KR102351884B1 - 리소그래피 시스템 대역폭 제어 방법 - Google Patents

리소그래피 시스템 대역폭 제어 방법 Download PDF

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Abstract

다수의 반복률 중 임의의 하나로 동작할 수 있는 레이저의 레이저 발사 타이밍 및 이에 따라 대역폭을 제어하기 위한 방법 및 장치. 일 실시형태에서, 상기 반복률에 대한 특정 반복률로 고속 대역폭 액츄에이터의 정상 상태값의 피드포워드 모델을 사용함으로써 반복률 변화로 인한 대역폭의 과도변화가 감소되거나 방지된다. 이 피드포워드 모델은 반복률 스캔을 수행하고, 각각의 반복률의 고속 대역폭 액츄에이터의 정상 상태값에 대한 설정값을 획득 및 저장함으로써 초기화되거나 교정될 수 있다.

Description

리소그래피 시스템 대역폭 제어 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2017년 11월 17일에 출원된 미국 출원 제 15/815,935 호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 원용에 의해 그 전체가 본원에 포함된다.
본 개시된 주제는 집적 회로 포토리소그래피 제조 프로세스에 사용되는 것과 같은 레이저 생성 광원에 관한 것이다.
전형적으로 반도체 포토리소그래피용 레이저 방사선은, 예를 들면, 500 Hz 내지 약 6 kHz 범위의 특정 반복률로 일련의 펄스로서 공급된다. 임의의 하나의 횟수의 반복률로 레이저를 동작시키는 선택지를 사용자에게 제공하는 것은 유용하다. 그러나, 이러한 유연성을 제공함으로써 발생하는 엔지니어링 과제가 있다. 이러한 과제 중 하나는 레이저가 동작하는 반복률(주파수)의 함수인 대역폭 공진으로 알려진 현상을 레이저가 나타낼 수 있다는 사실로부터 발생한다. 체임버 내의 공진은 어떤 반복률로 발생할 수 있고, 공진에 인접하는 주파수의 밸리(valley) 또는 바닥이 낮은 공진 주파수 근처에서 성능 메트릭스(performance metrics)(예를 들면, 대역폭, 포인팅 및 발산)가 급격하게 증가할 수 있다. 공진의 존재 그 자체는 모든 데이터 포인트가 사양 내에 유지되는 경우에 허용가능할 수 있으나, 성능 메트릭스를 사양 내에 유지하기 위한 정렬 중에 추가의 시간 및 노력이 필요할 수 있다. 또한, 공진으로 인한 성능 메트릭스의 피크와 밸리의 차이는 스캐너 디자인 및 제어에 대한 기술적 과제를 발생시킬 수 있다.
반도체 포토리소그래피에 유용한 주파수(심자외선(DUV) 파장)에서 레이저 방사선을 생성하기 위한 시스템 중 하나는 MOPA(Master Oscillator Power Amplifier) 이중 가스 방전 체임버 구성의 사용을 수반한다. 이러한 구성에서 대역폭은 MOPA의 PA(power amplifier) 부분의 펄스(발사)에 대한 MOPA의 MO(Master Oscillator) 부분의 펄스(발사)의 상대적 타이밍을 제어함으로써 대역폭을 제어하는 고속 대역폭 액츄에이터를 사용하여 관리될 수 있다. 이 상대적 타이밍은 MOPA 타이밍, ΔtMOPA, 또는 DtMOPA라고 다양하게 지칭된다. 이들 단축 표기법은 본 명세서에서 MO와 같은 시드 레이저 및 PA 또는 PO와 같은 증폭기 레이저, 또는 기타 증폭기 레이저 구성의 임의의 상이한 타이밍 제어에 대한 단축으로서 사용되며, MOPA 구성과 같은 특정 구성에 한정되지 않는다. 이러한 고속 대역폭 액츄에이터는, 예를 들면, 2010년 10월 26일에 허여된 "레이저 광의 대역폭 안정화 및 튜닝을 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 특허 제 7,822,084 호에 개시되어 있으며, 이것의 전체 사양은 원용에 의해 본원에 포함된다. 다른 예는 2012년 3월 27일에 허여된 "광원 대역폭 선택 및 제어를 위한 시스템 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 특허 제 8,144,739 호에서 찾을 수 있으며, 이것의 전체 사양은 원용에 의해 본원에 포함된다. 고속 대역폭 액츄에이터는 대역폭 공진으로 인해 발생하는 것을 포함하는 임의의 대역폭 장해를 제어하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이 고속 대역폭 액츄에이터는 전형적으로 피드백 제어기로서 구현되므로 실제 장해가 발생된 후에만 응답한다. 그러나, 하나의 반복률로부터 다른 반복률로 전환하면 대역폭에 대역폭 메트릭스가 사양으로부터 벗어날 정도로 커질 가능성이 있는 순간적 장해가 도입될 수 있다. 따라서 반복률 변경으로 인한 큰 대역폭 과도변화(transient)의 위험을 완화시킬 필요가 있다.
설명된 바와 같이, 고속 액츄에이터로서 MOPA 타이밍을 사용함으로써 대역폭 제어를 제공할 수 있다. 이 액츄에이터는 범위가 제한되어 있으므로 대역폭의 제한된 양의 장해만 처리할 수 있다. 동작 반복률을 포함하는 다양한 이유로 인해, 정상 상태의 대역폭은 경시적으로, 예를 들면, 레이저 체임버에 최후에 가스가 보충(재충전)된 이후의 시간의 함수로서 변화될 수 있다. 이 변경에 의해 대역폭에 일정한 오프셋이 추가되고, 이것은 고속 대역폭 액츄에이터에 의해 보상된다. 이 오프셋은 MOPA 타이밍을 그 범위의 일단에서 포화시켜 대역폭의 통상의 변동을 처리하기 위한 여지를 거의 또는 전혀 남기지 않을 만큼 충분히 클 수 있다. 이 문제는 MOPA 타이밍 액츄에이터가 그 활성 범위의 중심에 가까워질 때까지 대역폭 오프셋을 서서히 도입하는 ABS(active bandwidth stabilization; 활성 대역폭 안정화)를 사용하는 ASC(active spectral control; 활성 스펙트럼 제어) 탈포화 기술(desaturation technology)에 의해 개선된다. 활성 스펙트럼 제어는, 예를 들면, "DUV 레이저 광원의 활성 스펙트럼 제어"라는 명칭으로 2012년 1월 17일에 허여된 미국 특허 제 8,098,698 호에 개시되어 있으며, 이것의 전체 사양은 원용에 의해 본원에 포함된다. 레이저가 다양한 반복률 중 임의의 하나로 실행될 수 있도록 구성된 경우, 즉 레이저가 반복률 기민성인 경우, 해결책은 영향을 받는다. 상이한 반복률은 대역폭의 상이한 각각의 오프셋을 나타낼 수 있다. 하나의 반복률에 대해 MOPA 타이밍을 중앙에 두면, 극단적으로 상이한 반복률들 사이에서 전환할 때 잠재적으로 대역폭 에러가 증가할 수 있도록 다른 반복률은 중앙으로부터 벗어날 수 있다.
본 명세서나 다른 곳에서 특정되어 있는지의 여부에 무관하게 문제들 중 적어도 하나를 제거하거나 완화시키는 것, 또는 기존의 장치 또는 방법의 대안을 제공하는 것이 바람직하다.
다음은 본 발명의 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 이상의 실시형태의 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 모든 고려된 실시형태의 광범위한 개관이 아니며, 모든 실시형태의 핵심적이거나 중요한 요소를 특정하거나 임의의 실시형태 또는 모든 실시형태의 범위를 기술하는 것을 의도하지 않는다. 이것의 유일한 목적은 후술되는 보다 상세한 설명의 서두로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시형태의 일부의 개념을 제시하는 것이다.
