KR102058170B1 - 펄스형 광 빔 스펙트럼 특성 제어 - Google Patents
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Abstract
시스템은, 광원의 제 1 작동가능 장치에 커플링되는 제 1 작동 모듈 - 상기 제 1 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 1 작동 모듈에 의해 변경됨 -; 상기 광원의 제 2 작동가능 장치에 커플링되는 제 2 작동 모듈 - 상기 제 2 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 2 작동 모듈에 의해 변경됨 -; 및 제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 시스템은, 상기 제 1 작동가능 장치의 동작 상태에 관련된 표시를 수신하고, 상기 제 1 작동가능 장치의 동작 상태에 기초하여 상기 제 1 작동가능 장치가 포화되지 않도록, 또는 상기 제 1 작동가능 장치가 포화된 경우 상기 제 1 작동가능 장치를 포화해제(desaturate)시키도록, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하기 위한 신호를 상기 제 2 작동 모듈에 전송하도록 구성된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2015 년 6 월 26 에 출원되고 발명의 명칭이 "Pulsed Light Beam Spectral Feature Control"인 미국 가출원 번호 제 62/185,452 및 2015 년 7 월 8 일에 출원되고 발명의 명칭이 "Pulsed Light Beam Spectral Feature Control"인 미국 시리얼 번호 제 14,795,508 에 대한 우선권을 주장하며, 이들은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.
개시된 기술 요지는 광원에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 제어하는 것에 관한 것이다.
레이저와 같은 광원으로부터 출력되는 광 빔의 스펙트럼 특징 또는 특성(예를 들어, 대역폭)을 정확히 하는 것은 많은 과학용 애플리케이션 및 산업용 애플리케이션에서 중요한 일이다. 예를 들어, 광원 대역폭의 정확한 지식은 심자외선(deep UV; DUV) 광 리소그래피에서 최소 피쳐 크기 또는 임계 치수(CD)를 제어할 수 있게 하기 위하여 사용된다. 임계 치수는 반도체 기판(웨이퍼라고도 불림)에 인쇄된 피쳐 크기이며, 따라서 CD는 미세하게 크기가 제어될 필요가 있을 수 있다. 광 리소그래피에서, 기판은 광원에 의하여 생성된 광 빔에 의하여 조사된다. 흔히, 광원은 레이저 소스이고 광 빔은 레이저 빔이다.
일반적인 일부 양태에서, 시스템은 광원에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 제어한다. 시스템은 광원의 제 1 작동가능 장치에 커플링되는 제 1 작동 모듈 - 상기 제 1 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 1 작동 모듈에 의해 값들의 범위 내에서 변경됨 -; 상기 광원의 상기 제 2 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 2 작동 모듈에 의해 변경됨 -; 및 상기 제 1 작동 모듈 및 제 2 작동 모듈에 연결되는 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 상기 제 1 작동가능 장치의 동작 상태에 관련된 표시를 수신하고, 상기 제 1 작동가능 장치의 동작 상태의 수신된 표시에 기초하여 상기 제 1 작동가능 장치가 포화되지 않도록, 또는 상기 제 1 작동가능 장치의 동작 상태의 수신된 표시가 상기 제 1 작동가능 장치가 포화 상태임을 표시할 경우 상기 제 1 작동가능 장치를 포화해제(desaturate)시키도록, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하기 위한 신호를 상기 제 2 작동 모듈에 전송하도록 구성된다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 방전에 있는 전류 펄스로 펌핑되면 펄스형 광 빔을 생성하는 이득 매질을 수용하는 챔버를 가지는 가스 방전 시스템을 포함할 수 있다.
제어 시스템은, 상기 광원으로부터 출력되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 측정을 수신하고, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 수신된 측정에 기초하여, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 새로운 값으로 조절하기 위한 신호를 상기 제 1 작동 모듈 및 제 2 작동 모듈 중 하나 이상에 전송하도록 구성된다.
광원은 멀티-스테이지 가스 방전 시스템일 수 있고, 제 1 스테이지는 펄스형 시드 광 빔을 출력하는 발진기 장치이고 제 2 스테이지는 펄스형 시드 광 빔을 수광하고 상기 펄스형 광 빔을 출력하는 광증폭 장치이며, 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 양자 모두는 가스 방전 서브-시스템을 포함한다. 제 1 작동 모듈은, 상기 제 1 스테이지로 전송되는 제 1 트리거 신호와 상기 제 2 스테이지로 전송되는 제 2 트리거 신호 사이의 상대적인 타이밍을 제어하도록 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지에 연결되는 타이밍 모듈일 수 있다.
제 2 작동 모듈은 펄스형 광 빔과 상호작용하는 스펙트럼 선택 모듈일 수 있다. 스펙트럼 선택 모듈은 상기 펄스형 광 빔의 광 배율을 조절하도록 구성되는 광학 시스템을 포함할 수 있다. 광학 시스템은 광원의 제 1 스테이지에 커플링될 수 있다. 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성은 펄스형 광 빔의 폭일 수 있다.
상기 시스템은, 상기 광원의 제 3 작동가능 장치에 커플링되는 제 3 작동 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 제 3 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 다른 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 3 작동 모듈에 의해 변경된다.
스펙트럼 특성 제어 시스템은 상기 제 1 작동 모듈에 연결되고 상기 제 1 작동가능 장치의 동작 상태에 관련된 표시를 출력하도록 구성되는 관측 시스템을 포함하는 계측 시스템을 포함할 수 있다. 계측 시스템은 상기 광원으로부터 출력되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 측정하도록 구성되는 스펙트럼 특성 유닛을 포함할 수 있고, 상기 제어 시스템은 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 측정을 수신하도록 구성될 수 있다. 계측 시스템은 제 1 작동 모듈 및 제어 시스템과 별개일 수 있다. 계측 시스템은 펄스형 광 빔의 특징을 수신하도록 구성될 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 광원을 제어하는 방법은 상기 광원의 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트의 표시를 수신하는 단계 - 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트는 상기 광원에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 하한과 상한 사이에서 변경가능하고, 상기 제 1 작동가능 장치는 상기 작동 포인트가 하한 또는 상한에 있는 경우 포화 상태에 있고, 상기 작동 포인트가 상한과 하한 사이에 있는 경우 비포화 상태에 있음 -를 포함한다. 이러한 방법은 상기 광원의 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트의 표시에 기초하여, 상한과 하한 사이에서 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트의 위치를 결정하는 단계; 결정된 위치에 기초하여 상기 제 1 작동가능 장치가 포화 상태에 있는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 작동가능 장치가 포화 상태에 있다고 결정되면, 상기 제 1 작동가능 장치를 비포화 상태로 변경시키고 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 광원의 제 2 의 별개의 작동가능 장치를 변경하는 단계를 포함한다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 상한과 하한 사이에서 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트의 위치를 결정하는 단계는, 활성화 상한 및 활성화 하한 중 하나 이상에 대한 상기 작동 포인트의 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 활성화 상한 및 활성화 하한은 상기 상한과 하한 사이에 있다. 결정된 위치에 기초하여 상기 제 1 작동가능 장치가 포화 상태에 있는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 작동 포인트가 상기 활성화 상한과 상기 상한 사이에 있는지 또는 상기 활성화 하한과 상기 하한 사이에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 작동가능 장치의 비포화 상태는 상기 활성화 상한과 활성화 하한 사이에 있을 수 있다. 상기 제 1 작동가능 장치가 포화 상태에 있으면, 상기 광원 제어 방법은, 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트가 비활성화 상한과 비활성화 하한 사이에 있을 때까지 상기 제 2 의 별개의 작동가능 장치를 계속하여 변경하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 비활성화 상한 및 비활성화 하한은 상기 활성화 상한과 활성화 하한 사이에 있다. 제 1 작동가능 장치는 상기 비활성화 상한과 비활성화 하한 사이에 있는 타겟 작동 포인트와 연관될 수 있다.
이러한 방법에서, 상기 제 2 의 별개의 작동가능 장치는 상기 광원으로부터 방출되는 펄스형 광 빔과 상호작용하도록 구성되는 광학 요소를 포함할 수 있다. 제 2 의 별개의 작동가능 장치는, 상기 광학 요소가 상기 펄스형 광 빔과 상호작용하지 않고 있을 경우에만 변경될 수 있다. 제 2 의 별개의 작동가능 장치는, 상기 광학 요소를 상기 펄스형 광 빔의 경로에 대해 이동시킴으로써 변경될 수 있다.
제 1 작동가능 장치는 상한과 하한 사이에 있는 타겟 작동 포인트와 연관될 수 있고, 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트의 위치는 작동 포인트의 표시를 타겟 작동 포인트와 비교함으로써 결정될 수 있다. 상기 제 2 의 별개의 작동가능 장치는, 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트가 타겟 작동 포인트에 더 가까워지도록 조절함으로써 상기 제 1 작동가능 장치를 비포화 상태로 변경시키도록 변경될 수 있다. 상기 제 2 의 별개의 작동가능 장치는, 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트가 비활성화 한계와 타겟 작동 포인트 사이에 있도록 조절함으로써 상기 제 1 작동가능 장치를 비포화 상태로 변경시키도록 변경될 수 있고, 상기 비활성화 한계는 상기 타겟 작동 포인트와 상한 및 하한 중 하나 사이에 있다. 상기 제 2 의 별개의 작동가능 장치는, 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트가 타겟 작동 포인트와 같아지도록 조절함으로써 상기 제 1 작동가능 장치를 비포화 상태로 변경시키도록 변경될 수 있다.
제 1 작동가능 장치의 상한 및 하한은 상기 제 1 작동가능 장치의 타겟 작동 포인트로부터 등거리일 수 있다.
제 1 작동가능 장치의 상한 및 하한은 상기 제 1 작동가능 장치의 타겟 작동 포인트로부터 등거리가 아닐 수 있다.
제 2 의 별개의 작동가능 장치는 상기 제 1 작동가능 장치의 작동 포인트가 비활성화 포인트로 조절되도록 변경될 수 있고, 상기 비활성화 포인트는 상기 타겟 작동 포인트와 상한 및 하한 중 하나 사이에 있다.
스펙트럼 특성은 펄스형 광 빔의 스펙트럼 대역폭일 수 있다.
