입, 즉 J+1이 시작하기 바로 전의 포인트를 고려하라. 이 포인트에서의 플루오르의 양은 도 6에 도시된 바와 같이 주입 후에 플루오르의 양 F_J+1과 구별하도록 F'_J+1로 지정된다. 주입 J의 끝에서 주입 J+1의 시작까지의 시간은 이 기간동안 레이저에 의해 발사된 샷에 대해 T'_J+1로서 지정되고, 경과된 클록 시간에 대해서는 t'_J+1로서 지정된다. 상기와 같이, 이들 모두에 기인한 플루오르 소모가 있다. 그러나, 이 기간 동안, ΔF 또는 ΔRG는 없고, 따라서 모델은 이 기간동안 하기와 같이 플루오르 변화를 감소시킨다:

여기서, ω_{f, M} 및 ω_{nf, M}은 각각 레이저의 발사에 기인한 주입 J후의 업데이트된 소모율 및 경과 시간이고, F_J는 업데이트된 플루오르 값이다. 추가로, T'_J+1 및 t'_J+1 모두, 즉 주입 J 이후의 샷의 수와 경과 시간은 주입 J+1 바로 전에 공지된다.

따라서, 주입 J+1 후에 챔버 내의 플루오르의 양 F_J+1이 타겟 양 F_T이 되도록 하기 위해 주입 J+1 동안 주입될 플루오르의 양 ΔF_J+1을 판정하도록 주입 J+1 바로 직전에 값 F'_J+1을 이용하는 것이 가능하다. 상기 모델로부터, 이는 하기에 의해 주어진다:

여기서, 상기와 같이 F_T는 타겟 플루오르이고 P_T는 타겟 압력이며, T와 t는 각각 주입 동안의 샷의 수 및 경과 시간이다. t는 공지된 값이며, 즉, 주입이 얼마나 오래 걸릴지가 공지된 것이라는 것에 유의하라. 그러나, 발사된 샷의 수인 T는 각각의 주입 동안 변할 수 있다. 따라서, 주입 동안 발사된 샷의 평균 값 T에 대한 과거 주입 데이터로부터 추정이 이루어지고, 이 추정이 본 수학식에서 이용된다.

도 6은 본 명세서에 기술된 바와 같이 주입 동안 레이저의 챔버에 부가될 플루오르의 양을 판정하는 방법(500)에서의 단계들을 예시하는 간략한 플로우 차트이다. 단계(601)에서, 주입을 수행하는 시간이 결정된다. 상기와 같이, 이는 종래 기술에서 공지된 것이고, 일반적으로 레이저의 미리 정해진 수의 샷 후에 수행된다.

단계(602)에서, J 주입이 이미 발생했는지 여부가 판정된다. J 주입이 아직 발생하지 않은 경우, 고정된 양의 플루오르 ΔF가 단계(603)에서 주입된다. J 주입이 이미 발생한 경우, 본문에 기술된 모델이 챔버로 주입되어야 하는 플루오르의 양 ΔF을 판정하기 위해 현재 주입 이전에 단계(604)에서 실행되고, 판정된 플루오르의 양이 단계(605)에서 챔버로 주입된다.

주입이 발생하면, 고정되건 또는 연산되건 간에, 상술한 바와 같이 단계(606)에서 원하는 파라미터 V를 측정함으로써 데이터가 획득된다. 단계(607)에서, 획득된 데이터가 양호한지 그리고 모델을 업데이트 하기 위해 사용될 수 있는지 여부가 판정된다. 데이터가 양호하다고 간주되는 경우, 그 데이터는 사용되지 않는다. 상기와 같이, 데이터가 양호하지 아니면 제1 N 주입에 대해 사용되지 않는다고 가정된다. 하기에 기술된 바와 같이, 데이터가 양호하지 않은 기타 이유가 있을 수 있다.

데이터가 양호하다고 간주되면, 모델이 단계(608)에서 업데이트되고; 상기와 같이 하나의 실시예에서, 모델은 획득된 데이터를 모델로부터의 예측과 비교할 수 있도록 주입 후에 모델을 실행시키는 것을 포함한다. 모델이 업데이트되었건 아니건, 프로세스는 그런다음 다음번 주입을 위한 시간의 판정을 대기하기 위해 단계(601)로 리턴한다.