일 양태에 따르면, 반복률의 변화에 기인된 대역폭의 과도변화가 DtMOPA 대 반복률의 피드포워드 모델을 사용함으로써 저감되거나 방지되고, DtMOPA는 과도변화가 안정화되기에 충분히 긴 시간 동안 특정 반복률로 동작되는 고속 대역폭 액츄에이터의 정상 상태값이다. 이 피드포워드 모델은 반복률 스캔을 수행함으로써 그리고 각각의 반복률에 대한 DtMOPA에 대한 안정값을 획득 및 저장함으로써 초기화 또는 교정될 수 있다.
다른 양태에 따르면, 대역폭이 고정되어 있는 동안에 반복률 스캔이 수행되는 보충(refill) 후에 MOPA 타이밍 대 반복률의 룩업 테이블을 구축하는 교정이 수행된다. 스캐닝된 반복률은 빈(bin)(예를 들면, 약 10Hz)으로 분할되고, 하나의 MOPA 타이밍 값이 각각의 반복률 빈에 할당된다. 룩업 테이블에 저장된 MOPA 타이밍 값이 대역폭 제어 한계(margin)를 보존하기 위해 제어가능한 한계에 있지 않아야 한다. 탈포화가 활성인 경우, 활성 대역폭 안정화는 어떤 반복률에서의 실제 MOPA 타이밍과 그 반복률에 대한 룩업 테이블로부터의 값 사이의 차이에 응답하여 제어된다. 공진 거동이 변하지 않으면, 탈포화는 반복률 전이(repetition rate transition) 전체에 걸쳐 매끄럽게 수행된다. 공진 거동이 변화하면, 활성 대역폭 안정화에 의해 도입된 대역폭 오프셋이 조정된다.
다른 양태에 따르면, 반복률 의존적 공진 거동에 대한 임의의 사전 정보 없이 탈포화가 수행된다. 대신에, 탈포화는 사용자의 발사 패턴, 즉 다수의 반복률에 걸친 전환을 수반할 수 있는 반복률의 선택 패턴에 적어도 부분적으로 기초하여 수행된다. 이로 인해 하나가 각각의 반복률에 해당하는 다양한 정상 상태값들 사이에서 MOPA 타이밍 점핑이 발생한다. 반복률 중의 하나가 MOPA 타이밍이 그 제어가능한 범위의 한계에 근접하는 것인 경우, 활성 대역폭 안정화는 MOPA 타이밍을 그 한계로부터 오프셋하도록 제어된다. 이로 인해 MOPA 타이밍 범위의 한계가 재설정된다.
다른 양태에 따르면, 복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작하도록 구성된 레이저, 레이저의 대역폭을 적어도 부분적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성된 대역폭 제어기, 복수의 반복률의 각각에 대하여 제어 신호의 값을 반복률에 상관시키는 전자적으로 저장된 피드포워드 상관 데이터를 포함하는 상관기(correlator), 및 레이저의 적어도 하나의 동작 파라미터를 결정하고, 결정된 동작 파라미터를 상관기에 피드포워드 값으로서 공급하도록 구성된 모듈을 포함하는 장치가 개시되며, 상관기는 저장된 피드포워드 값에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호에 대한 조정을 생성하도록 구성된다. 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가질 수 있으며, 이 경우 제어 신호는 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 적어도 부분적으로 제어하는 발사 타이밍 제어 신호(DtMOPA)일 수 있다. 상관기는 DtMOPA에 대한 조정을 생성하도록 구성될 수 있다. DtMOPA에 대한 조정은 다음의 식에 따를 수 있다.
DtMOPA + 피드포워드 이득 *(FF(RRcurrent) - FF(RRprevious))
여기서,
DtMOPA는 상기 제 1 체임버 및 상기 제 2 체임버 내에서의 최신의 실제의 상대적인 발사 타이밍이고
FF(RRcurrent)는 현재 반복률에 대한 DtMOPA의 저장값이고,
FF(RRprevious)는 이전 반복률에 대한 DtMOPA의 저장값이고,
피드포워드 이득은 이득 계수이다.
다른 양태에 따르면, 상관기는 복수의 반복률의 각각에 대하여 제어신호를 반복률에 상관시키는 상관 데이터를 저장하는 피드포워드 룩업 테이블이다. 적어도 하나의 동작 파라미터는 현재 반복률에 대한 DtMOPA의 이동 평균값이다.
다른 양태에 따르면, 레이저가 발사되는 현재 반복률을 결정하는 단계, 현재 반복률이 직전 반복률과 실질적으로 동일한지의 여부를 결정하는 단계, 및 현재 반복률이 직전 반복률과 실질적으로 동일하지 않다고 결정된 경우에 레이저의 동작 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가질 수 있으며, 이 경우 동작 파라미터는 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 적어도 부분적으로 제어하는 발사 타이밍 제어 값(DtMOPA)일 수 있다. 본 방법은 사용된 반복률이 상기 현재 반복률과 실질적으로 동일했던 마지막 시점 사이의 경과 시간의 양을 결정하는 추가의 단계를 포함하고, 이 경우에 상기 변경 단계는 경과 시간의 양을 결정하는 단계에 적어도 부분적으로 기초하여 동작 파라미터를 변경하는 단계를 포함한다. 경과 시간의 양을 결정하는 단계에 적어도 부분적으로 기초하여 동작 파라미터를 변경하는 단계는 피드포워드 이득을 변경하는 것을 포함한다.
다른 양태에 따르면, 복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작할 수 있는 레이저에 대한 반복률 변화를 검출하는 단계, 검출된 반복률 변화 이후에 레이저의 제 1 동작 파라미터를 계산하는 단계, 및 계산된 제 1 동작 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여, 복수의 반복률의 각각에 대하여 제 2 동작 파라미터를 반복률에 상관시키는 전자적으로 저장된 상관 데이터를 갱신하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가질 수 있으며, 이 경우에 제 2 동작 파라미터는 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 관련시키는 타이밍 파라미터(DtMOPA)일 수 있다. 전자적으로 저장된 상관 데이터는 복수의 반복률의 각각에 대하여 DtMOPA의 값을 반복률에 상관시키는 상관 데이터를 저장하는 피드포워드 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 동작 파라미터는 DtMOPA의 평균값 또는 대역폭 오차일 수 있다. 갱신 단계는 다음의 식을 사용하여 수행될 수 있다.
FF[rrbin] = FF[rrbin] + 이득*(ΔDTMopaavg - ΔFF)
ΔDTMopaavg = DtMOPAavg(current RR) -DtMOPAavg(previous RR))
ΔFF = FF[RR] - FF[RR last]
여기서,
FF[rrbin]은 반복률(rr)과 관련된 빈(bin)으로의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값이고,
DtMOPAavg(current RR)은 현재 반복률에 대한 평균 타이밍 값이고,
DtMOPAavg(previous RR)은 직전 반복률에 대한 평균 타이밍 값이고,
FF[RR]은 반복률(rr)과 관련된 빈에서의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값이고,
FF[RR last]는 직전 반복률(RRlast)과 관련된 빈(bin)으로의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값이다.
상기 평균은 다수의 펄스의 범위에 대해 취해진 이동 평균으로서 계산될 수 있다. 펄스의 수는 적지만 대표 평균을 제공하기에 충분한 것이 바람직하다.
다른 양태에 따르면, 복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작할 수 있는 레이저의 제 1 반복률로부터 제 2 반복률로의 반복률 변화를 검출하는 단계, 반복률 변화가 검출되었을 때, 제 2 반복률에서의 제어 파라미터가 이 제어 파라미터의 포화값과 충분히 상이한지의 여부를 결정하는 단계, 제 2 반복률에서의 제어 파라미터가 이 제어 파라미터의 포화값과 충분히 상이하지 않다고 결정된 경우에 제어 파라미터가 포화값과 충분히 상이하도록 동작 파라미터를 조정하여 조정된 동작 파라미터를 얻음으로써 제어 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가질 수 있으며, 이 경우에 제어 파라미터는 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 관련시키는 타이밍 파라미터(DtMOPA)일 수 있다. 동작 파라미터는 ABS 기술에 의해 도입된 대역폭 오프셋일 수 있다.