제 1 작동가능 장치가 포화 상태에 있으면, 상기 방법은, 상기 펄스형 광 빔의 제 2 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 광원의 제 3 의 별개의 작동가능 장치를 변경하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제 2 스펙트럼 특성은 상기 스펙트럼 특성과 상이하다. 스펙트럼 특성은 스펙트럼 대역폭을 포함할 수 있고 제 2 스펙트럼 특성은 파장을 포함할 수 있다. 제 2 작동가능 장치를 변경함으로써 스펙트럼 대역폭에 이루어지는 조절은 상기 펄스형 광 빔의 파장을 변경시킬 수 있고, 상기 제 3 작동가능 장치를 변경하는 것은 파장의 변화를 보상할 수 있다.
제 1 작동가능 장치의 상한 및 상기 제 1 작동가능 장치의 하한 중 하나 이상은 수치 값의 범위를 포함할 수 있다.
타겟 작동 포인트는 광학 시스템을 사용하는 동안 조절될 수 있다.
이러한 방법은, 상기 광원에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 추정을 수신하는 단계; 상기 스펙트럼 특성 추정이 상기 스펙트럼 특성의 타겟 값들의 범위 밖에 있는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 스펙트럼 특성 추정이 상기 스펙트럼 특성의 타겟 값들의 범위 밖에 있으면, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 1 작동가능 장치를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 광원에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하기 위한 시스템은 제 1 작동 모듈, 제 2 작동 모듈, 계측 시스템, 및 제어 시스템을 포함한다. 제 1 작동 모듈은 상기 광원의 제 1 작동가능 장치에 커플링되고, 상기 제 1 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 1 작동 모듈에 의해 타겟 값 주위의 값들의 범위 내에서 변경된다. 제 2 작동 모듈은 상기 광원의 제 2 의 별개의 작동가능 장치에 커플링되고, 상기 제 2 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 2 작동 모듈에 의해 변경된다. 계측 시스템은 적어도 상기 제 1 작동 모듈에 연결되고 상기 제 1 작동가능 장치가 동작하고 있는 실제 값과 타겟 값 사이의 편차를 표시하는 메트릭을 출력하도록 구성되는 관측 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 상기 제 1 작동 모듈, 제 2 작동 모듈, 및 계측 시스템에 연결되고, 상기 편차가 수락가능한 편차보다 큰지 여부를 결정하고, 상기 편차가 수락가능한 편차 밖에 있으면, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하기 위한 신호를 상기 제 2 작동 모듈에 전송하여, 상기 제 1 작동가능 장치가 동작하고 있는 실제 값이 상기 타겟 값에 더 가까워지게 하도록 구성된다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 방전에 있는 전류 펄스로 펌핑되면 펄스형 광 빔을 생성하는 이득 매질을 수용하는 적어도 하나의 챔버를 가지는 가스 방전 시스템을 포함할 수 있다.
계측 시스템은 상기 광원으로부터 출력되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 측정하도록 구성되는 스펙트럼 특성 유닛을 포함할 수 있고, 상기 제어 시스템은 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 측정을 수신하도록 구성된다. 제어 시스템은, 스펙트럼 특성 유닛으로부터의 스펙트럼 특성의 수신된 측정에 기초하여, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 새로운 값으로 조절하기 위한 신호를 상기 제 1 작동 모듈 및 제 2 작동 모듈 중 하나 이상에 전송하도록 구성될 수 있다.
제어 시스템은, 상기 편차가 너무 커서 상기 제 1 작동 모듈이 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 새 값으로 변경할 수 없는지 여부를 결정함으로써 상기 편차가 수락가능한 편차보다 큰지 여부를 결정할 수 있다.
광원은 멀티-스테이지 가스 방전 시스템일 수 있고, 제 1 스테이지는 펄스형 시드 광 빔을 출력하는 발진기 장치이고 제 2 스테이지는 펄스형 시드 광 빔을 수광하고 상기 펄스형 광 빔을 출력하는 광증폭 장치이며, 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 양자 모두는 가스 방전 서브-시스템을 포함한다. 제 1 작동 모듈은, 상기 제 1 스테이지로 전송되는 제 1 트리거 신호와 상기 제 2 스테이지로 전송되는 제 2 트리거 신호 사이의 상대적인 타이밍을 제어하도록 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지에 연결되는 타이밍 모듈일 수 있다.
제 2 작동 모듈은 펄스형 광 빔과 상호작용하는 스펙트럼 선택 모듈일 수 있다. 스펙트럼 선택 모듈은 상기 펄스형 광 빔의 광 배율을 조절하도록 구성되는 광학 시스템을 포함할 수 있다. 광학 시스템은 광원의 제 1 스테이지에 커플링될 수 있다. 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성은 펄스형 광 빔의 폭일 수 있다.
상기 시스템은, 상기 광원의 제 3 작동가능 장치에 커플링되는 제 3 작동 모듈을 포함할 수 있고, 상기 제 3 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 다른 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 3 작동 모듈에 의해 변경된다.
다른 일반적인 양태에서, 시스템은 펄스형 출력 광 빔을 방출하도록 구성되는 광원, 작동가능 장치, 및 제어 시스템을 포함한다. 광원은 빔 경로에 위치되는 제 1 챔버 및 제 2 챔버를 포함하고, 상기 제 1 챔버는 펄스형 시드 광 빔 을 상기 제 2 챔버로 제공하며, 상기 제 2 챔버는 상기 펄스형 시드 광 빔 을 수광하도록 구성되며, 스펙트럼 선택 모듈은 빔 경로에 위치되는 적어도 하나의 작동가능 광학 요소를 포함한다. 작동가능 장치는 상기 광원의 제 1 챔버 및 상기 광원의 제 2 챔버에 커플링된다. 작동가능 장치는 조절가능한 작동 포인트를 가지고 타겟 작동 포인트와 연관되며, 상기 작동가능 장치는 상기 조절가능한 작동 포인트가 상한 또는 하한에 있는 경우 포화 상태에 있고 상기 조절가능한 작동 포인트가 상한과 하한 사이에 있는 경우 비포화 상태에 있다. 제어 시스템은 상기 광원 및 작동가능 장치에 커플링된다. 제어 시스템은, 상기 작동가능 장치의 조절가능한 작동 포인트의 값의 표시에 액세스하고, 상기 조절가능한 작동 포인트의 값의 액세스된 표시를 상기 상한 및 하한과 비교하며, 비교에 기초하여 상기 작동가능 장치가 포화 상태에 있는지 결정하고, 상기 작동가능 장치가 포화 상태에 있으면, 상기 작동가능 장치를 비포화 상태로 변경하도록 상기 스펙트럼 선택 모듈의 광학 요소 중 적어도 하나를 작동시키도록 구성된다.
도 1 은 출력 장치로 지향되는 펄스형 광 빔을 제어하기 위한 작동 시스템을 포함하는 광학 시스템의 블록도이다;
도 2 는 펄스형 광 빔의 예시적인 광학 스펙트럼의 그래프이다;
도 3 은 도 1 의 광학 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 계측 시스템의 블록도이다;
도 4 는 도 1 의 광학 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 광원의 블록도이다;
도 5 는 도 1 의 스펙트럼 특징 선택 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 선폭 좁힘 모듈의 블록도이다;
도 6 은 도 1 의 광학 시스템의 예시적인 제어 시스템의 블록도이다;
도 7 은 포토리소그래피 시스템인 예시적인 출력 장치의 블록도이다;
도 8 은 도 1 의 작동 시스템의 제 1 작동가능 장치를 포화해제시키기 위한 예시적인 프로시저의 흐름도이다;
도 9 는 도 1 의 작동 시스템의 제 1 작동가능 장치에 의해 수행되는 예시적인 폐루프 제어 프로시져의 흐름도이다;
도 10 은 도 8 의 프로시저를 보완하는 예시적인 제어 시스템의 블록도이다;
도 11 은 도 1 의 시스템의 작동가능 장치의 동작을 특징짓는 예시적인 그래프이다;
도 12 는 작동가능 장치가 포화 상태에 있는지 여부를 결정하기 위한 예시적인 제어 차트이다; 그리고
도 13 은 도 10 의 프로세스 제어 시스템에서 사용되기 위한 관련성을 나타내는 그래프이다.
도 2 는 펄스형 광 빔의 예시적인 광학 스펙트럼의 그래프이다;
도 3 은 도 1 의 광학 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 계측 시스템의 블록도이다;
도 4 는 도 1 의 광학 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 광원의 블록도이다;
도 5 는 도 1 의 스펙트럼 특징 선택 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 선폭 좁힘 모듈의 블록도이다;
도 6 은 도 1 의 광학 시스템의 예시적인 제어 시스템의 블록도이다;
도 7 은 포토리소그래피 시스템인 예시적인 출력 장치의 블록도이다;
도 8 은 도 1 의 작동 시스템의 제 1 작동가능 장치를 포화해제시키기 위한 예시적인 프로시저의 흐름도이다;
도 9 는 도 1 의 작동 시스템의 제 1 작동가능 장치에 의해 수행되는 예시적인 폐루프 제어 프로시져의 흐름도이다;
도 10 은 도 8 의 프로시저를 보완하는 예시적인 제어 시스템의 블록도이다;
도 11 은 도 1 의 시스템의 작동가능 장치의 동작을 특징짓는 예시적인 그래프이다;
도 12 는 작동가능 장치가 포화 상태에 있는지 여부를 결정하기 위한 예시적인 제어 차트이다; 그리고
도 13 은 도 10 의 프로세스 제어 시스템에서 사용되기 위한 관련성을 나타내는 그래프이다.
도 1 을 참조하면, 광학 시스템(100)은 출력 장치(145)(예컨대, 도 7 에 도시된 바와 같이 마이크로전자 피쳐를 웨이퍼 상에 패터닝하는 리소그래피 노광 장치)로 지향되는 펄스형 광 빔(110)을 생성하는 광원(105)을 포함한다. 도시되지는 않지만, 광 빔(110)은 광원과 출력 장치(145) 사이에 배치되는 빔 준비 시스템을 통해 지향될 수도 있고, 이러한 빔 준비 시스템은 광 빔(110)의 양태를 변경시키는 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 준비 시스템은 반사 또는 굴절 광 요소, 광 펄스 스트레쳐, 및 광 개구(자동화된 셔터 포함)를 포함할 수 있다.