당업자는 또한 일부 예시에서 데이터가 획득되면 챔버 내의 플루오르의 실제 양이 원하는 양인 F_T로부터 현저하게 변하고, 이러한 경우 단일 주입시 이 변화를 교정하기 위해 시도하는 것이 어렵거나 바람직하지 않을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 이러한 경우, 각각의 주입으로 원하는 F_T로부터의 변화에서의 감소를 가져오는 ΔF에 대한 시퀀스 값은, 일정 수의 주입 동안 원하는 양의 플루오르가 달성될 때까지 연산될 수 있고, 그 후 시스템 및 모델이 본 명세서에 기술된 바와 같이 기능할 수 있다.

레이저가 일부 이유에 대해 오랜 시간 동안 발사를 중단되고 재시작하는 경우, 과도 전류가 다시 발생할 수 있다. 이러한 경우, 마치 레이저가 충전 동작후 시작하는 것 처럼, 동작시 다시 임의의 과도 전류를 진정시키고(settle) 동작 파라미터가 정상 동작에 수렴하도록 데이터가 수집되기 전에 J의 고정된 주입과 더 작은 N 주입의 시퀀스를 반복하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이 상황에서, 충전 후 판정된 타겟을 리셋할 필요는 없고, 재시작후 J 주입이 발생한 후에 충전 후 판정된 값이 유지 및 사용될 수 있다.

상기와 같이, 과도 전류에 기인하여 제1 N 주입으로부터의 임의의 데이터는 모델을 업데이트하는 데에 사용하기에 충분히 양호하지 못하다고 가정된다. 데이터가 본 목적을 위해 수용가능한 것으로 간주될 수 있는 기타 상황이 있을 수 있다. 이를 판정하는 하나의 방식은 하기와 같다.

샷 카운터는 주입 이후 얼마나 많은 샷이 발사되었는지를 보기 위해 주입후 경과된 클록 시간의 정의된 기간으로 체크된다. 샷의 수 T가 일부 최소 수 T_MIN보다 더 크면, 즉, 충분한 샷이 주입의 끝 이후에 발사되면, 데이터의 주입후 수집 및 모델의 업데이트가 수행된다. T가 T_MIN 보다 더 크지 않으면, 샷의 수는 정의된 기간 후에 다시 체크되고; 하나의 실시예에서 샷 카운터는 매 30초 마다 체크한다.

T_MIN이 작은 수의 이 체크 내에 도달되면, 데이터가 수집되고 모델이 업데이트된다. 하나의 실시예에서, T_MIN의 값은 약 3만 내지 5만 샷이고; 이는 데이터 필터를 평균화하는 것을 허용하기에 충분히 큰 수라고 예측되고, 이는 데이터를 펄싱하는 펄스를 수신하고 일반적으로 회복을 위해 매 30초 마다 샘플링된다. 그러나, 도달되기에는 T_MIN에 대해 너무 많은 체크가 소요되는 경우, 즉, 경과 클록 시간이 너무 오래되는 경우, 레이저는 충분히 빠른 속도로 발사하지 않고 노이즈가 임의의 측정을 가져올 수 있기 때문에 데이터는 불량한(bad) 것으로 간주된다. 하나의 실시예에서, T_MIN 샷에 도달하기 위해 수 분 이상이 걸리는 경우, 데이터는 불량으로 간주된다.

시스템이 다음 주입을 위한 시간에 도달하고 양호한 데이터가 획득되지 못한 경우, 모델은 다음 주입에서 부가될 원하는 플루오르의 양을 판정하기 위해 업데이트된 데이터 없이 실행된다. 다음 주입 후, 카운터가 리셋되고 프로세스가 반복된다. 양호한 데이터가 획득된 경우, 모델이 업데이트된다.

J 및 N의 값들이 각각의 챔버에 대해 상이할 수 있을지라도, 본 명세서에 기술된 방법은 어느 하나의 챔버를 가지고 사용될 수 있다. 대안으로, PA 챔버로의 주입은 본 출원의 양수인 소유의 공동계류중인 미국출원번호 제13/098,259에 기술된 바와 같이 고정된 상태를 유지할 수 있고, 본 명세서에 기술된 방법은 MO 챔버에 대해서만 사용된다.