다른 양태에 따르면, 복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작할 수 있는 레이저의 제 1 반복률로부터 제 2 반복률로의 반복률 변화를 검출하는 단계, 및 반복률 변화가 검출된 경우에 제어 파라미터가 제 2 반복률에 대한 기준값으로 조정되도록 동작 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가질 수 있으며, 이 경우에 제어 파라미터는 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 관련시키는 타이밍 파라미터(DtMOPA)일 수 있다. 동작 파라미터는 ABS 기술에 의해 도입된 대역폭 오프셋일 수 있다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점, 뿐만 아니라 본 발명의 다양한 실시형태의 구조 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명한다. 본 발명은 본 명세서에 기재된 특정 실시형태에 제한되지 않음에 주의한다. 이러한 실시형태는 예시의 목적만을 위해 본 명세서에 제공된다. 추가의 실시형태는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 당업자에게 명백할 것이다.
본 명세서에 포함되고, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명을 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고, 당업자가 본 발명을 실시하고 사용하는 것을 가능하게 하는 역할을 한다.
도 1은 개시된 주제의 일 양태에 따른 포토리소그래피 시스템의 전반적인 넓은 개념의 비축척 개략도를 도시한다.
도 2는 개시된 주제의 일 양태에 따른 조명 시스템의 전반적인 넓은 개념의 비축척 개략도를 도시한다.
도 3은 반복률 및 대역폭 오차의 함수로서 DtMOPA를 제어하기 위한 시스템의 전반적인 넓은 개념의 비축척 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 개시된 주제의 일 양태에 따른 반복률의 함수로서 DtMOPA를 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5a는 개시된 주제의 일 양태에 따른 DtMOPA의 조정 범위를 제어하는 방법의 전반적인 넓은 개념의 그래픽 표현이고, 도 5b는 개시된 주제의 일 양태에 따른 반복률의 함수로서 DtMOPA를 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6a는 개시된 주제의 다른 양태에 따른 DtMOPA의 조정 범위를 제어하는 방법의 전반적인 넓은 개념의 그래픽 표현이고, 도 6b는 개시된 주제의 일 양태에 따른 반복률의 함수로서 DtMOPA를 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 특징 및 장점은 도면과 관련하여 아래에서 설명된 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 도면에서 동일한 참조 문자는 전체에 걸쳐 대응하는 요소를 식별한다. 도면에서 동일한 참조 번호는 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 나타낸다. 어떤 요소가 최초로 나타나는 도면은 해당 참조 번호의 좌단의 숫자(들)로 표시된다.
이제 도면을 참조하여 다양한 실시형태를 설명하며, 여기서 동일한 참조 번호는 전체를 통해 동일한 요소를 지칭하기 위해 사용된다. 이하의 설명에서, 설명의 목적으로, 하나 이상의 실시형태의 철저한 이해를 촉진하기 위해 다수의 특정의 세부사항이 설명된다. 그러나, 아래에서 설명된 임의의 실시형태는 아래에서 설명된 특정 설계 세부사항을 채택하지 않고도 실시될 수 있다는 것은 일부의 경우에 또는 모든 경우에 명백할 수 있다. 다른 경우에, 주지된 구조 및 장치는 하나 이상의 실시형태의 설명을 용이화하기 위해 블록도 형태로 도시된다. 다음은 실시형태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 이상의 실시형태의 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 모든 고려된 실시형태의 광범위한 개관이 아니며, 모든 실시형태의 핵심적이거나 중요한 요소를 특정하거나 임의의 실시형태 또는 모든 실시형태의 범위를 기술하는 것을 의도하지 않는다.
기술된 실시형태(들), 및 본 명세서에서 "하나의 실시형태", "일 실시형태", "예시적 실시형태" 등의 언급은 개시된 실시형태(들)이 특정의 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있는 것을 나타내지만, 모든 실시형태가 반드시 특정의 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 필요는 없다. 또한, 이러한 어구가 반드시 동일한 실시형태를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정의 특징, 구조, 또는 특성이 일 실시형태와 관련하여 설명되는 경우, 명시적으로 설명되어 있는지의 여부에 무관하게 다른 실시형태와 관련하여 이와 같은 특징, 구조 또는 특성을 달성하는 것은 당업자의 지식의 범위 내에 있다는 것이 이해된다.
본 발명의 실시형태는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시형태는 하나 이상의 프로세서에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계 판독가능 매체 상에 저장된 명령으로서 구현될 수도 있다. 기계 판독가능 매체는 기계(예를 들면, 컴퓨터 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장 및 전송하는 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기계 판독가능 매체는 읽기 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향적 또는 기타 형태의 전파된 신호(예를 들면, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령은 특정의 동작을 실행하는 것으로서 본 명세서에서 설명될 수 있다. 그러나, 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것일 뿐이며, 이러한 동작은 실제로 컴퓨터 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령 등을 실행하는 기타 장치로부터 발생한다는 것을 이해해야 한다.
이와 같은 실시형태를 보다 상세히 설명하기 전에 본 발명의 실시형태가 구현될 수 있는 예시적 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1을 참조하면, 포토리소그래피 시스템(100)은 조명 시스템(105)을 포함한다. 아래에서 더 충분히 설명되는 바와 같이, 조명 시스템(105)은 펄스형 광빔(110)을 생성하고, 이것을 웨이퍼(120) 상에 마이크로일렉트로닉 피처를 패터닝하는 포토리소그래피 노광 장치 또는 스캐너(115)에 안내한다. 웨이퍼(120)는 이 웨이퍼(120)를 유지하도록 구성된, 그리고 특정 파라미터에 따라 웨이퍼(120)를 정확하게 위치시키도록 구성된 포지셔너(positioner)에 연결된 웨이퍼 테이블(125) 상에 배치된다.
포토리소그래피 시스템(100)은, 예를 들면, 248 나노미터(nm) 또는 193 nm 파장의 심자외선(DUV) 범위의 파장을 갖는 광빔(110)을 사용한다. 웨이퍼(120) 상에 패터닝된 마이크로일렉트로닉 피처의 크기는 광빔(110)의 파장에 의존하며, 파장이 작을수록 최소 피처 크기가 더 작아진다. 광빔(110)의 파장이 248 nm 또는 193 nm인 경우, 마이크로일렉트로닉 피처의 최소 크기는, 예를 들면, 50 nm 이하일 수 있다. 광빔(110)의 대역폭은 광빔(110)의 광 에너지가 상이한 파장에 걸쳐 어떻게 분포되는지에 대한 정보를 포함하는 그 광 스펙트럼(또는 발광 스펙트럼)의 실제의 순간적 대역폭일 수 있다. 스캐너(115)는, 예를 들면, 하나 이상의 집광 렌즈, 마스크, 및 대물렌즈 장치를 갖는 광학 장치를 포함한다. 마스크는 광빔(110)의 광축과 같은 하나 이상의 방향을 따라 또는 광축에 수직인 평면에서 이동가능하다. 대물렌즈 장치는 투영 렌즈를 포함하고, 마스크로부터 웨이퍼(120) 상의 포토레지스트로의 이미지 전사를 가능하게 한다. 조명 시스템(105)은 마스크 상에 입사하는 광빔(110)의 각도 범위를 조정한다. 조명 시스템(105)은 또한 마스크의 전체에 걸쳐 광빔(110)의 강도 분포를 균질화(균일하게 만듦)한다.