출력 장치가 포토리소그래피 시스템이라면, 심자외선(DUV) 범위에 있는 파장, 예를 들어 248 나노미터(nm) 또는 193 nm의 파장을 가지는 광 빔(110)을 사용한다. 웨이퍼 상에 패터닝되는 마이크로전자 피쳐의 크기는 광 빔(110)의 파장에 따라 달라지고, 파장이 낮아지면 최소 크기가 더 작아진다. 광 빔(110)의 파장이 248 nm 또는 193 nm이면, 마이크로전자 피쳐의 최소 크기는, 예를 들어 50 nm 이하가 될 수 있다.
도 2 를 참조하면, 광원(105)에 의하여 생성된 펄스형 광 빔(110)의 광학 스펙트럼(200)(또는 방출 스펙트럼)은 광학 에너지 또는 파워가 상이한 파장에서 어떻게 분포하는지에 대한 정보를 포함한다. 광 빔(110)의 광학 스펙트럼(200)은, 스펙트럼 세기(반드시 절대 캘리브레이션이어야 하는 것은 아님)가 파장 또는 광 주파수의 함수로서 도시되는 다이어그램의 형태로 도시된다. 광학 스펙트럼(200)은 광 빔(110)의 스펙트럼 형상 또는 세기 스펙트럼이라고 불릴 수 있다. 광 빔(110)의 스펙트럼 성질 또는 특성은 세기 스펙트럼의 임의의 양태 또는 표현을 포함한다. 예를 들어, 대역폭 및 파장이 광 빔(110)의 스펙트럼 특성이다. 광 빔(110)의 대역폭은 이러한 스펙트럼 형상의 폭의 측정이고, 이러한 폭은 레이저 광의 파장 또는 주파수에 관하여 주어질 수 있다. 광 빔의 대역폭을 특징짓는 값을 추정하기 위하여 광학 스펙트럼(200)의 세부사항에 관련된 임의의 적합한 수학적 구성(즉, 메트릭)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 형상의 최대 피크 세기의 일부(X)에서의 스펙트럼의 전체폭(FWXM)이라고 불림)이 광 빔 대역폭을 특징짓기 위하여 사용될 수 있다. 다른 예로서, 집적된 스펙트럼 세기의 일부(Y)를 포함하는 스펙트럼의 폭(EY)라고 불림)이 광 빔 대역폭을 특징짓기 위하여 사용될 수 있다.
광원의 동작 시에, 다양한 교란(107)(온도 구배, 압력 구배, 광학적 왜곡, 동작 조건의 변화 등)이 광원(105) 및 광 빔(110)에 작용하여 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 변경한다. 교란(107) 때문에, 출력 장치에서의 광 빔(110)의 실제 스펙트럼 특성은 출력 장치(145)에서 소망되는 스펙트럼 특성에 대응하거나 매칭되지 않을 수 있다. 따라서, 광 빔(110)의 실제 스펙트럼 특성(예컨대 특징 대역폭)은 광학 스펙트럼으로부터 얻어진 메트릭의 값을 추정함으로써 동작 중에 측정되거나 추정된다. 운영자 또는 자동화된 시스템(예를 들어, 피드백 제어기)은 측정되거나 추정된 대역폭을 사용하여 광원(105)의 속성을 조절하고 작동 시스템(115)을 사용하여 광 빔(110)의 광학 스펙트럼을 조절할 수 있다.
따라서, 광학 시스템(100)은 작동 시스템(115)을 포함하고, 이것은 광원(105)의 두 개 이상의 작동가능 장치 각각(예컨대, 제 1 및 제 2 작동가능 장치(130, 135) 각각)에 커플링되고 제어 시스템(140)에 의해 제어되는 두 개 이상의 작동 모듈(예컨대, 제 1 및 제 2 작동 모듈(120, 125))을 포함한다. 제 1 작동가능 장치(130)는 제 1 작동 모듈(120)에 의해 변경되어(제어 시스템(140)의 제어 하에) 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절하고, 제 2 작동가능 장치(135)는 제 2 작동 모듈(125)에 의해 변경되어(제어 시스템(140)의 제어 하에) 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절한다. 이러한 방식으로, 광 빔(110)에 대한 이러한 교란(107)의 영향이 정정될 수 있다.
제 1 작동가능 장치(130)가 제 2 작동가능 장치(135) 보다 더 빨리 및/또는 더 정밀한 튜닝 범위에서 작동해서 광 빔(110)의 스펙트럼 특성이 조절되는 것에 영향을 줄 수 있도록 광학 시스템(100)을 구성하는 것이 가능하고, 때로는 필요하다.
제 1 작동가능 장치(130)가 포화된다는 것은 해당 장치가 제 1 작동 모듈(120)의 제어 하에 변경되고 있더라도 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절할 수 없다는 것을 의미하는데, 이러한 경우 교란(107)의 영향이 완전하게 또는 적절하게 정정되지 않을 것이고, 출력 장치에서의 스펙트럼 특성은 적절하게 정정되거나 조절되지 않을 것이다. 광학 시스템(100)은 계측 시스템(150)을 포함하는데, 이것은 광학 시스템(100)의 특징을 관측 또는 측정하기 위한 하나 이상의 서브-시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템(140) 및 계측 시스템(150)은 함께 동작하여, 무엇보다도, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는지 여부를 결정하고, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는 경우, 광원(105)을 셧 다운할 필요가 없이 광학 시스템(100)의 동작 시에(예를 들어, 광학 시스템(100)이 출력 장치(145)로 지향되는 광 빔(110)을 생성하는 동안에 또는 광원(105)의 동작 중에 광 빔(110)의 버스트들 또는 펄스들 사이에) 제 1 작동가능 장치(130)를 포화해제시킨다. 포화해제된 후에, 제 1 작동가능 장치(130)는 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절할 수 있다. 제 1 작동가능 장치(130)는, 위에서 논의된 바와 같이 광 빔(110) 스펙트럼 특성을 조절할 수 없다는 것을 의미하는 광 빔(110)이 포화 상태에 있는 경우, 또는 제 1 작동가능 장치(130)가 포화에 가까운 경우에 포화 상태에 있다고 간주된다. 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는지 여부를 결정하는 예들이, 예를 들어 도 8 및 도 9 를 참조하여 후술된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제어 시스템(140) 및 계측 시스템(150)은 함께 동작하여, 무엇보다도, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는지 여부를 연속적으로 결정하고, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는 경우, 광원(105)의 양태(예컨대, 제 1 작동 모듈(120))를 조절하여 제 1 작동가능 장치(130)를 연속적으로 재포지셔닝 또는 리셋함으로써(예를 들어, 제 1 작동가능 장치(130)의 동작 상태 또는 작동 포인트를 조절함으로써), 포화되지 않게 한다.
도 3 을 함께 참조하면, 계측 시스템(150)은 제 1 작동 모듈(120)과 연관된 특징을 관측하도록 구성되는 관측 시스템(305)을 포함한다. 관측 시스템(305)은 광학 시스템(100)의 하나 이상의 다른 컴포넌트, 예컨대 광원(105) 및 출력 장치(145)와 연관된 특징을 상세히 후술되는 바와 같이 관측하도록 구성될 수 있다. 관측 시스템(305)은 제 1 작동가능 장치(130)가 동작하고 있는 실제 값과 타겟 값 사이의 편차를 나타내는 메트릭(제어 시스템(140)에 의해 수신됨)을 출력하도록 구성된다. 이러한 메트릭은 제 1 작동가능 장치(130)가 타겟 값 주위의 값들의 범위 내에서 변경될 수 있는지 여부를 표시한다. 일반적으로, 제 1 작동가능 장치(130)는 제 1 작동 모듈(120)에 의하여 타겟 값 주위의 값들의 범위 내에서 변경될 수 있다. 이러한 타겟 값은, 제 1 작동가능 장치(130)가 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절하도록 자신의 범위 주위에서 조절될 수 있는 포지션을 유지하게 하도록 선택된다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 계측 시스템(150)은 광원(105)으로부터 출력되는 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 측정하도록 구성되는 스펙트럼 특성 유닛(310)을 더 포함한다.
제어 시스템(140)은 제 1 작동 모듈(120), 제 2 작동 모듈(125), 및 계측 시스템(150)에 연결된다. 제어 시스템(140)과 특정 컴포넌트(예컨대, 계측 시스템(150)) 사이의 연결은 유선 연결일 수 있고, 또는 무선 및 비-접촉 연결일 수 있다.
제어 시스템(140)은 관측 시스템(305)에 의해 결정되는 메트릭에 의해 표시되는 편차가 수락가능한 편차보다 큰지 여부를 결정하도록 구성된다. 편차가 수락가능한 편차 밖에 있으면, 제어 시스템(140)은 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절하기 위한 신호를 제 2 작동 모듈(125)로 전송한다. 제 2 작동 모듈(125)에 의해 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특성이 조절되면, 제 1 작동가능 장치(130)가 동작하고 있는 실제 값이 타겟 값에 더 가깝게 조절된다.