개시된 시스템 및 방법은 다수의 실시예를 참조하여 상기와 같이 설명되었다. 다른 실시예들이 본 개시물에 따라 당업자에 명확할 것이다. 기술된 방법 및 장치의 특정한 양태들은 상기 기술된 실시예들이 아닌 구성 또는 단계들을 이용하여, 또는 상술한 실시예들이 아닌 엘리먼트들과 함께, 또는 상술한 실시예들에 부가하여 용이하게 구현될 수 있다.

예를 들면, 당업자들은, 바람직한 실시예가 마스터 오실레이터-파워 증폭기 멀티-챔버 엑시머 또는 분자 플루오르 가스 방전 레이저 시스템("MOPA")인 반면, 시스템은 또한 마스터 오실레이터-파워 오실레이터("MOPA"), 파워 오실레이터-파워 증폭기("POPA") 또는 파워 오실레이터-파워 오실레이터("POPO") 구성 등과 같은 기타 오실레이터/증폭기 구성을 가지도록 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이 구성의 각각에서, 제1 오실레이터 스테이지의 출력은, 제2 스테이지가 파워 증폭기이거나 또는 파워 오실레이터이거나에 상관없이, 제2 스테이지에서 일정 방식으로 증폭되는 것이 또한 이해될 것이다.

유사하게, 특정하여 반대로 지시되지 않으면, 명세서 또는 첨부된 청구범위에서 마스터 오실레이터 스테이지 또는 챔버("MO") 및/또는 명세서 또는 첨부된 청구범위에서 파워 증폭기 스테이지 또는 챔버("PA")에 대한 참조는 출력을 증폭기 제2 스테이지 또는 증폭을 위한 챔버로 공급하기 위한 임의의 오실레이터 제1 스테이지 또는 챔버를 커버하기에 충분히 넓도록 간주될 것이고, 오실레이터 챔버 또는 오실레이터 스테이지라는 용어는 이 오실레이터 스테이지를 커버하기에 충분히 넓고, 증폭기 챔버 또는 스테이지라는 용어는 이 증폭기 스테이지를 커버하기에 충분히 넓다. 추가로, 상기 설명은 예시로서 2개 스테이지 또는 챔버의 레이저를 이용하지만, 개시된 시스템 및 방법은 단일 챔버 레이저 또는 임의의 멀티-챔버 레이저에 적용될 수 있다.

기술된 방법 및 장치는 프로세스, 장치 또는 시스템을 포함하는 다수의 방식으로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 기술된 방법은 프로세서로 하여금 이 방법을 수행하도록 지시하는 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있고, 이 명령어는 하드디스크 드라이브, 플로피 디스크, 콤팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다목적 디스크(DVD)와 같은 광학 디스크, 플래시 메모리등과 같은 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 기록된다. 본 방법은 또한 원하는 경우 배선에 의한 로직에 통합될 수 있다. 본 명세서에 기술된 방법의 단계들의 순서는 변경될 수 있고, 여전히 본 발명의 범위 내에 있을 것이라는 것에 유의해야 한다.

실시예에 대한 이 변형 및 기타 변형이 본 명세서에 의해 포함되도록 의도되며, 이는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (23)