스캐너(115)는, 몇 가지 특징 중 특히, 리소그래피 제어기(130), 공조 장치, 다양한 전기적 구성요소를 위한 전원을 포함할 수 있다. 리소그래피 제어기(130)는 웨이퍼(120) 상에 층이 인쇄되는 방법을 제어한다. 리소그래피 제어기(130)는 프로세스 레시피(process recipe)와 같은 정보를 저장하는 메모리를 포함한다. 프로세스 프로그램 또는 레시피는 웨이퍼(120) 상의 노광 길이, 사용된 마스크, 뿐만 아니라 노광에 영향을 미치는 기타 인자를 결정한다. 리소그래피 중에, 광빔(110)의 복수의 펄스는 웨이퍼(120)의 동일 영역을 조사하여 조사 선량(illumination dose)을 구성한다.
포토리소그래피 시스템(100)는 또한 바람직하게는 제어 시스템(135)을 포함한다. 일반적으로, 제어 시스템(135)은 디지털 전자 회로, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 중 하나 이상을 포함한다. 제어 시스템(135)은 또한 리드 온리 메모리 및/또는 랜덤 액세스 메모리일 수 있는 메모리를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 유형적으로 구현하기에 적합한 저장 장치는, 예를 들면, EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치; 내장 하드 디스크 및 이동식 디스크와 같은 자기 디스크; 광자기 디스크; 및 CD-ROM 디스크와 같은 모든 형태의 비휘발성 메모리를 포함한다.
제어 시스템(135)은 또한 하나 이상의 입력 장치(예를 들면, 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰, 마우스, 휴대형 입력 장치, 등) 및 하나 이상의 출력 장치(예를 들면, 스피커 및 모니터)를 포함할 수 있다. 제어 시스템(135)은 또한 하나 이상의 프로그램가능 프로세서, 및 하나 이상의 프로그램가능 프로세서에 의해 실행되는 기계 판독가능 저장 장치 내에 유형적으로 구현된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 하나 이상의 프로그램가능 프로세서는 각각 명령 프로그램을 실행하여 입력 데이터를 조작함으로써 그리고 적절한 출력을 생성함으로써 원하는 기능을 수행할 수 있다. 일반적으로, 프로세서는 메모리로부터 명령 및 데이터를 수취한다. 전술한 임의의 것은 특별히 설계된 ASIC(주문형 집적 회로)에 의해 보완될 수 있고, 또는 ASIC 내에 포함될 수 있다. 제어 시스템(135)은 포토리소그래피 시스템(100)에 집중되거나 부분적으로 또는 전체적으로 포토리소그래피 시스템(100)의 전체에 걸쳐 분포될 수 있다.
도 2를 참조하면, 예시적인 조명 시스템(105)은 광빔(110)으로서 펄스형 레이저 빔을 생성하는 펄스형 레이저 광원이다. 도 2는 일반적으로 본 발명의 넓은 원리의 설명을 용이하게 하기 위한 목적에서 엄밀하게 구성요소 및 광학 경로의 하나의 특정 조립을 도시하며, 본 발명의 원리는 유리하게도 다른 구성요소 및 구성을 갖는 레이저에도 적용될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.
도 2는 개시된 주제의 특정 양태의 일 실시형태에 따른 가스 방전 레이저 시스템을 예시적으로 그리고 블록도로 도시한다. 가스 방전 레이저 시스템은, 예를 들면, 고체 상태 또는 가스 방전 시드 레이저 시스템(140), PA(power amplification) 스테이지, 예를 들면, PRA(power ring amplifier) 스테이지(145), 릴레이 광학계(150) 및 레이저 시스템 출력 서브시스템(160)를 포함할 수 있다. 시드 시스템(140)은, 예를 들면, MO(master oscillator) 체임버(165)를 포함할 수 있고, 여기서, 예를 들면, 전극들(미도시) 사이의 방전으로 인해 래싱 가스(lasing gas) 내에서 래싱 가스 방전이 유발되어, 예를 들면, Ar, Kr, 또는 Xe를 포함하는 고에너지 분자의 반전 집단(inverted population)이, 종래 기술에 공지되어 있는 바와 같이, LNM(line narrowing module)(170) 내에서 선택된 극협대역폭(very narrow bandwidth) 및 중심 파장으로 좁혀질 수 있는 비교적 광대역 방사선을 생성하게 된다.
시드 레이저 시스템(140)은 또한 MO OC(master oscillator output coupler)(175)를 포함할 수 있고, 이것은 LNM(170) 내에서 반사 격자(미도시)와 함께 형성되는 부분 반사 미러, 및 시드 레이저(140)이 발진하여 시드 레이저 출력 펄스를 형성하는, 즉 MO(master oscillator)를 형성하는 발진기 캐비티를 포함할 수 있다. 이 시스템은 또한 LAM(line-center analysis module)(180)을 포함할 수 있다. LAM(180)은 미세한 파장 측정용 에탈론 스펙트로미터 및 더 조악한 해상도의 격자 스펙트로미터를 포함할 수 있다. MO WEB(wavefront engineering box)(185)는 MO 시드 레이저 시스템(140)의 출력을 증폭 스테이지(145)를 향해 방향전환시키는 역할을 할 수 있고, 예를 들면, 멀티 프리즘 빔 확대기(미도시)를 이용한, 예를 들면, 빔 확대 및, 예를 들면, 광학 지연 경로(미도시) 형태의 코히어런스 버스팅(coherence busting)을 포함할 수 있다.
증폭 스테이지(145)는, 예를 들면, 시드 빔 주입에 의해 형성된 발진기일 수도 있는, 예를 들면, 래싱 체임버(200), 및 PRA WEB(210) 내에 통합될 수 있는, 그리고 빔 반전기(220)에 의해 체임버(200) 내에서 이득 매질을 통해 후방으로 방향전환될 수 있는 출력 결합 광학계(미도시)를 포함할 수 있다. PRA WEB(210)는 공칭 동작 파장(예를 들면, ArF 시스템의 경우에 약 193 nm)을 위한 부분 반사 입력/출력 커플러(미도시) 및 최대 반사 미러 및 하나 이상의 프리즘을 포함할 수 있다.
증폭 스테이지(145)의 출력에서 BAM(bandwidth analysis module)(230)은 증폭 스테이지로부의 펄스의 출력 레이저 광빔을 수광하고, 이 광빔의 일부를 계측의 목적으로 취하여, 예를 들면, 출력 대역폭 및 펄스 에너지를 측정한다. 다음에 펄스의 레이저 출력 광빔은 OPuS(optical pulse stretcher)(240), 및 펄스 에너지 미터의 위치일 수도 있는 CASMM(output combined autoshutter metrology module)(250)을 통과한다. OPuS(240)의 목적 중 하나는, 예를 들면, 단일 출력 레이저 펄스를 펄스 트레인(pulse train)으로 변환시키는 것일 수 있다. 원래의 단일 출력 펄스로부터 생성된 2차 펄스는 서로에 대해 지연될 수 있다. 원래의 레이저 펄스 에너지를 2차 펄스의 트레인에 분배함으로써 레이저의 유효 펄스 길이가 확장될 수 있고, 동시에 피크 펄스 강도가 저감될 수 있다. 따라서 OPuS(240)는 BAM(230)을 통해 PRA WEB(210)로부터 레이저 빔을 수광할 수 있고, OPuS(240)의 출력을 CASMM(250)에 안내할 수 있다.
