KR102366148B1 - 가스 방전 광원에서의 불소 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
장치는 하나 이상의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템을 갖는 가스 유지보수 시스템; 각각의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 검출 장치; 및 가스 유지보수 시스템 및 검출 장치에 접속된 제어 시스템을 포함한다. 검출 장치는 금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하는 용기로서, 반응 공동은 반응 공동 내에서 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스를 받아들이기 위해 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속되고, 용기는 받아들여진 혼합 가스 중의 불소와 금속 산화물 사이의 반응을 가능하게 하여 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하게 하는, 용기-; 및 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하기 위해 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속된 산소 센서를 포함한다. 제어 시스템은 받아들여진 혼합 가스 중의 불소 농도를 추정하도록 구성된다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2017년 9월 25일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/562,693 호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 원용에 의해 그 전체가 본원에 포함된다.
개시된 주제는 혼합 가스 중의 불소의 검출에 관한 것이다.
포토리소그래피에서 사용되는 가스 방전 광원의 일 유형은 엑시머 광원 또는 레이저로 알려져 있다. 엑시머 광원은 전형적으로 아르곤, 크립톤, 또는 크세논과 같은 하나 이상의 희가스와 불소 또는 염소와 같은 반응성 가스의 조합을 사용한다. 엑시머 광원의 명칭은, 전기적 자극(공급되는 에너지) 및 고압(가스 혼합물)의 적절한 조건 하에서, 에너지가 부여된 상태에서만 존재하고 자외선 영역에서 증폭된 광을 발생하는, 엑시머로 불리는 의사 분자(pseudo-molecule)가 생성된다는 사실로부터 유래한다.
엑시머 광원은 심자외선(DUV) 범위의 파장을 갖는 광빔을 생성하며, 이 광빔은 포토리소그래피 장치에서 반도체 기판(또는 웨이퍼)을 패터닝하는데 사용된다. 엑시머 광원은 단일의 가스 방전 체임버 또는 복수의 가스 방전 체임버를 사용하여 구축될 수 있다.
일부의 일반적인 양태에서, 방법은: 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스의 적어도 일부를 받아들이는 단계; 상기 혼합 가스 부분 중의 불소를 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계; 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계; 및 감지된 상기 산소 농도에 기초하여 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계를 포함한다.
구현형태는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속 산화물은 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 수소, 및 탄소가 포함되지 않을 수 있다.
혼합 가스는 적어도 이득 매질과 버퍼 가스의 혼합물을 포함하는 엑시머 레이저 가스를 포함할 수 있다.
이 방법은 또한 혼합 가스 부분 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 일 세트의 가스 공급원으로부터의 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하는 단계; 및 가스 공급원으로부터 가스 방전 체임버에 조정된 가스 혼합물을 첨가함으로써 가스 업데이트를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 가스 업데이트는 가스 방전 체임버를 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 채움으로써 수행될 수 있다. 가스 방전 체임버는 가스 방전 체임버를 희가스를 포함하는 이득 매질, 및 불활성 가스를 포함하는 버퍼 가스로 채움으로써 이득 매질과 버퍼 가스의 혼합물로 채워질 수 있다. 희가스에는 아르곤, 크립톤, 또는 크세논이 포함될 수 있고; 할로겐에는 불소가 포함될 수 있고; 불활성 가스에는 헬륨 또는 네온이 포함될 수 있다. 가스 방전 체임버 내의 기존의 혼합 가스에 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물을 첨가함으로써, 또는 가스 방전 체임버 내의 기존의 혼합 가스를 적어도 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 치환함으로써, 가스 방전 체임버는 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 채워질 수 있다. 가스 업데이트는 가스 리필 구성 또는 가스 주입 구성 중 하나 이상을 수행함으로써 수행될 수 있다.