또한, 제어 시스템(140)은 스펙트럼 특성 유닛(310)으로부터의 스펙트럼 특성의 측정이 스펙트럼 특성의 요구되는 값 또는 기준 값에 충분히 가까운지 여부를 결정하도록 구성된다. 측정된 스펙트럼 특성이 기준 값에 충분히 가깝지 않으면, 제어 시스템(140)은 스펙트럼 특성을 기준 값에 더 가까운 새로운 값으로 조절하기 위한 신호를 제 1 작동 모듈(120) 및 제 2 작동 모듈(125) 중 하나 이상에 전송할 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어 시스템(140)은 스펙트럼 특성이 조절되거나 변하는 데 영향을 주기 위한 신호를 제 1 작동 모듈(120)로 전송한다. 이러한 방식으로, 스펙트럼 특성(예를 들어, 대역폭)은 제 1 작동 모듈(120)을 사용하여 폐루프 제어 상태에 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 제 2 작동 모듈(125)을 사용하여 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특성이 조절되면, 제 1 작동가능 장치(130)가 동작하고 있는 실제 값이 타겟 값에 더 가깝게 조절된다. 이것은 스펙트럼 특성이 제 2 작동 모듈(125)을 사용하여 조절되기 때문에 발생되고, 스펙트럼 특성이 연관되어 조절되면 스펙트럼 특성 유닛(310)에서 측정되는 스펙트럼 특성의 값이 영향받게 된다. 그러면, 이제 제어 시스템(140)이 스펙트럼 특성을 조절하기 위한 신호를 제 1 작동 모듈(120)로 전송하게 되고, 그 과정에서 제 1 작동가능 장치(130)가 동작하고 있는 실제 값이 타겟 값에 더 가깝게 이동된다. 달리 말하면, 제 1 작동가능 장치(130) 및 제 2 작동가능 장치(135) 양자 모두는 서로 직렬이며, 이것은 이들 중 하나의 값 또는 설정이 변하면 다른 것의 값 또는 설정이 변해서 이들 모두가 스펙트럼 특성을 변경하도록 작용한다는 것을 의미한다. 따라서, 어느 하나를 조절하는 것을 통해서 다른 것의 범위 또는 값을 제어하는 것이 가능하다(전술되고 또한 후술되는 바와 같이).
이러한 방식으로, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화되는 것은, 제 1 작동가능 장치(130)가 동작하고 있는 실제 값이 타겟 값에 더 근접하도록 연속적으로 조절함으로써 및/또는 제 1 작동가능 장치(130)가 동작하도록 구성되는 가능한 값들의 범위를 포화 영역으로부터 더 멀어지게 조절함으로써, 따라서 포화 현상이 발생할 확률을 낮춤으로써 회피된다. 제 1 작동가능 장치(130)의 포화는 광학 시스템(100)을 정상 사용하는 동안 발생할 수 있다. 제 1 작동가능 장치(130)가 포화되면, 광학 시스템(100)은 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 적절하게 빠르게 또는 정밀하게 제어할 수 없게 되고, 그러면 스펙트럼 특성이 불안정해지고 출력 장치의 성능이 저하되게 된다.
스펙트럼 특성(예컨대, 대역폭)을 제어하는 것에 추가하여, 다른 스펙트럼 특성(예컨대, 파장)이 예를 들어 제 2 작동 모듈(125)을 사용한 폐루프 제어를 이용하여 제어될 수 있다.
도 4 를 참조하면, 예시적인 광원(105)은 광 빔(110)으로서 펄스형 레이저 빔을 생성하는 펄스형 레이저 소스이다. 도 4 의 예에 도시된 바와 같이, 광원(105)은 시드 광 빔(405)을 파워 증폭기(PA)(410)로 제공하는 마스터 발진기(MO)(400)를 포함하는 다중-스테이지(예를 들어, 2-스테이지) 레이저 시스템이다. 마스터 발진기(400)는 통상적으로, 증폭이 발생하는 이득 매질과 광학 공진기와 같은 광학적 피드백 메커니즘을 포함한다. 파워 증폭기(410)는 통상적으로, 마스터 발진기(400)로부터의 시드 레이저 빔으로 시딩되는 경우(seeded) 증폭이 발생하는 이득 매질을 포함한다. 파워 증폭기(410)가 회생 링 공진기로서 설계되면, 이것은 파워 링 증폭기(PRA)라고 기술되고, 이러한 경우에, 충분한 광학적 피드백이 이러한 링 디자인으로부터 제공될 수 있다. 마스터 발진기(400)는 상대적으로 낮은(파워 증폭기(410)와 비교할 때) 출력 펄스 에너지에서의 중심 파장 및 대역폭과 같은 스펙트럼 파라미터를 미세 튜닝할 수 있게 한다. 파워 증폭기(410)는 마스터 발진기(400)로부터의 출력(시드 광 빔(405))을 수광하고, 이러한 출력을 증폭하여 출력 장치(145)(예를 들어, 포토리소그래피용)에서 사용할 출력에 대한 필요한 파워를 획득한다.
마스터 발진기(400)는 두 개의 기다란 전극, 이득 매질로서 역할을 하는 레이저 가스, 및 전극들 사이에서 가스를 순환시키기 위한 팬을 가지는 방전 챔버를 포함한다. 레이저 공진기는 방전 챔버의 일측에 있는 제 2 작동가능 장치(135)(스펙트럼 특성 선택 시스템으로서의 역할을 함)와 방전 챔버의 제 2 측에 있는 출력 커플러(415) 사이에 형성된다. 광원(105)은 출력 커플러(415)로부터 출력을 수광하고 도 1 및 도 3 에 도시된 계측 시스템(150)의 다른 측정 유닛들(315) 중 하나를 제공하는 선중심 분석 모듈(line center analysis module; LAM)(420)을 더 포함할 수 있다. 광원(105)은 하나 이상의 필요에 따라 시드 광 빔(405) 또는 펄스형 광 빔(110)의 크기 및/또는 형상을 변경하는 빔 변경 광학 시스템(425)을 더 포함할 수 있다.
선중심 분석 모듈(420)은 시드 광 빔(405) 또는 펄스형 광 빔(110)의 파장(예를 들어, 중심 파장)을 측정하기 위하여 사용될 수 있는 측정 유닛(315)의 하나의 타입의 일 예이다.
방전 챔버에서 사용되는 레이저 가스는 요구된 파장 및 대역폭 근방에서 레이저 빔을 생성하기 위한 임의의 적합한 가스일 수 있고, 예를 들어 레이저 가스는 약 193 nm의 파장에서 광을 방출하는 아르곤 불화물(ArF), 또는 약 248 nm의 파장에서 광을 방출하는 크립톤 불화물(KrF)일 것이다.
파워 증폭기(410)는 파워 증폭기 방전 챔버를 포함하고, 이것이 회생 링 증폭기라면, 파워 증폭기는 광 빔 후면을 방전 챔버 내로 다시 복귀시켜(예를 들어 반사를 통해) 순환하는 루프형 경로(그 안에서 링 증폭기로의 입력이 링 증폭기로부터 나오는 출력과 교차함)를 형성하는 빔 복귀부(예컨대, 반사기)(430)를 더 포함한다. 파워 증폭기 방전 챔버는 한 쌍의 기다란 전극, 이득 매질로서 역할을 하는 레이저 가스, 및 전극들 사이에서 가스를 순환시키기 위한 팬을 포함한다. 시드 광 빔(405)은 파워 증폭기(410_) 반복적으로 통과함으로써 증폭된다. 시드 광 빔(405)의 스펙트럼 특성은 마스터 발진기(400)의 구성에 의해 결정되고, 이러한 스펙트럼 특성은 마스터 발진기(400) 내에서 생성되는 광 빔(510)을 조절함으로써 조절될 수 있다. 빔 변경 광학 시스템(425)은 시드 광 빔(405)을인-커플링하고 파워 증폭기(410)로부터의 증폭된 방사선의 일부를 아웃-커플링하여 출력 광 빔(110)을 형성하는 방법(예를 들어, 부분-반사 미러)을 제공한다.
선중심 분석 모듈(420)은 마스터 발진기(400)의 출력의 파장을 모니터링한다. 선중심 분석 모듈(420)은 광원(105) 내의 다른 위치에 배치될 수 있고, 또는 광원(105)의 출력에 배치될 수 있다.
제 2 작동가능 장치(135)(스펙트럼 특성 선택 시스템으로서의 역할을 함)는 광원(105)의 마스터 발진기(400)로부터 광 빔(510)을 수광하고, 제어 시스템(140)으로부터의 입력의 스펙트럼 특성에 기초하여 광 빔(510)의 스펙트럼 특성을 정밀 튜닝함으로써 광원(105)에 의해 생성되는 광 빔(110)의 스펙트럼 출력을 정밀 튜닝한다. 도 5 를 함께 참조하면, 광원(105)으로부터의 광에 커플링되는 예시적인 제 2 작동가능 장치(135)가 도시된다. 몇 가지 구현예들에서, 제 2 작동가능 장치(135)는 마스터 발진기(400)로부터 광 빔(510)을 수광하여, 마스터 발진기(400) 내의 파장 및 대역폭과 같은 스펙트럼 특성의 미세 튜닝을 가능하게 함으로써 시드 광 빔(405)의 이러한 스펙트럼 특성을 조절한다.
도 5 의 구현예에서, 제 2 작동가능 장치(135)는 광학 시스템의 하나 이상의 광학적 특징부를 포함한다. 이러한 예에서, 광학 시스템은 반사성 격자(580) 및 프리즘(582, 584, 586, 588)과 같은 굴절성 광학 요소와 같은 광학적 특징부를 포함하고, 이들 중 하나 이상은 회전될 수 있다. 광학 특징부 중 적어도 하나(예를 들어, 프리즘(582))은 생성된 광 빔(110)의 특정한 특징을 조절함으로써, 마스터 발진기(400) 내의 광 빔(510)의 광학적 특성을 조절하여 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절하도록 구성된다. 각각의 광학 특징부는 마스터 발진기(400)의 광 빔(510)에 커플링됨으로써 광원(105)에 의해 형성되는 광 빔(110)에 광학적으로 커플링된다.
제 2 작동 모듈(125)은 광학 시스템의 광학 특징부(예컨대, 프리즘(582))를 이동시키거나 제어하여, 광 빔(510) 스펙트럼 특성을 변경(이것은 광 빔(405)의 스펙트럼 특성을 변경시키고 그러면 광원(105)으로부터 출력되는 광 빔(110)의 스펙트럼 특성이 변경됨)시키기 위한 기계적 디바이스일 수 있다. 제 2 작동 모듈(125)은 제어 시스템(140)으로부터 신호를 수신하고, 해당 신호를 광학 특징부(예를 들어, 광학 시스템의 프리즘(582))에 부여되는 어떤 종류의 움직임으로 변환한다. 예를 들어, 제 2 작동 모듈(125)은 하나 이상의 힘 디바이스(광학 특징부, 예컨대 격자의 지역에 힘을 인가하기 위함) 및 프리즘 중 하나 이상(예컨대, 프리즘(582))을 회전시키기 위한 회전 스테이지를 포함할 수 있다. 제 2 작동 모듈(125)은, 예를 들어 스테퍼 모터와 같은 모터, 밸브, 압력-제어된 디바이스, 압전 디바이스, 선형 모터, 유압식 액츄에이터, 보이스 코일, 등을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제 2 작동가능 장치(135)는 프리즘(582)이고, 프리즘(582)이 회전되면 격자(580)에 충돌하는 광 빔(510)의 광 배율(optical magnification)이 조절되며, 그러면 이제 광 빔(510)의 대역폭이 변경된다.