방금 설명한 것과 같은 시스템에서 대역폭을 제어하는 한가지 방법은 2 개의 레이저 체임버, 즉, 파워 증폭기 PA 체임버에 대한 시드 스테이지 MO 체임버의 상대 발사 시간(DtMOPA)을 제어하는 것이다. 이는 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 제어기(300)는 레이저(310)에 의해 사용될 DtMOPA의 값을 특정한다. 도시된 시스템에서, 제어기(300)로부터의 신호는 합산 정션(summing junction; 320)에서 피드포워드 테이블(330)로부터의 값 ΔDTM만큼 조정된다. ΔDTM은 (1) 그 때의 현재 반복률 및 (2) 현재 반복률 이전의 반복률에 대해 피드포워드 테이블에 저장된 DtMOPA 값의 변화를 나타낸다. 순수 피드포워드 모델에서, DtMOPA 값은 레이저(310)의 공진 거동의 사전의 이해에 기초할 수 있다. 통상의 레이저 동작 중에, 반복률은 버스트의 제 2 펄스에서 식별될 수 있다. 반복률이 직전 버스트로부터 변화된 경우, 새로운 반복률에 대한 DtMOPA와 이전 반복률에 대한 DtMOPA 사이의 차이를 계산하기 위해 피드포워드 모델이 사용된다. 다음에 이 차이가 DtMOPA의 현재 값에 적용된다. 그 결과 DtMOPA가 순간적으로 변화하여 대역폭의 과도변화를 방지하는 것을 돕는다. 피드포워드 테이블의 구조의 일부의 예는 다음과 같다:
빈 번호(Bin number; n) 반복률(rr)(kHz) DtMOPA
1 3.990 DtMOPA1
2 4.000 DtMOPA2
3 4.010 DtMOPA3
4 4.020 DtMOPA4
피드포워드 제어의 효과는 레이저의 고유의 공진 거동을 잘 나타내는 정도에 달려 있다. 실제적인 문제로서, 고유의 공진 거동은 변화될 수 있고, 피드포워드 모델은 더 이상 유효하지 않은 가정된 고유의 공진 거동을 기반으로 할 수 있다. 이로 인해 겉보기 효과(spurious effect)가 생기고, 과도변화를 악화시킬 수 있다. 이러한 위험을 완화시키기 위해, 일 실시형태에 따르면 새로운 공진 거동을 학습하는 방법이 제공된다. 이 방법은 피드포워드가 적용된 후에 평균 DtMOPA를 피드백하는 것을 포함한다. 이 적응 메커니즘은 이 평균 DtMOPA를 사용하여 피드포워드 테이블을 갱신하여 다음 번에 다른 사람이 동일한 반복률에 액세스할 때의 과도변화 오차의 크기를 저감시킬 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 이전에 학습된 공진 거동이 피드포워드를 위해 얼마나 사용되는지를 제어하는 피드포워드 이득이 사용된다. 일례로서, 피드포워드 이득은 0 내지 1 사이의 값을 갖는 승수(multiplier)일 수 있으며, 0은 피드포워드가 사용되지 않음을 의미한다. 이 피드포워드 이득은, 예를 들면, 동일한 반복률의 가장 최근 사용(액세스) 이후의 경과 시간의 양에 의존할 수 있다. 최근 사용된 피드포워드 적응은 여전히 유효하다고 가정될 수 있으므로 이것에 더 높은 이득을 할당할 수 있다. 역으로 최근 사용되지 않은 피드포워드 적응이 여전히 유효할 가능성은 낮을 수 있으므로, 이것에는 더 낮은 이득을 할당할 수 있다. 다시 말하면, 피드포워드 이득은 동일한 반복률에의 액세스 사이의 시간 간격의 지속시간이 증가함에 따라 단조로 감소할 수 있다. 역으로, 피드포워드 이득은 피드포워드 이득은 동일한 반복률에의 액세스 사이의 시간 간격의 지속시간이 감소함에 따라 단조로 증가할 수 있다. 피드포워드 이득은 일부의 다른 시간의 함수일 수 있고, 이러한 스텝 함수(step function)는 소정의 임계값 미만의 시간 간격에 대해 1의 값을 가지며, 모든 더 긴 시간 간격에 대해 0의 값을 갖는다.
도 3의 구성에서, 피드포워드 적응 모듈(340)은 평균 DtMOPA를 계산하고, 평균 DtMOPA의 크기를 나타내는 신호를 피드포워드 적응에 사용되는 값으로서 피드포워드 테이블(330)에 공급한다. 이들 평균은 적은 수의 값의 범위에 걸친 이동 평균일 수 있다. 피드포워드 테이블은 이 신호를 사용하여 반복률에 관련된 DtMOPA의 값 및 합산 정션(320)에 공급된 ΔDTM의 값을 조정한다. 도시된 바와 같이, 피드포워드 적응 모듈(340)은 레이저(310)의 대역폭 오차를 검출하도록 구성될 수도 있다. 피드포워드의 제공으로 인해, 대부분의 경우에 대역폭 오차가 비교적 작고 허용가능한 범위 내에 있다고 가정할 수 있다. 그러나, 대역폭 오차가 검출되어 추가의 피드포워드 적응에 사용될 수 있다. 이 방법은 피드포워드가 적용된 후에 잔류 대역폭 오차를 피드백하는 것을 포함한다. 피드포워드가 부정확한 경우, 대역폭 과도변화의 크기에 측정가능한 잔류 오차가 존재한다. 이 적응 메커니즘은 이 오차를 사용하여 피드포워드 테이블을 갱신하여 다음 번에 다른 사람이 동일한 반복률에 액세스할 때의 과도변화 오차의 크기를 저감시킬 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같은 구성으로 구현될 프로세스의 일례가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 단계 S40에서 레이저로 하여금 하나의 펄스를 발사하게 한다. 단계 S42에서 발사된 펄스가 버스트의 제 2 펄스인지의 여부가 결정된다. 반복률을 결정하는 데에 적어도 2 개의 펄스가 필요하므로, 단계 S42에서의 결정이 부정적인 경우에 이 프로세스는 단계 S44로 진행하여 그때의 현재 펄스의 버스트가 종료되었는지의 여부를 결정한다. 단계 S44에서의 결정이 부정적인 경우에 이 프로세스는 단계 S40으로 복귀하고 레이저가 다시 발사된다. 단계 S44에서의 결정이 긍정적인 경우에 이 프로세스는 도 4b와 관련하여 설명한 적응 수순으로 진행한다. 단계 S44에서의 결정이 부정적인 경우에 이 프로세스는 단계 S46으로 진행하고, 여기서 현재 반복률이 결정된다.
다음에 단계 S48에서 반복률이 변화되었는지의 여부가 결정된다. 현재 반복률이 변화되지 않았다고 결정된 경우에 이 프로세스는 단계 S50으로 진행하고, 이 프로세스에 기초하여 MOPA 타이밍에 대한 조정이 이루어지지 않지만 다른 수순에 의해 MOPA 타이밍에 대한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
단계 S48에서 반복률이 변화되었다고 결정된 경우에 단계 S51에서 피드포워드 이득이 계산된다. 이 실시례에서 피드포워드 이득은 동일 반복률이 현재 반복률로서 액세스된 이후에 경과된 시간에 의존한다. 일 실시형태에서, 동일 반복률에의 최후의 액세스 이후의 경과 시간에 대한 피드포워드 이득의 의존성은 선형일 수 있으므로 연속 액세스들 사이의 경과 시간이 길수록 피드포워드 이득이 감소하고, 그 반대도 마찬가지이다. 피드포워드 이득을 계산한 후, 단계 S52에서 DtMOPA는 현재 반복률에 대해 조정되고, 현재 반복률은 이전 반복률로서 설정된다. 즉, 새로운 현재 반복률이 수순의 다음 반복을 위해 이전 반복률로서 사용되도록 설정된다. DtMOPA에 대한 조정의 일례는 다음 식에 따를 수 있다:
DtMOPA = DtMOPA + 피드포워드 이득 *(FF(RRcurrent) - FF(RRprevious))
즉, 적용되는 DtMOPA의 값은 실제로 사용된 DtMOPA의 가장 최근 값에 현재 반복률(RRcurrent)에 대한 피드포워드 테이블로부터의 DtMOPA와 이전 반복률(RRprevious)에 대한 피드포워드 테이블로부터의 DtMOPA의 값 사이의 차이를 피드포워드 이득 계수로 곱한 것에 기초한 조정을 더한 것과 같다.