1. 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원으로서,
   할로겐을 구비하는 레이저 매질 가스를 포함하는 레이저 챔버를 구비한 마스터 오실레이터;
   상기 할로겐을 구비하는 레이저 매질 가스를 포함하는 레이저 챔버를 구비한 증폭기; 및
   규칙적인 간격으로 발생하는 주입 기회에서 상기 마스터 오실레이터 또는 증폭기 중 하나의 선택된 레이저 챔버에 대해 보충 스킴을 수행하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 가스 보충 시스템
   을 포함하고,
   상기 보충 스킴은:
   제1 수(number)의 주입 기회에 대해서, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 상기 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계;
   상기 제1 수의 주입 기회 이후에, 제2 수의 주입 기회 각각에 대해서:
   각각의 주입 기회에 앞서 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양과 상기 주입 기회 동안 상기 선택된 레이저 챔버에 주입될 할로겐 가스의 양의 모델을 실행하여 상기 주입 기회 이후에 상기 선택된 레이저 챔버 내의 상기 할로겐 가스의 양을 예측하는 단계;
   고정된 양의 상기 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 상기 할로겐 함유 가스를 상기 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계;
   상기 레이저 광원의 파라미터를 측정하여 가스의 주입 이후 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 추정하는 단계;
   상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 예측된 양과 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 추정된 양 사이의 차분에 기초하여 상기 모델을 업데이트하는 단계;
   상기 제2 수의 주입 기회 이후에, 제3 수의 주입 기회 각각에 대해서:
   상기 모델을 실행하여, 상기 선택된 레이저 챔버 내에서 할로겐 가스의 요구되는 양을 유발하게 될, 주입될 할로겐 함유 가스의 양을 예측하는 단계;
   상기 주입 기회 이후에 상기 선택된 레이저 광원 내에서 상기 할로겐 가스의 요구되는 양을 유발하도록 상기 예측된 양의 할로겐 함유 가스와 고정된 양의 상기 비할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 상기 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계
   를 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
2. 제1 항에 있어서, 상기 할로겐은 플루오르를 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
3. 제1 항에 있어서, 상기 주입 기회를 위한 규칙적인 간격은 경과 시간과 샷 카운트 중 하나 또는 경과 시간과 샷 카운트 모두를 포함하는 인자에 의해 결정되는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
4. 제1 항에 있어서, 상기 모델은 할로겐 가스가 상기 선택된 레이저 챔버 내에서 소모되는 비율의 추정치를 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
5. 제4 항에 있어서, 할로겐 가스가 상기 선택된 레이저 챔버 내에서 소모되는 비율은 상기 레이저 광원의 동작 파라미터에서의 변화에 기초하여 추정되는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
6. 제5 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 증폭기 레이저 챔버이고 동작 파라미터는 상기 증폭기 레이저 챔버 내의 방전 전압인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
7. 제5 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 마스터 오실레이터 레이저 챔버이고 상기 동작 파라미터는 상기 마스터 오실레이터와 증폭기 사이의 방전 시간 차(differential)인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
8. 제5 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 마스터 오실레이터 레이저 챔버이고 상기 동작 파라미터는 상기 레이저 광원의 대역폭인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제5 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 마스터 오실레이터 레이저 챔버이고 상기 동작 파라미터는 E95인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
10. 제1 항에 있어서, 상기 레이저 광원은 엑시머 레이저 광원인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양의 모델을 실행하는 것은, 상기 주입 후에 그리고 바로 후속하는 주입 기회 전의 선택된 포인트에서 상기 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 모델링하는 것을 더 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원.
12. 할로겐을 구비하는 레이징 매질 가스를 함유하는 레이저 챔버를 각각 포함하는 마스터 오실레이터 및 증폭기를 구비한 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법으로서:
    규칙적인 간격으로 발생하는 복수의 주입 기회를 선택하는 단계;
    제1 수의 주입 기회에 대해서, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계;
    상기 제1 수의 주입 기회 이후에, 제2 수의 주입 기회 각각에 대해서:
    각각의 주입 기회에 앞서 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양과 상기 주입 기회 동안 상기 선택된 레이저 챔버에 주입될 할로겐 가스의 양의 모델을 실행하여 상기 주입 기회 이후에 상기 선택된 레이저 챔버 내의 상기 할로겐 가스의 양을 예측하는 단계;
    고정된 양의 상기 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 상기 할로겐 함유 가스를 상기 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계;