도 4 의 예에서, 제 1 작동가능 장치(130)는 제 1 스테이지(마스터 발진기(400)) 및 제 2 스테이지(파워 증폭기(410))에 연결되어 마스터 발진기(400)로 전송되는 제 1 트리거 신호와 파워 증폭기(410)로 전송되는 제 2 트리거 신호 사이의 상대적인 타이밍을 조절하는 타이밍 모듈이다. 예시적인 타이밍 모듈이 미국 특허 번호 제 7,830,934 및 제 7,203,216 에 도시되고 기술되는데, 이들은 그 전체로서 원용되어 본원에 통합된다. 두 개의 트리거 신호들 사이의 상대적인 타이밍을 조절함으로써, 광 빔(110)의 스펙트럼 특성(예컨대, 대역폭)이 제어될 수 있다. 특히, 마스터 발진기(400)로부터의 시드 광 빔(405)은 파워 증폭기(410) 내의 레이저 가스 내에서 파퓰레이션이 전도되는(inverted) 시간 동안 파워 증폭기(410)의 방전 영역을 통과함으로써, 시드 광 빔(405)이 파워 증폭기(410) 내에서 방전될 수 있게 해야 한다. 따라서, 시드 광 빔(405)의 펄스를 지연시킴으로써, 파워 증폭기(410)로부터 출력되는 광 빔(110)의 대역폭이 감소되며, 이에 따라서 파풀레이션이 파워 증폭기(410) 내에서 전도된다. 일반적으로, 마스터 발진기(400) 내에서 시드 광 빔(405)의 더 긴 펄스가 남을 수록, 파워 증폭기(410)에 의해 출력되는 광 빔(110)의 대역폭은 더 좁아질 것이다. 그러므로, 마스터 발진기(400)로 가는 트리거 신호와 파워 증폭기(410)로 가는 트리거 신호 사이의 상대적인 작동 타이밍이 광 빔(110)의 대역폭을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
이러한 트리거 신호들 사이의 상대적인 타이밍이 모든 레이저 광 펄스에서 변경될 수 있기 때문에, 얼마나 빨리 광 빔(510)의 경로에 있는 광학 특징부가 물리적으로 이동될 수 있는지에 의해 제한을 받는 제 2 작동 모듈(125)을 사용하는 것보다 이러한 제어에 의해 광학 특징부를 제어하는 더 정밀하게 튜닝되고 더 빠른 방법이 제공된다.
광원(105)이 넓은 어레이의 교란(107)에 노출될 수 있다고 해도, 두 개의 작동가능 장치(130, 135) 사이에서의 이러한 조율과 협동은 원하는 세트지점에서 또는 적어도 세트지점 주위의 원하는 범위 내에서 하나 이상의 스펙트럼 특성(파장 또는 대역폭과 같음)을 홀딩하거나 유지하도록, 제어 시스템(140)에 의하여 함께 채용될 수 있다.
도 6 을 참조하면, 본 명세서에서 설명되는 시스템 및 방법의 양태에 관련되는 제어 시스템(140)에 대한 세부사항이 제공된다. 제어 시스템(140)은 도 6 에는 도시되지 않는 다른 피쳐를 포함할 수 있다. 일반적으로, 제어 시스템(140)은 일반적으로 디지털 전자적 회로부, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 중 하나 이상을 포함한다.
제어 시스템(140)은 메모리(600)를 포함하고, 이것은 판독-전용 메모리 및/또는 랜덤 액세스 메모리일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 실행되도록 저장하기에 적합한 스토리지 디바이스는, 예를 들자면 EPROM, EEPROM 및 플래시 메모리 디바이스와 같은 반도체 메모리 디바이스; 내장 하드 디스크 또는 착탈식 디스크와 같은 자기 디스크; 자기-광학적 디스크; 및 CD-ROM 디스크를 포함하는, 모든 형태의 비-휘발성 메모리를 포함한다. 제어 시스템(140)은 하나 이상의 입력 디바이스(605)(예컨대 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰, 마우스, 핸드-헬드 입력 디바이스, 등) 및 하나 이상의 출력 디바이스(610)(예컨대 스피커 또는 모니터)를 더 포함할 수 있다.
제어 시스템(140)은 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서(615), 및 프로그래밍가능한 프로세서(예컨대 프로세서(615))에 의해 실행되도록 머신-판독가능 스토리지 디바이스에 유형화되어 구현되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품(620)을 포함한다. 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서(615)는 각각, 입력 데이터를 처리하여 적합한 출력을 생성함으로써 원하는 기능을 수행하도록, 명령들의 프로그램을 실행할 수 있다. 일반적으로, 프로세서(615)는 메모리(600)로부터 명령 및 데이터를 수신한다. 앞선 기기들 모두는 특수하게 설계된 ASIC(주문형 집적회로)에 의하여 보완되거나 그 안에 통합될 수 있다.
제어 시스템(140)은, 예를 들어 계측 처리 시스템(625), 결정 처리 시스템(635), 및 작동 처리 시스템(655)(작동 모듈(120, 125) 각각과 인터페이싱하기 위한 서브-시스템을 포함할 수 있음)을 포함한다. 이러한 처리 시스템 각각은 프로세서(615)와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 제품들의 세트일 수 있다.
계측 처리 시스템(625)은 계측 시스템(150)의 관측 시스템(305), 스펙트럼 특성 유닛(310), 및 다른 측정 유닛(315)의 각각으로부터 출력을 수신한다. 결정 처리 시스템(635)은 계측 처리 시스템(625)으로부터 출력을 수신하고 어떤 작동 서브-시스템이 활성화될 필요가 있는지를 결정한다.
비록 도 6 에는 일부 처리 시스템만이 도시되지만, 제어 시스템(140)은 다른 처리 시스템들을 포함할 수 있다. 또한, 비록 제어 시스템(140)이 컴포넌트들 모두가 상호 연결되는 것으로 보이는 박스처럼 표시되지만, 제어 시스템(140)은 물리적으로 서로 떨어져 있는 컴포넌트들로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 제어 시스템(140)은 계측 시스템(150)으로부터 광 빔(110)에 대한 적어도 일부의 정보를 수신하고, 계측 처리 시스템(625)은 이러한 정보에 대한 분석을 수행하고 출력 장치(145)로 공급되는 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특성(예를 들어, 대역폭)을 어떻게 조절할지를 결정한다. 이러한 결정에 기초하여, 제어 시스템(140)은 광원(105)의 동작을 제어하는 신호를 작동 처리 시스템(655)으로 전송한다.
제 1 및 제 2 작동 모듈(120, 125)은 펌웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합의 형태인 전자 장치를 포함한다.
도 7 을 참조하면, 리소그래피 노광 장치(145)는, 예를 들어 하나 이상의 컨덴서 렌즈, 마스크, 및 대물 장치를 가지는 조명기 시스템을 포함하는 광학 장치(optical arrangement)를 포함한다. 마스크는 하나 이상의 방향에 따라서, 예컨대 광 빔(110)의 광축에 따라서 또는 광축에 수직인 평면에서 이동가능하다. 대물 장치는 투영 렌즈를 포함하고, 마스크로부터 웨이퍼 상의 포토레지스트로 이미지 전사가 이루어지게 한다. 조명기 시스템은 마스크에 충돌하는 광 빔(110)에 대한 각도의 범위를 조절한다. 또한 조명기 시스템은 마스크에 걸친 광 빔(110)의 세기 분포를 균질화(균일하게 만듦)한다. 리소그래피 노광 장치(145)는 다른 특징부들 중에서, 리소그래피 제어기, 에어 컨디셔닝 디바이스, 및 다양한 전기 컴포넌트에 대한 파워 서플라이를 포함할 수 있다. 리소그래피 제어기는 층들이 웨이퍼에 어떻게 인쇄되는지를 제어한다.
웨이퍼는 광 빔(110)에 의하여 조사된다. 프로세스 프로그램 또는 레시피가 사용되는 웨이퍼, 마스크 상의 노광의 길이 및 노광에 영향을 주는 다른 인자를 결정한다. 리소그래피 중에, 광 빔의 복수 개의 펄스(110)는 웨이퍼의 동일한 면적을 조명하여 조명 도즈를 형성한다. 동일한 면적을 조명하는 광 빔(110)의 펄스의 개수 N은 노광 윈도우 또는 슬릿이라고 불릴 수 있고, 이러한 슬릿의 크기는 마스크 이전에 배치된 노광 슬릿에 의하여 제어될 수 있다. 몇 가지 구현예들에서, N의 값은 수 십 개이고, 예를 들어 10 개 내지 100 개의 펄스이다. 다른 구현예들에서, N의 값은 100 개의 펄스보다 더 크고, 예를 들어 100 개 내지 500 개의 펄스이다. 마스크, 대물 장치, 및 웨이퍼 중 하나 이상은 노광 필드에 걸쳐 노광 윈도우를 스캔하도록, 노광 중에 서로에 대하여 상대적으로 이동될 수 있다. 노광 필드는 노광 슬릿 또는 윈도우를 한 번 스캔할 때 노광되는 웨이퍼의 영역이다.
도 8 및 도 9 를 참조하면, 프로세스 제어 프로시저(800)(도 8)는 스펙트럼 특성(이러한 예에서, 대역폭)이 제 1 작동가능 장치(130)를 사용하는 폐루프 제어 프로시저(900)(도 9)에 있는 동안 제 1 작동가능 장치(130)를 포화해제시키기 위해 광학 시스템(100)에 의해 수행된다. 프로시저(800, 900)를 설명할 때에 도 10 의 프로세스 제어 다이어그램을 참조한다.