도 4b는 버스트의 종료 후에 피드포워드 테이블을 갱신하는데 사용될 수 있는 프로세스를 도시한다. 단계 S54에서 MOPA 타이밍의 이동 평균과 최후의 반복률이 변경된 이후의 대역폭 오차(ABE)가 계산된다. 이 평균은 반복률의 최후의 변화 이후의 모든 펄스에 걸쳐 계산되지는 않는 것이 바람직하다. 그 대신 이 평균은 반복률의 최후의 변화 이후의 최신 펄스의 범위에 걸쳐 계산되는 것이 바람직하다. 단계 S56에서 버스트에 대한 반복률이 피드포워드 테이블의 최후 갱신 이전의 반복률과 상이한지의 여부가 결정되고, 또한 이동 평균 대역폭 오차가 소정의 임계값(ABEMIN) 미만인지의 여부가 결정된다. 반복률이 변하지 않았거나 평균 대역폭 오차가 임계값을 초과했다고 결정된 경우, 단계 S57에서 피드포워드 테이블은 변경되지 않는다. 다른 한편, 단계 S56에서 반복률이 변했다는 것과 평균 대역폭 오차가 소정의 임계값 미만인 것으로 결정된 경우, 프로세스는 단계 S58로 진행하고, 여기서 현재 반복률에 대한 피드포워드 테이블이 초기화되었는지의 여부가 결정된다. 단계 S58에서 현재 반복률이 초기화되지 않았다고 결정된 경우, 단계 S60에서 현재 반복률에 대한 피드포워드 테이블이 그 때의 현재 반복률에 대한 현재 평균 DtMOPA로 초기화된다. 단계 S58에서 피드포워드 테이블이 초기화되었다고 결정된 경우, 단계 S62에서 그 때의 현재 반복률에 대한 피드포워드 테이블이 갱신된다. 피드포워드 테이블을 갱신하는 방법 중 하나는 다음의 식에 따를 수 있다.
FF[rrbin] = FF[rrbin] + 이득*(ΔDTMopaavg - ΔFF)
여기서,
ΔDTMopaavg = DtMOPAavg(current RR) - DtMOPAavg(previous RR))
ΔFF = FF[RR] - FF[RR last]
즉, 피드포워드 테이블에 저장된 반복률에 대한 "빈(bin)"(예를 들면, 10 Hz bin)에 대한 값은 (1) 이득 계수와 (2) 현재 반복률과 이전 반복률에 대한 평균 DtMOPA의 차이로부터 FF[RR]과 FF[RR last]의 차이를 뺀 것, 즉 현재 반복률과 직전 반복률에 대한 피드포워드 테이블에 저장된 DtMOPA 값의 곱을 그 반복률의 이전 빈 값에 더한 것으로 설정될 수 있다.
다음에, 단계 S64에서 현재 반복률이 수순의 다음의 반복을 위해 이전 반복률로서 설정되고, 프로세스는 단계 S56으로 복귀한다.
실제 MOPA 타이밍은 공진뿐만 아니라 통상의 드리프트(drift)에 응답하므로 반복률 변화가 사용되기 전과 사용된 후의 MOPA 타이밍 사이의 차이가 사용된다.
적응을 위한 피드백 신호와 적응 조건에 관하여, 반복률 변경 후, 피드포워드가 정확하지 않으면 잔류 대역폭 오차가 존재한다. 잔류 오차는 ASC의 통상의 동작에 의해 보상되는 것이 예상된다. ASC의 통상의 동작이 보상에 효과적인 경우에 대역폭 오차는 원하는 임계값(ABEmin) 내로 감소된다. 그러면 수렴된 DtMOPA 값이 피드포워드의 원하는 목표로 간주될 수 있다. 따라서 과도적 수렴 후의 평균 DtMOPA는 적응을 위한 신호로 간주될 수 있다. 대역폭 오차를 독립적으로 또는 DtMOPA와 조합하여 신호로 사용할 수도 있다.
요약하면, 적어도 하나의 실시형태에 따르면, MOPA 타이밍 대 반복률의 룩업 테이블이 생성된다. 피드포워드 룩업 테이블은 반복률 변화에 대한 MOPA 타이밍 피드포워드 조정을 제공한다. 피드포워드 메커니즘은 DtMOPA에 드리프트가 존재할 때 동작하도록 구성될 수 있다. 피드포워드 룩업 테이블은 자동화된 온라인 방식으로 구성될 수 있다.
피드포워드 모델은 또한 반복률 의존적 MOPA 타이밍 탈포화를 위해 사용될 수 있고, 여기서 대역폭 오프셋은 정상 상태의 MOPA 타이밍이 피드포워드 값에 근접하여 지속하도록 활성 대역폭 안정화 기술을 사용하여 조정될 수 있다. 이는 탈포화 로직이 하나의 반복률로 탈포화하는 중에 다른 반복률로 포화되는 것을 방지하는 것을 돕는다.
이 수순이 적응 피드포워드와 호환가능하도록 하기 위해, 실제 DtMOPA가 아닌 피드포워드 신호에 대하여 탈포화가 실행된다. 적응 피드포워드는 각각의 반복률에 대해 기준 DTMOPA를 변경한다. 모든 반복률의 전체에 걸쳐 대역폭에 균일한 드리프트가 있는 경우, 적응 피드포워드는 이 드리프트에 반응하여 기준 DTMOPA를 효과적으로 변경한다. 이는 드리프트가 탈포화율보다 빠른 경우에 더 심각하다. 이러한 시나리오에서, 기준 DTMOPA가 극단값을 달성하지 않도록 방지하는 것이 바람직하므로, 통상의 탈포화 루프가 이미 활성이고 현재 DTMOPA를 기준 DTMOPA로 하면서 기준 DTMOPA를 제어가능한 범위 내에 유지하기 위해 기준 DTMOPA에 다른 탈포화 루프를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 기준 DTMOPA의 새로운 탈포화 루프는 기준 DTMOPA가 극단값에 너무 가깝다고 간주될 때마다 통상의 탈포화를 무효화하도록 구성될 수 있다.
적응의 형태 중 하나는, 탈포화 목표가 각각의 반복률에 대해 상이한 MOPA 타이밍 값인 경우, 반복률 의존적일 수 있다. 적응의 형태 중 다른 하나는 반복률 의존적 ASC 탈포화 기술일 수 있으며, 탈포화 목표가 존재하는 대신에 그 한계에 접근하는 MOPA 타이밍에 응답하여 자동화 대역폭 안정화 기술을 사용하여 대역폭 오프셋이 조정된다.
이하 이들 프로세스를 도 5a와 도 5b 및 도 6a와 도 6b와 관련하여 설명한다. 먼저 도 5a를 참조하면, 반복률에 대한 DtMOPA의 의존성을 보여주는 곡선이 도시되어 있다. 배경에서, 수직으로 중간의 밝은 음영 영역은 DtMOPA를 가장 쉽게 제어할 수 있는 범위이다. 상부 및 하부의 더 어두운 음영 영역은 DtMOPA 제어가능성이 최저한도에 이르는, 즉 포화에 접근하는 영역이다. 사용자가 "1"로 표시되는 반복률로 동작하는 경우, DtMOPA는 그 제어가능한 구역 내에 쾌적하게 존재한다. 그러나 사용자가 2의 반복률 전환하면, DtMOPA는 그 제어가능한 구역의 외부(포화)에 존재할 것이다. 이 경우, DtMOPA 대 반복률 곡선이 최상위 곡선에 의해 표시되는 제어가능한 구역 내에 존재하도록 하기 위해 활성 대역폭 안정화는 제어가능한 구역을 이동시키는 오프셋을 추가한다. 다음에 사용자가 3의 반복률로 전환하면, 이 반복률에서의 DtMOPA는 상부 한계 위에 있고, 활성 대역폭 안정화는 이 반복률에서의 DtMOPA가 밝은 음영 영역 내에 존재할 때까지 제어가능한 구역을 이동시키는 오프셋을 추가한다. 이로 인해 배경에 대해 중간의 곡선으로 도시된 바와 같은 관계가 얻어진다. 이 프로세스는 사용자가 레이저를 동작시키는 각각의 반복률에 대해 계속된다. 제어가능한 범위가 충분한 경우, 궁극적으로 모든 액세스된 반복률에 대한 DtMOPA는 가장 제어가능한 밝은 음영 영역 내에 집중된다.