    상기 레이저 광원의 파라미터를 측정하여 가스의 주입 이후 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 추정하는 단계;
    상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 예측된 양과 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 추정된 양 사이의 차분에 기초하여 상기 모델을 업데이트하는 단계;
    상기 제2 수의 주입 기회 이후에, 제3 수의 주입 기회 각각에 대해서:
    상기 모델을 실행하여, 상기 선택된 레이저 챔버 내에서 할로겐 가스의 요구되는 양을 유발하게 될, 주입될 할로겐 함유 가스의 양을 예측하는 단계;
    상기 주입 기회 이후에 상기 선택된 레이저 광원 내에서 상기 할로겐 가스의 요구되는 양을 유발하도록 상기 예측된 양의 할로겐 함유 가스와 고정된 양의 상기 비할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 상기 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계
    를 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
13. 제12 항에 있어서, 상기 할로겐은 플루오르를 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
14. 제12 항에 있어서, 상기 복수의 주입 기회를 선택하는 단계는 경과 시간 및 샷 카운트 중 하나 또는 상기 경과 시간 및 상기 샷 카운트 모두를 포함하는 인자에 기초하여 규칙적인 간격을 선택하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
15. 제12 항에 있어서, 상기 모델은 할로겐 가스가 상기 선택된 레이저 챔버 내에서 소모되는 비율의 추정치를 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
16. 제15 항에 있어서, 할로겐 가스가 상기 선택된 레이저 챔버 내에서 소모되는 비율은 상기 레이저 광원의 동작 파라미터에서의 변화에 기초하여 추정되는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
17. 제16 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 증폭기 레이저 챔버이고 상기 동작 파라미터는 상기 증폭기 레이저 챔버 내의 방전 전압인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
18. 제16 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 마스터 오실레이터 레이저 챔버이고 상기 동작 파라미터는 상기 마스터 오실레이터와 증폭기 사이의 방전 시간 차(differential)인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
19. 제16 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 마스터 오실레이터 레이저 챔버이고 상기 동작 파라미터는 상기 레이저 광원의 대역폭인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제16 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버는 마스터 오실레이터 레이저 챔버이고 상기 동작 파라미터는 E95인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
21. 제12 항에 있어서, 상기 레이저 광원은 엑시머 레이저 광원인, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
22. 제12 항에 있어서, 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양의 모델을 실행하는 것은, 상기 주입 후에 그리고 바로 후속하는 주입 기회 전의 선택된 포인트에서 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 모델링하는 것을 더 포함하는, 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법.
23. 할로겐을 구비하는 레이저 매질 가스를 함유하는 레이저 챔버를 포함하는 마스터 오실레이터 및 증폭기를 각각 구비한 듀얼 챔버 가스 방전 레이저 광원에 가스를 충전시키는 방법을 수행하기 위하여 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구현한 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 방법은:
    규칙적인 간격으로 발생하는 복수의 주입 기회를 선택하는 단계;
    제1 수의 주입 기회에 대해서, 고정된 양의 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계;
    상기 제1 수의 주입 기회 이후에, 제2 수의 주입 기회 각각에 대해서:
    각각의 주입 기회에 앞서 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양과 상기 주입 기회 동안 상기 선택된 레이저 챔버에 주입될 할로겐 가스의 양의 모델을 실행하여 상기 주입 기회 이후에 상기 선택된 레이저 챔버 내의 상기 할로겐 가스의 양을 예측하는 단계;
    고정된 양의 상기 비할로겐 함유 가스와 고정된 양의 상기 할로겐 함유 가스를 상기 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계;
    상기 레이저 광원의 파라미터를 측정하여 가스의 주입 이후 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 양을 추정하는 단계;
    상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 예측된 양과 상기 선택된 레이저 챔버 내의 할로겐 가스의 추정된 양 사이의 차분에 기초하여 수학적인 상기 모델을 업데이트하는 단계;
    상기 제2 수의 주입 기회 이후에, 제3 수의 주입 기회 각각에 대해서:
    상기 모델을 실행하여, 상기 선택된 레이저 챔버 내에서 할로겐 가스의 요구되는 양을 유발하게 될, 주입될 할로겐 함유 가스의 양을 예측하는 단계;
    상기 주입 기회 이후에 상기 선택된 레이저 광원 내에서 상기 할로겐 가스의 요구되는 양을 유발하도록 상기 예측된 양의 할로겐 함유 가스와 고정된 양의 상기 비할로겐 함유 가스를 각각의 주입 기회에서 상기 선택된 레이저 챔버 내에 주입하는 단계
    를 포함하는, 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.

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