광학 시스템(100)의 동작 시에, 폐루프 제어 프로시저(900)는 광원(105)으로부터 출력되는 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 일반적으로 제어하기 위해 수행된다. 프로시저(900)는 광원(105 에 의해 생성되는 펄스형 광 빔(110)의 대역폭의 추정을 수신하는 단계(905) 및 추정된 대역폭이 스펙트럼 특성의 기준 값의 범위 밖에 있는지 여부를 결정하는 단계(910)를 포함한다. 대역폭 추정이 스펙트럼 특성의 기준 값의 범위 밖에 있으면(910), 제 1 작동가능 장치(130)가 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 조절하도록 변경된다(915). 대역폭의 기준 값의 범위는 복수 개의 기준 값의 실제 범위일 수 있고 또는 단일 기준 값일 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 폐루프 제어 프로시저(900) 중에(즉, 정상 사용 시에), 제 1 작동가능 장치(130)가 포화되거나 제한된 범위만 가지는 것이 가능하다. 이것은 제 1 작동가능 장치(130)가 제 1 작동 모듈(120)의 제어 하에 변경되고 있더라도 광 빔(110)의 대역폭을 조절할 수 없다는 것을 의미한다. 그러므로, 교란(107)이 완전하게 또는 적절하게 정정되지 않을 것이고, 출력 장치(145)에서의 광 빔(110)의 대역폭이 적절하게 정정되거나 조절되지 않을 것이다.
제 1 작동가능 장치(130)가 대역폭의 요구되는 범위 내에서 광 빔(110)의 대역폭을 변경할 수 있다는 것을 뜻하는, 제 1 작동가능 장치(130)가 자신의 전체 범위에서 계속 동작하게 하기 위해서, 프로시저(800)가 수행된다. 프로시저(800)는 제 1 작동가능 장치(130)와 직렬인 제 2 작동가능 장치(135)를 사용하여, 제 2 작동가능 장치(135)를 사용하여 대역폭을 조절하는 것이 제 1 작동가능 장치(130)가 조절될 수 있는 범위에 영향을 주게 한다.
광학 시스템(100)은 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트의 표시를 수신한다(805). 예를 들어, 제어 시스템(140)은 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트의 표시를 계측 시스템(150)의 관측 시스템(305)으로부터 수신할 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어 시스템(140)은 작동 포인트의 표시를 계측 시스템(150)으로부터 수신된 데이터에 기초하여 계산 또는 결정할 수 있다. 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트는, 가능한 설정, 값, 또는 조건의 범위 내의 어느 부분에서, 제 1 작동가능 장치(130)가 현재 동작하고 있는지를 특징짓는다. 광학 시스템(100)은 제 1 작동가능 장치(130)의 위치를 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트의 수신된 표시에 기초하여 결정한다(810).
도 11 을 함께 참조하면, 제 1 작동가능 장치(130)를 특징짓는 예시적인 그래프(1100 및 1150)가 도시된다. 그래프(1100)는 제 1 작동가능 장치(130)가 어떻게 동작하고 있는지를 표시하는 광학 시스템(100)의 관측된 특징(1120)(관측 시스템(305)에 의해 제공됨)(수직 축)의 제 1 작동가능 장치(130)를 조절하고 따라서 광 빔(110)의 대역폭을 제어하도록 제 1 작동 모듈(120)에 제공되는 작동 신호(1125)(수평 축) 사이의 관련성을 보여준다.
그래프(1100)는 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트(1105)도 역시 보여준다. 작동 포인트(1105)는 특정 시점에서의 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트이다. 따라서 작동 포인트(1105)는 제 1 작동가능 장치(130)의 실제, 결정된, 또는 측정된 작동 포인트로 간주될 수 있다. 작동 포인트(1105)는 장치(130)의 관측된 특징(1120)을 모듈(120)에 제공되는 작동 신호(1125)와 관련시키는 특징 곡선(1116)에 따라 하한(1110) 및 상한(1115) 사이에서 변경가능하다(변화되거나 조절될 수 있음). 하한(1110) 및 상한(1115)은 제 1 작동가능 장치(130)의 전체 동작 범위일 수 있고, 또는 하한(1110) 및/또는 상한(1115)은 다음 설명과 도 12 에서 자세히 논의되는 바와 같이 장치(130)의 전체 동작 범위 내에 속하는 한계들일 수 있다.
그래프(1100)에 그려진 예에서, 특징 곡선(1116)은 상한(1115)과 하한(1110) 사이에서 선형이다. 즉, 상한(1115) 그리고 하한(1110) 사이에서는 관측된 특징(1120)과 작동 신호(1125) 사이에 선형 관련성이 존재한다. 그러나, 다른 예들에서, 특징 곡선(1116)은 선형 형상보다 더 복잡할 수 있다. 도 11 의 예에서, 작동 신호(1125)는 차분 타이밍 신호(전술된 바와 같음)이다. 관측된 특징(1120)은 더 상세히 후술된다.
도 11 의 그래프(1150)는 스펙트럼 특성(도 11 의 예에서는 대역폭(1155))이 프로시저(900) 중에 제 1 작동가능 장치(130)를 제어하기 위해 제 1 작동 모듈(120)로 제공되는 작동 신호(1125)(수평 축)에 대해서 어떻게 변하는지를 보여준다. 도시된 예에서, 스펙트럼 특성(대역폭(1155))은 작동 신호(1125)의 값들의 범위(1128)에 대응하는 대역폭 범위(1127) 내에서 변동한다. 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트(1105)를 특징 곡선(1116)에 따라 조절함으로써, 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특성(도 11 의 예에서는 대역폭)이 조절된다.
제 1 작동가능 장치(130)가 포화되면, 제 1 작동가능 장치(130)는 광 빔(110)의 대역폭을 조절할 수 없다. 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있으면, 장치(130)는 대역폭을 조절할 수 없을 수 있고(즉, 장치(130)가 포화될 수 있음), 또는 장치(130)는 광 빔(110)의 대역폭을 제한되게만 조절할 수 있을 수 있다(즉, 장치(130)가 포화에 가까워짐). 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있다고 결정되면, 프로시저(800)는 제 1 작동가능 장치(130)를 포화해제시키거나 비포화 상태로 변경시켜, 계속하여 광 빔(110)의 스펙트럼 특성을 조절할 수 있게 한다. 비포화 상태에 있으면, 제 1 작동가능 장치(130)는 대역폭을 대역폭 범위(1127) 내의 임의의 값으로 조절할 수 있다. 또한, 프로시저(800)는 광원(105)이 동작하는 동안에 그리고 광원(105)을 중단시거나 광원(105)의 임의의 부분을 분해할 필요가 없이 제 1 작동가능 장치(130)를 포화해제시킬 수 있다.
광학 시스템(100)은 810 에서 결정된 위치에 기초하여 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는지 여부를 결정한다(815). 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있으면(815), 광학 시스템(100)은 제 2 의 별개의 작동가능 장치(135)를 변경시켜 제 1 작동가능 장치(130)를 비포화 상태로 변하게 하여 펄스형 광 빔(110 820)의 스펙트럼 특성을 조절한다.
위에서 논의된 바와 같이, 포화 상태에 있는 경우, 제 1 작동가능 장치(130)는 대역폭을 조절할 수 없거나 제한적으로만 조절할 수 있다. 제 1 작동가능 장치(130)는, 예를 들어 작동 포인트(1105)가 상한(1115) 이상이거나 하한(1110) 이하인 경우에 포화 상태에 있다고 결정될 수 있다. 이러한 예에서, 작동 포인트(1105)가 상한(1115)과 하한(1110) 사이에 있도록 제 2 작동가능 컴포넌트(135)를 변경함으로써 제 1 작동가능 장치(130)는 비포화 상태로 변경될 수 있다. 비포화 상태는 상한(1115)과 하한(1110) 사이의 가능한 작동 포인트 중 임의의 것일 수 있고, 상한(1115)과 하한(1110) 사이의 가능한 작동 포인트 전부 또는 그들 전부 보다 적은 값을 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 그리고 도 8, 도 11, 및 도 12 를 참조하면, 단계 810 에서 제어 시스템(140)(예를 들어, 계측 처리 시스템(625))은 활성화 상한(1124) 및 활성화 하한(1130) 중 하나 이상에 대한 작동 포인트(1105)의 위치를 결정할 수 있다. 활성화 상한 및 활성화 하한(1124, 1130)도 역시 도 12 에 표시되는데, 이것은 작동 포인트(1105)의 위치 및/또는 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는지 여부를 결정하기 위하여 사용될 수 있는 예시적인 한정 또는 임계를 포함하는 제어 차트이다. 제 1 작동가능 장치(130)가 정말 포화되지 않고 여전히 스펙트럼 특성을 조절할 수 있는 경우에도 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있다고 간주될 수 있기 때문에, 예시적인 한정 및 임계는 상한(1115)과 하한(1110) 사이에 있는 다양한 한정 및 임계를 포함한다. 상한(1115) 및 하한(1110) 안에 있는 한정 및 임계를 포함시키면, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 도달하기 전에 조절되고 따라서 절대로 포화되지 않도록 보장할 수 있다.
도 12 에 도시되는 예에서, 활성화 상한(1124) 및 활성화 하한(1130)은 상한(1115)과 하한(1110) 사이에 있다. 제어 시스템(140)(예를 들어, 계측 처리 시스템(625))은 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는지 여부를 작동 포인트(1105)가 활성화 상한(1124)과 활성화 하한(1130) 사이에 있는지 여부에 기초하여 결정한다(815). 제 1 작동가능 장치(130)는 작동 포인트(1105)가 활성화 상한(1125) 이상이거나 활성화 하한(1130) 이하일 경우에 포화 상태에 있다고 간주된다. 제 1 작동가능 장치(130)는 그 작동 포인트(1105)가 활성화 상한(1124)과 활성화 하한(1130) 사이에 있으면 비포화 상태에 있다고 간주된다. 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있으면, 제 2 작동가능 장치(135)는 제 1 작동가능 장치(130)를 비포화 상태로 바꾸도록 변경된다.