도 5b는 이 프로세스의 가능한 구현 단계를 예시하는 흐름도이다. 단계 S70에서, DtMOPA가 현재 반복률에 대해 제어가능한 범위 내에 있는지의 여부가 결정된다. DtMOPA가 현재 반복률에 대해 제어가능한 범위 내에 있는 경우, 이 프로세스는 추가의 조치를 필요로 하지 않는다(단계 S72). DtMOPA가 현재 반복률에 대해 제어가능한 범위 내에 있지 않은 경우, 단계 S74에서 ABS 대역폭 오프셋은 단계 S74에서 제어가능한 범위로 DtMOPA를 되돌리도록 조정된다.
일 대안으로서, 먼저 도 6a을 참조하면, 반복률에 대한 DtMOPA의 의존성을 보여주는 곡선이 도시되어 있다. 배경에서, 수직으로 중간의 밝은 음영 영역은 DtMOPA를 가장 쉽게 제어할 수 있는 범위이다. 상부 및 하부의 더 어두운 음영 영역은 DtMOPA 제어가능성이 최저한도에 이르는, 즉 포화에 접근하는 영역이다. 이 방법에서 점선으로 도시된 바와 같이 각각의 반복률에 대한 DtMOPA 기준값이 존재한다. 사용자가 "1"로 표시되는 반복률로 동작하는 경우, DtMOPA는 그 반복률에서의 기준값과 일치하도록 조정된다. 사용자가 2의 반복률로 전환하면, DtMOPA는 다시 그 반복률에서의 기준값과 일치하도록 조정된다. 다음에 사용자가 3의 반복률로 전환하면, 그 때의 DtMOPA는 다시 그 반복률에서의 기준값과 일치하도록 조정된다. 이 프로세스는 사용자가 레이저를 동작시키는 각각의 반복률에 대해 계속된다. 제어가능한 범위가 충분하고, 반복률에 대한 대역폭 공진 거동의 형상이 변화되지 않으면, 궁극적으로 액세스된 반복률 모두에 대한 DtMOPA는 기준 DtMOPA와 일치한다.
도 6b는 이 프로세스의 가능한 구현 단계를 예시하는 흐름도이다. 단계 S76에서 현재 반복률이 얻어진다. 단계 S78에서 그 반복률에 대한 실제 DtMOPA가 그 반복률에 대한 기준 DtMOPA와 상이한지의 여부가 결정된다. 그 반복률에 대한 실제 DtMOPA가 그 반복률에 대한 기준 DtMOPA와 동일한 경우, 프로세스는 추가의 조치를 필요로 하지 않는다(단계 S80). 그 반복률에 대한 실제 DtMOPA가 그 반복률에 대한 기준 DtMOPA와 상이한 경우, 그 반복률에 대한 실제 DtMOPA이 그 반복률에 대한 기준 DtMOPA와 동일해지도록 ABS 오프셋이 조정된다.
위의 설명은 다수의 실시형태의 실시례를 포함한다. 물론, 전술한 실시형태를 설명할 목적으로 구성요소 또는 방법론의 모든 가능한 조합을 기술하는 것은 가능하지 않지만, 당업자는 다양한 실시형태의 많은 추가의 조합 및 치환이 가능하다는 것을 인식할 수 있다. 따라서, 기술된 실시형태는 첨부한 청구범위의 사상 및 범위 내에 속하는 이러한 모든 변경, 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다. 또한, "포함하다"라는 용어가 상세한 설명이나 청구범위에서 사용되는 경우, 이러한 용어는 "포함"이라는 용어가 청구범위에서 이행어(transitional word)로 사용될 때 해석되는 것과 유사한 방식으로 포괄적인 것이 되도록 의도된다. 또한, 기술된 양태 및/또는 실시형태의 요소가 단수형으로 기술되거나 청구될 수 있으나, 단수형으로의 제한이 명시적으로 언급되지 않은 경우에는 복수형이 고려된다. 또한, 임의의 양태 및/또는 실시형태의 전부 또는 일부는 달리 설명되지 않는 한 임의의 다른 양태 및/또는 실시형태의 전부 또는 일부와 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태들은 이하의 번호가 매겨진 절에 기재되어 있다.
1. 장치로서,
복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작하도록 구성된 레이저;
상기 레이저의 대역폭을 적어도 부분적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성된 대역폭 제어기;
상기 복수의 반복률의 각각에 대하여 상기 제어 신호의 값을 반복률에 상관시키는 전자적으로 저장된 피드포워드 상관 데이터를 포함하는 상관기; 및
상기 레이저의 적어도 하나의 동작 파라미터를 결정하고, 결정된 동작 파라미터를 상기 상관기에 피드포워드 값으로서 공급하도록 구성된 모듈을 포함하고,
상기 상관기는 적어도 부분적으로 상기 피드포워드 값에 기초하여 상기 제어 신호에 대한 조정을 생성하도록 구성된, 장치.
2. 제 1 절에 있어서, 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제어 신호는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적으로 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 적어도 부분적으로 제어하는 발사 타이밍 제어 신호(DtMOPA)인, 장치.
3. 제 2 절에 있어서, 상관기는 DtMOPA에 대한 조정을 생성하도록 구성된, 장치.
4. 제 3 절에 있어서, 상기 상관기는 다음의 식에 따라 DtMOPA에 대한 조정을 생성하도록 구성되고,
DtMOPA + 피드포워드 이득 *(FF(RRcurrent) - FF(RRprevious))
여기서,
DtMOPA는 상기 제 1 체임버 및 상기 제 2 체임버 내에서의 실제의 상대적인 발사 타이밍이고
FF(RRcurrent)는 현재 반복률에 대한 DtMOPA의 저장값이고,
FF(RRprevious)는 이전 반복률에 대한 DtMOPA의 저장값이고,
피드포워드 이득은 이득 계수인, 장치.
5. 제 1 절에 있어서, 상관기는 상기 제어 신호의 값을 상기 복수의 반복률의 적어도 일부의 반복률에 상관시키는 상관 데이터를 저장하는 피드포워드 룩업 테이블인, 장치.
6. 제 1 절에 있어서, 상관기는 상기 제어 신호의 값을 상기 복수의 반복률의 적어도 일부의 반복률에 상관시키는 상관 데이터를 저장하는 피드포워드 룩업 테이블인, 장치.
7. 방법으로서,
레이저가 발사되고 있는 현재 반복률을 결정하는 단계;
상기 현재 반복률이 직전 반복률과 실질적으로 동일한지의 여부를 결정하는 단계; 및
상기 현재 반복률이 상기 직전 반복률과 실질적으로 동일하지 않다고 결정된 경우에 상기 레이저의 제어 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
8. 제 7 절에 있어서, 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제어 파라미터는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적으로 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 적어도 부분적으로 제어하는 발사 타이밍 제어 값(DtMOPA)인, 방법.
9. 제 7 절에 있어서, 상기 방법은 사용된 반복률이 상기 현재 반복률과 실질적으로 동일했던 마지막 시점 사이의 경과 시간의 양을 결정하는 추가의 단계를 포함하고, 상기 변경 단계는 경과 시간의 양을 결정하는 단계에 적어도 부분적으로 기초하여 동작 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제 9 절에 있어서, 경과 시간의 양을 결정하는 단계에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제어 파라미터를 변경하는 단계는 피드포워드 이득을 변경하는 것을 포함하는, 방법.
11. 방법으로서,
복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작할 수 있는 레이저에 대한 반복률 변화를 검출하는 단계;
검출된 반복률 변화 이후에 상기 레이저의 제 1 동작 파라미터를 계산하는 단계; 및
계산된 제 1 동작 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 반복률의 각각에 대하여 제 2 동작 파라미터의 값을 반복률에 상관시키는 전자적으로 저장된 상관 데이터를 갱신하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 제 11 절에 있어서, 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제 2 동작 파라미터는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적인 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍에 관한 타이밍 파라미터(DtMOPA)인, 방법.