활성화 상한(1124) 및 활성화 하한(1130)이 상한(1115)과 하한(1110) 사이에 있기 때문에, 활성화 상한 및 활성화 하한(1124, 1130)은, 예를 들어 장치(130)가 여전히 스펙트럼 특성을 제한적으로 조절할 수 있지만 작동가능 장치(130)가 스펙트럼 특성을 아예 조절할 수 없도록 포화되기 전에 제 1 작동가능 장치(130)를 포화해제시키도록 사용될 수 있다.
또한, 일부 구현예들에서, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있다고 결정되면, 제 2 작동가능 장치(135)는 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트(1105)가 비활성화 상한(1126)과 비활성화 하한(1129) 사이에 있을 때까지 변경될 수 있다. 비활성화 상한(1126) 및 비활성화 하한(1129)은 활성화 상한(1124)과 활성화 하한(1130)(상한(1115)과 하한(1110) 사이에 있음) 사이에 있다. 이러한 예에서 활성화 상한(1124) 및 활성화 하한(1130)이 포화 상태를 규정하기 위해서 사용되기 때문에(즉, 작동 포인트(1105)가 활성화 상한(1124)보다 높거나 활성화 하한(1130) 아래에 있으면, 장치(130)는 포화 상태에 있음), 비활성화 하한(1129) 및 비활성화 상한(1126)은 비포화 상태에 대응하는 작동 포인트의 범위 내에 완전히 포함되는 범위를 규정한다. 따라서, 작동 포인트(1105)가 비활성화 하한(1126)과 비활성화 상한(1129) 사이에 있을 때까지 제 2 작동가능 장치(135)를 변경함으로써, 제 1 작동가능 장치(130)는 비포화 상태에 확실히 포함되고 비포화 상태를 유지할 가능성이 더 높아질 수 있도록 변하게 된다.
제 1 작동가능 장치(130)는 타겟 작동 포인트(1123)와 연관될 수 있다. 타겟 작동 포인트(1123)는 제 1 작동가능 장치(130)가 최적으로 작동하는 것으로 알려진 작동 포인트일 수 있다. 예를 들어, 타겟 작동 포인트(1123)는, 제 1 작동가능 장치(130)에 제공되면 광원(105) 및/또는 광원(105)의 컴포넌트가 광 빔(110)이 광원(105)의 현재 동작 조건에서 최대 파워를 가지게 하는 방식으로 작동하게 하는 작동 신호에 대응하는 작동 포인트일 수 있다. 타겟 작동 포인트(1123)는 상한(1115)과 하한(1110) 사이의 임의의 위치에 있을 수 있다. 예를 들어, 타겟 작동 포인트(1123)는 상한(1115) 및 하한(1110)에 의해 정의되는 값들의 범위의 중심점일 수 있다.
활성화 상한(1124) 및 활성화 하한(1130)을 포함하는 구현예에서, 한계(1124 및 1130)는 타겟 작동 포인트(1123) 중앙에 위치될 수 있고, 활성화 상한(1124) 및 활성화 하한(1130)은 타겟 작동 포인트(1123)로부터 등거리이다. 그러나, 타겟 작동 포인트(1123)는 활성화 상한(1124)과 활성화 하한(1130) 사이의 임의의 위치에 있을 수 있다.
비활성화 상한(1126) 및 비활성화 하한(1129)을 채용하는 구현예에서, 타겟 작동 포인트(1123)는 비활성화 상한(1126) 및 비활성화 하한(1129)으로부터 등거리일 수 있고, 또는 타겟 작동 포인트(1123)는 한계(1126, 1129)에 다른 것보다 더 가까울 수 있다.
활성화 상한(1124) 및 활성화 하한(1130), 및/또는 비활성화 상한(1126) 및 비활성화 하한(1129)은 타겟 작동 포인트(1123)에 기초하여 설정되거나 타겟 작동 포인트에 대해 결정될 수 있다. 즉, 일부 구현예들에서, 이러한 한계들은 타겟 작동 포인트(1123)로부터 특정 거리에 있도록 설정되거나 결정되어, 제 1 작동가능 컴포넌트(130)가 비포화 상태에 있도록 제 2 작동가능 장치(135)를 변경하면 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트(1105)가 타겟 작동 포인트(1123)에 더 가까워지게 하는 영향을 가지게 할 수 있다. 일부 구현예들에서, 제 1 작동가능 컴포넌트(130)의 작동 포인트(1105)는 타겟 작동 포인트(1123)와 같아질 때까지 이동된다.
더욱이, 일부 예들에서, 제 1 작동가능 컴포넌트(130)가 포화 상태에 있는지 여부의 결정은 타겟 작동 포인트(1123)를 사용하여 수행된다. 예를 들어, 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트(1105)와 타겟 작동 포인트(1123)는 서로 비교되어, 작동 포인트를 나타내는 수치 값으로부터 타겟 작동 포인트(1123)를 나타내는 수치 값을 감산함으로써 작동 포인트(1105)가 타겟 작동 포인트(1123)에 얼마나 가까운지를 결정할 수 있다. 이러한 차이의 크기가 미리 결정된 임계와 비교될 수 있다. 차이의 크기가 임계보다 크면, 제 1 작동가능 장치(130)는 포화 상태에 있다고 결정되고 제 2 작동가능 장치(135)가 변경되어, 결과적으로 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트(1105)가 타겟 작동 포인트(1123)에 더 가까이 이동되고 제 1 작동가능 장치가 비포화 상태로 변하게 된다.
타겟 작동 포인트(1123)는 제 1 작동가능 장치(130)의 테스팅을 통해 실험적으로 조정되고 결정될 수 있고, 또는 제 1 작동가능 장치를 과거에 사용한 결과로부터 결정될 수 있다. 또한, 타겟 작동 포인트(1123)는 광원(105)의 동작 중에 일정하게 유지되는 광원(105)의 물리적 특징(예컨대, 마스터 발진기(400)의 기하학적 구조 또는 파워 증폭기(410)의 기하학적 구조) 및/또는 광원(105)이 동작하는 동안 변할 수 있는 광원(105)의 동작 조건에 기초할 수 있다. 따라서, 타겟 작동 포인트(1123)는 광원(105)이 동작되는 동안 변할 수 있다. 이러한 예들에서, 타겟 작동 포인트(1123)는 광원(105)의 운영자에 의해 조절되거나 변화될 수 있고, 또는 타겟 작동 포인트(1123)는 자동화된 프로세스에 의해 조절되거나 변화될 수 있다. 더 나아가, 활성화 한계(1124, 1130) 및/또는 비활성화 한계(1126, 1129)가 타겟 작동 포인트(1123)에 기초하는 구현예에서, 이러한 한계들도 광원(105)이 동작되는 동안 변할 수 있다.
따라서, 프로시저(800)는 제 1 작동가능 장치(130)의 작동 포인트(1105)가 광원(105)의 동작 중에 변화, 조절, 및/또는 제어되어 제 1 작동가능 장치(130)가 스펙트럼 특성을 조절할 수 없게 되는 상태가 생기는 것을 방지하거나 감소시킨다.
위에서 논의된 바와 같이, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있다고 결정되면, 제 2 작동가능 장치(135)는 변경되어 제 1 작동가능 장치(130)를 비포화 상태로 변하게 한다. 제 2 작동가능 장치(135)를 변경하는 것은 제 2 작동 컴포넌트(130)가 광 빔(110)과 상호작용하는 광학 특징부, 예컨대 도 5 의 프리즘(582)을 이동시키게 하는 것을 포함할 수 있다. 프리즘(582)을 이동시키면 광 빔(110)의 스펙트럼 대역폭이 바뀐다. 그러나, 프리즘(582)을 이동시키면 다른 스펙트럼 특성, 예컨대 광 빔의 파장도 변할 수 있다. 이러한 파장 변화를 보상하기 위해서, 제 1 및 제 2 작동가능 장치(130, 135) 양자 모두와 별개인 제 3 작동가능 장치(1000)(도 10 에 도시됨)가 광 빔(110)의 파장을 조절하도록 변경될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 3 작동가능 장치(1000)는, 제 1 작동가능 장치(130)를 포화해제시키도록 제 2 작동가능 장치(135)가 변경될 때에 다른 스펙트럼 특성(예컨대, 파장)의 변화가 생기는 것을 보상하도록 제어될 수 있다.
프로시저(800)는 광원(105)이 동작하며 광 빔(110)을 생성하고 있는 동안 수행될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 제 1 작동가능 장치(130)를 포화해제시키기 위해 제 2 작동가능 장치(135)를 변경시키면 광 빔(110)의 다른 스펙트럼 특성이 변하게 될 수 있다. 광원(105)이 동작하는 동안 여전히 프로시저(800)를 수행하면서 광 빔의 스펙트럼 특성에 대한 제 2 작동가능 장치(135)의 변경이 미치는 영향을 최소화하기 위해서, 일부 구현예들에서, 제 2 작동가능 장치(135)는 광 빔(110)과 상호작용하지 않는 동안에만 변경된다. 예를 들어, 광 빔(110)은 펄스형 광 빔일 수 있고, 및 제 2 작동가능 장치(135)는 제 2 작동가능 장치(135)가 광 빔(110)의 펄스들 사이에만 변경되도록 제한될 수 있다. 다른 예에서, 광 빔(110)은 광이 없는 시간 기간에 의해 분리되는 광의 많은(예를 들어, 수 백 개) 펄스의 버스트를 포함하는 펄스형 광 빔일 수 있다. 이러한 예들에서, 제 2 작동가능 장치(135)는 버스트들 사이에서 광이 없는 기간 동안에만 변경된다. 광 빔(110)이 광의 펄스들의 버스트를 포함하는 펄스형 광 빔인 일부 예들에서, 제 2 작동가능 장치(135)는 버스트들 사이 또는 하나의 버스트 내의 펄스들 사이에 광이 발생하지 않는 기간 동안에만 변경된다.
어느 경우든지, 제 2 작동가능 장치(130)는 광원(105)이 동작 중이고 광 빔(110)을 생성하고 있는 동안에 변경된다. 따라서, 제 1 작동가능 장치(130)를 비포화 상태로 바꾸기 위해서 제 2 작동가능 장치(135)를 변경하는 것이, 일부 구현예들에서, 광이 제 1 작동가능 장치(130)와 상호작용하지 않는 시간 기간으로 한정되더라도, 이러한 시간 기간은 광원(105)이 동작하고 있는 동안 생성되는 광 빔의 타입에 부수적인 시간 기간이고, 광원(105)이 동작하지 않도록 제거함으로써 발생하는 시간 기간이 아니다.