13. 제 12 절에 있어서, 전자적으로 저장된 상관 데이터는 상기 복수의 반복률의 각각에 대하여 DtMOPA의 값을 반복률에 상관시키는 상관 데이터를 저장하는 피드포워드 룩업 테이블을 포함하는, 방법.
14. 제 12 절에 있어서, 제 1 동작 파라미터는 DtMOPA의 평균값인, 방법.
15. 제 12 절에 있어서, 제 1 동작 파라미터는 대역폭 오차의 평균값인, 방법.
16. 제 12 절에 있어서, 상기 갱신하는 단계는 다음의 식을 사용하여 실행되고,
FF[rrbin] = FF[rrbin] + 이득*(ΔDTMopaavg - ΔFF)
ΔDTMopaavg = DtMOPAavg(current RR) -DtMOPAavg(previous RR))
ΔFF = FF[RR] - FF[RR last]
여기서,
FF[rrbin]은 반복률(rr)과 관련된 빈(bin)으로의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값이고,
DtMOPAavg(current RR)은 현재 반복률에 대한 이동 평균 타이밍 값이고,
DtMOPAavg(previous RR)은 직전 반복률에 대한 이동 평균 타이밍 값이고,
FF[RR]은 반복률(rr)과 관련된 빈에서의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값이고,
FF[RR last]는 갱신 직전 반복률(RRlast)과 관련된 빈에서의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값인, 방법.
17. 방법으로서,
제어 파라미터가 상기 제어 파라미터의 포화값과 충분히 상이한지의 여부를 결정하는 단계; 및
상기 제어 파라미터가 상기 제어 파라미터의 포화값과 충분히 상이하지 않다고 결정된 경우에 상기 제어 파라미터를 조정하는 오프셋 값을 동작 파라미터에 추가하여 상기 포화값과 충분히 상이한 조정된 제어 파라미터를 얻는 단계를 포함하는, 방법.
18. 제 17 절에 있어서, 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제어 파라미터는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적인 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍에 관한 타이밍 파라미터(DtMOPA)인, 방법.
19. 제 17 절에 있어서, 동작 파라미터는 조정가능한 대역폭 오프셋인, 방법.
20. 방법으로서,
복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작할 수 있는 레이저의 현재 반복률을 검출하는 단계; 및
제어 파라미터가 상기 현재 반복률의 기준값에 근접하도록 동작 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 제 19 절에 있어서, 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제어 파라미터는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적인 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍에 관한 타이밍 파라미터(DtMOPA)인, 방법.
22. 제 20 절에 있어서, 상기 동작 파라미터는 대역폭 오프셋인, 방법.
다른 구현형태는 다음의 청구 범위에 기재되어 있다.

Claims (22)

  1. 복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작하도록 구성된 레이저;
    상기 레이저의 대역폭을 적어도 부분적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성된 대역폭 제어기;
    상기 복수의 반복률의 각각에 대하여 상기 제어 신호의 값을 반복률에 상관시키는 전자적으로 저장된 피드포워드 상관 데이터를 포함하는 상관기(correlator); 및
    상기 레이저의 적어도 하나의 동작 파라미터를 결정하고, 결정된 동작 파라미터를 상기 상관기에 피드포워드 값으로서 공급하도록 구성된 모듈을 포함하고,
    상기 상관기는 적어도 부분적으로 상기 피드포워드 값에 기초하여 상기 제어 신호에 대한 조정을 생성하도록 구성된, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제어 신호는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적으로 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 적어도 부분적으로 제어하는 발사 타이밍 제어 신호(DtMOPA)인, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상관기는 공식 DtMOPA + 피드포워드 이득 * (FF(RRcurrent) - FF(RRprevious))에 따라 DtMOPA에 대한 조정을 생성하도록 구성되고,
    여기서,
    DtMOPA는 상기 제 1 체임버 및 상기 제 2 체임버 내에서의 실제의 상대적인 발사 타이밍이고
    FF(RRcurrent)는 현재 반복률에 대한 DtMOPA의 저장값이고,
    FF(RRprevious)는 이전 반복률에 대한 DtMOPA의 저장값이고,
    피드포워드 이득은 이득 계수인, 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 현재 반복률에 대한 DtMOPA의 이동 평균값인, 장치.
  5. 레이저가 발사되고 있는 현재 반복률을 결정하는 단계;
    상기 현재 반복률이 직전 반복률과 실질적으로 동일한지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 현재 반복률이 상기 직전 반복률과 실질적으로 동일하지 않다고 결정된 경우에 상기 레이저의 제어 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제어 파라미터는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적으로 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍을 적어도 부분적으로 제어하는 발사 타이밍 제어 값(DtMOPA)인, 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 방법은 사용된 반복률이 상기 현재 반복률과 실질적으로 동일했던 마지막 시점 사이의 경과 시간의 양을 결정하는 추가의 단계를 포함하고, 상기 변경 단계는 경과 시간의 양을 결정하는 단계에 적어도 부분적으로 기초하여 동작 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경과 시간의 양을 결정하는 단계에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제어 파라미터를 변경하는 단계는 피드포워드 이득을 변경하는 것을 포함하는, 방법.
  9. 복수의 반복률 중 임의의 하나로 동작할 수 있는 레이저에 대한 반복률 변화를 검출하는 단계;
    검출된 반복률 변화 이후에 상기 레이저의 제 1 동작 파라미터를 계산하는 단계; 및
    계산된 제 1 동작 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 반복률의 각각에 대하여 제 2 동작 파라미터의 값을 반복률에 상관시키는 전자적으로 저장된 상관 데이터를 갱신하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제 2 동작 파라미터는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적인 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍에 관한 타이밍 파라미터(DtMOPA)인, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전자적으로 저장된 상관 데이터는 상기 복수의 반복률의 각각에 대하여 DtMOPA의 값을 반복률에 상관시키는 상관 데이터를 저장하는 피드포워드 룩업 테이블을 포함하는, 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 파라미터는 DtMOPA의 평균값인, 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 파라미터는 대역폭 오차의 평균값인, 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 갱신하는 단계는 다음의 식을 사용하여 실행되고,
    FF[rrbin] = FF[rrbin] + 이득*(ΔDTMopaavg - ΔFF)
    ΔDTMopaavg = DtMOPAavg(current RR) -DtMOPAavg(previous RR))
    ΔFF = FF[RR] - FF[RR last]
    여기서,
    FF[rrbin]은 반복률(rr)과 관련된 빈(bin)으로의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값이고,
    DtMOPAavg(current RR)은 현재 반복률에 대한 이동 평균 타이밍 값이고,
    DtMOPAavg(previous RR)은 직전 반복률에 대한 이동 평균 타이밍 값이고,
    FF[RR]은 반복률(rr)과 관련된 빈에서의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값이고,
    FF[RR last]는 갱신 직전 반복률(RRlast)과 관련된 빈에서의 상대적인 발사 타이밍에 대한 저장값인, 방법.
  15. 레이저의 제어 파라미터가 상기 제어 파라미터의 포화값과 충분히 상이한지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 파라미터가 상기 제어 파라미터의 포화값과 충분히 상이하지 않다고 결정된 경우에 상기 제어 파라미터를 조정하는 오프셋 값을 동작 파라미터에 추가하여 상기 포화값과 충분히 상이한 조정된 제어 파라미터를 얻는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이저는 제 1 체임버 및 제 2 체임버를 가지며, 상기 제어 파라미터는 상기 제 1 체임버에서의 발사 타이밍에 대해 상대적인 상기 제 2 체임버에서의 발사 타이밍에 관한 타이밍 파라미터(DtMOPA)인, 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 동작 파라미터는 조정가능한 대역폭 오프셋인, 방법.
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