도 10 을 참조하면, 예시적인 구현예에서, 제어 시스템(140)(예를 들어, 계측 처리 시스템(625))은 동작 상태 또는 동작점(1105)의 위치를 결정할 수 있고(810), 이전의 버스트 도중의 작동 포인트(1123)와(1105)의 평균 또는 중간 값(도 10 에서 MPOP 버스트 평균이라 명명됨)을 타겟 작동 포인트(도 10 에서 MPOP 타겟이라 명명됨)와 비교하여 해당 버스트에 대한 작동 포인트의 오차(도 10 에서 MPOP 버스트 평균 오차라고 명명됨)를 결정함으로써, 제 1 작동가능 장치(130)가 포화 상태에 있는지 여부를 결정할 수 있다(815). 제어 시스템(140)(예를 들어, 결정 처리 시스템(635))은 작동 포인트에 있는 평균 오차와 작동 신호 사이의 미리 결정된 관련성을 살펴 보고(박스(1005)) 단계 820 에서 제 2 작동 모듈(125)로 전송되는 신호를 결정하기 위해서 그러한 관련성을 사용할 수 있다.
또는, 제어 시스템(140)이 작동 포인트(1105)의 단일 값을 타겟 작동 포인트와 비교하여 작동 포인트에 있는 오차를 결정하는 것이 가능하다.
작동 포인트에 있는 평균 오차가 수평 축에 표시되고 작동 신호가 수직 축에 표시되는 도 13 에 예시적인 관련성(1005)이 도시된다. 이러한 예에서, 평균 오차가 변하지만 작동 신호는 변경될 수 없는 중앙 데드밴드(deadband)(또는 중립) 영역이 존재한다; 이러한 영역은 제 2 작동 모듈(125)의 발진 또는 반복된 활성화-비활성화 사이클을 방지하기 위해 존재한다. 또한, 데드밴드 영역 옆에 있는 두 개의 히스테리시스(hysteretic) 영역이 존재한다; 이러한 영역에서, 제 2 작동 모듈(125)로 출력되는 작동 신호의 값은 작동 포인트에 있는 평균 오차의 종래의 값에 기초하여 결정된다.
다른 구현예들에서, 제 2 작동가능 장치(135)는 프리즘(582)이 아닌 광학 특징부이다. 예를 들어, 제 2 작동가능 장치(135)는 격자(580)일 수 있고, 제 2 작동 모듈(125)은 격자(580)가 그 형상을 바꾸게 함으로써 광 빔(510)의 스펙트럼 특성을 변하게 할 수 있다. 다른 예로서, 제 2 작동가능 장치(135)는 광 빔(510, 405, 110) 중 임의의 것의 경로에 배치되는 하나 이상의 조절가능한 애퍼쳐일 수 있다. 다른 예로서, 제 2 작동가능 장치(135)는 광학 디바이스, 예컨대 격자(580) 또는 프리즘(582, 584, 586, 588)(또는 광 빔(510, 405, 또는 110)의 경로에 배치되는 다른 광학 요소) 중 하나일 수 있고, 제 2 작동 모듈(125)은 이러한 광학 요소가 그 방향을 신속하게 바꾸게 하여 광 빔(110)의 중심 파장을 디더링하거나(dither) 발진시켜 순시 대역폭이 달라지게 함으로써, 출력 장치(145)에서 대역폭이 순시 대역폭보다 더 넓거나 좁아지게 할 수 있다.
다른 구현예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.
Claims (48)
- 광원에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 제어하는 시스템으로서,
상기 광원의 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지에 연결되고 상기 제 1 스테이지로 전송되는 제 1 트리거 신호와 상기 제 2 스테이지로 전송되는 제 2 트리거 신호 사이의 상대적인 타이밍을 제어하도록 구성되는 타이밍 모듈에 커플링되는 제 1 작동 모듈 - 상기 타이밍 모듈의 동작 상태를 나타내는 작동 포인트는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 1 작동 모듈에 의해 하한과 상한 사이에서 변경되고, 상기 타이밍 모듈은 상기 작동 포인트가 상기 하한 이하이거나 또는 상한 이상인 경우 포화 상태에 있는 것이고, 상기 작동 포인트가 상기 상한과 하한 사이에 있는 경우 비포화 상태에 있는 것임 -;
상기 광원의 하나 이상의 광학 특징부에 커플링되는 제 2 작동 모듈 - 상기 광학 특징부의 동작 상태는 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 2 작동 모듈에 의해 변경됨 -; 및
상기 제 1 작동 모듈 및 제 2 작동 모듈에 연결되는 제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 시스템은,
상기 타이밍 모듈의 동작 상태에 관련된 표시를 수신하고;
상기 타이밍 모듈의 동작 상태의 수신된 표시에 기초하여 상기 타이밍 모듈의 동작 상태가 포화되지 않도록, 또는 상기 타이밍 모듈의 동작 상태의 수신된 표시가 상기 타이밍 모듈이 포화 상태임을 표시할 경우 상기 타이밍 모듈의 동작 상태를 포화해제(desaturate)시키도록, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하기 위한 신호를 상기 제 2 작동 모듈에 전송하도록 구성되는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 시스템은,
상기 광원으로부터 출력되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 측정을 수신하고;
상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 수신된 측정에 기초하여, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 새로운 값으로 조절하기 위한 신호를 상기 제 1 작동 모듈 및 제 2 작동 모듈 중 하나 이상에 전송하도록 구성되는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원은 멀티-스테이지 가스 방전 시스템이고, 제 1 스테이지는 펄스형 시드 광 빔을 출력하는 발진기 장치이고 제 2 스테이지는 상기 펄스형 시드 광 빔을 수광하고 상기 펄스형 광 빔을 출력하는 광증폭 장치이며, 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 양자 모두는 가스 방전 서브-시스템을 포함하는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 작동 모듈은 상기 제 1 스테이지에 커플링되는 스펙트럼 선택 모듈을 포함하는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 작동 모듈은 상기 펄스형 광 빔과 상호작용하는 스펙트럼 선택 모듈이고,
상기 스펙트럼 선택 모듈은 펄스형 광 빔의 광 배율(optical magnification)을 조절하도록 구성되는 광학 시스템을 포함하는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 스펙트럼 특성 제어 시스템은, 상기 광원의 제 3 작동가능 장치에 커플링되는 제 3 작동 모듈을 더 포함하고, 상기 제 3 작동가능 장치는 상기 펄스형 광 빔의 다른 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 제 3 작동 모듈에 의해 변경되는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 스펙트럼 특성 제어 시스템은 상기 제 1 작동 모듈에 연결되는 관측 시스템을 포함하는 계측 시스템을 더 포함하고, 상기 관측 시스템은 상기 펄스형 광 빔의 특징을 수신하고, 상기 타이밍 모듈의 동작 상태에 관련된 표시를 출력하도록 구성되는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 계측 시스템은 상기 광원으로부터 출력되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 측정하도록 구성되는 스펙트럼 특성 유닛을 포함하고, 상기 제어 시스템은 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성의 측정을 수신하도록 구성되는, 스펙트럼 특성 제어 시스템. - 광원을 제어하는 방법으로서,
상기 광원의 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지에 연결되는 타이밍 모듈의 작동 포인트의 표시를 수신하는 단계 - 상기 타이밍 모듈의 작동 포인트는 상기 광원에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 하한과 상한 사이에서 변경가능하고, 상기 타이밍 모듈은 상기 작동 포인트가 상기 하한 이하이거나 또는 상한 이상인 경우 포화 상태에 있는 것이고, 상기 작동 포인트가 상기 상한과 하한 사이에 있는 경우 비포화 상태에 있는 것임 -;
상기 광원의 타이밍 모듈의 작동 포인트의 표시에 기초하여, 상기 상한과 하한 사이에서 상기 타이밍 모듈의 작동 포인트의 위치를 결정하는 단계;
결정된 위치에 기초하여 상기 타이밍 모듈이 포화 상태에 있는지 여부를 결정하는 단계; 및
상기 타이밍 모듈이 포화 상태에 있다고 결정되면, 상기 타이밍 모듈을 비포화 상태로 변경시키고 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 상기 광원의 하나 이상의 광학 특징부를 변경하는 단계를 포함하는, 광원 제어 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 상한과 하한 사이에서 상기 타이밍 모듈의 작동 포인트의 위치를 결정하는 단계는, 활성화 상한 및 활성화 하한 중 하나 이상에 대한 상기 작동 포인트의 위치를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 활성화 상한 및 활성화 하한은 상기 상한과 하한 사이에 있고,
상기 결정된 위치에 기초하여 상기 타이밍 모듈이 포화 상태에 있는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 작동 포인트가 상기 활성화 상한과 상기 상한 사이에 있는지 또는 상기 활성화 하한과 상기 하한 사이에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하며,
상기 타이밍 모듈의 비포화 상태는 상기 활성화 상한과 활성화 하한 사이인, 광원 제어 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 타이밍 모듈이 포화 상태에 있으면, 상기 광원 제어 방법은,
상기 타이밍 모듈의 작동 포인트가 비활성화 상한과 비활성화 하한 사이에 있을 때까지 상기 광학 특징부를 계속하여 변경하는 단계를 더 포함하고, 상기 비활성화 상한 및 비활성화 하한은 상기 활성화 상한과 활성화 하한 사이에 있는, 광원 제어 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 타이밍 모듈은 상기 비활성화 상한과 비활성화 하한 사이에 있는 타겟 작동 포인트와 연관되는, 광원 제어 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 광학 특징부는 상기 광원으로부터 방출되는 펄스형 광 빔과 상호작용하도록 구성되는 광학 요소를 포함하는, 광원 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 광학 특징부는, 상기 광학 요소가 상기 펄스형 광 빔과 상호작용하지 않고 있을 경우에만 변경되는, 광원 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 광원의 광학 특징부를 변경하는 단계는, 상기 펄스형 광 빔의 경로에 대해서 상기 광학 요소를 이동시키는 단계를 포함하는, 광원 제어 방법. - 삭제
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