이 방법은 또한 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도는 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지함으로써 감지될 수 있다. 보다 낮은 값은 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 센서의 손상 임계값과 오차 임계값 중 하나 이상에 기초하여 결정된 값일 수 있다. 보다 낮은 값은 0.1 ppm일 수 있다. 이 방법은, 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만, 새로운 가스 혼합물을 산소 센서와 상호작용시켜 산소 농도를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
혼합 가스 부분은 가스 방전 체임버 상에서 가스 업데이트가 수행되기 전에 가스 방전 체임버로부터 받아들여질 수 있다. 가스 업데이트는 일 세트의 가스 공급원으로부터 가스 방전 체임버에 가스 혼합물을 첨가하는 단계를 포함하며, 이 가스 혼합물은 적어도 약간의 불소를 포함한다. 가스 업데이트는 가스 리필 구성 또는 가스 주입 구성 중 하나 이상을 수행함으로써 수행될 수 있다.
혼합 가스 부분은, 가스 방전 체임버로부터 혼합 가스를 블리딩하고 이 블리딩된 혼합 가스를 금속 산화물을 수용하고 있는 반응 용기로 안내함으로써, 가스 방전 체임버로부터 받아들여질 수 있다. 이 방법은 새로운 가스 혼합물을 반응 용기로부터 측정 용기로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도는 측정 용기 내의 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지함으로써 감지될 수 있다. 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도는 측정 용기 내의 센서를 새로운 가스 혼합물에 노출시킴으로써 감지될 수 있다.
이 방법은 혼합 가스 부분 중의 불소 농도가 추정된 후에 측정 용기로부터 새로운 가스 혼합물을 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도는 다른 물질로 혼합 가스 부분을 희석시키지 않은 상태로 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지함으로써 감지될 수 있다.
혼합 가스 부분은 금속 산화물과 반응하여 무기 불화물 화합물과 산소를 형성함으로써 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성할 수 있다. 금속 산화물에는 알루미늄 산화물이 포함될 수 있고, 무기 불화물 화합물에는 알루미늄 불화물이 포함될 수 있다. 알루미늄 산화물의 총 기공 용적은 0.35 cm3/g 이상일 수 있다.
새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도는 반응의 개시 후 사전결정된 시간이 경과된 후에만 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지함으로써 감지될 수 있다.
혼합 가스 부분은 배기 가스일 수 있고, 혼합 가스 부분을 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계는 배기 가스로부터 불소를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
감지된 산소 농도에 기초하여 추정되는 혼합 가스 부분 중의 불소 농도는 감지된 산소 농도 및 혼합 가스 부분 중의 불소와 금속 산화물 사이의 화학 반응에만 기초하여 추정하는 단계에 의해 추정될 수 있다.
혼합 가스 부분 중의 불소 농도는 약 500-2000 ppm일 수 있다.
산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하기 위한 혼합 가스 부분 중의 불소와 금속 산화물의 반응은 안정한 반응일 수 있다. 혼합 가스 부분 중의 불소는, 선형이고 혼합 가스 부분 중의 불소 농도와 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도 사이의 직접적인 상관관계를 제공하는 반응을 수행함으로써, 금속 산화물과 반응하여 산소를 포함한 새로운 가스 혼합물을 형성할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 방법은: 일 세트의 가스 공급원으로부터 가스 방전 체임버에 제 1 가스 혼합물을 첨가함으로써 제 1 가스 업데이트를 수행하는 단계; 제 1 가스 업데이트 후에 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스의 적어도 일부를 제거하는 단계; 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소를 반응물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계; 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계; 감지된 상기 산소 농도에 기초하여 상기 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계; 상기 제거된 혼합 가스 부분 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 일 세트의 가스 공급원으로부터의 제 2 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하는 단계; 및 조정된 제 2 가스 혼합물을 상기 가스 공급원으로부터 상기 가스 방전 체임버에 첨가함으로써 제 2 가스 업데이트를 수행하는 단계를 제 2 포함한다.
구현형태는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이 방법은 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 센서의 손상 임계값 및 오차 임계값 중 하나 이상에 기초하는 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도는 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지함으로써 감지될 수 있다.
반응물에는 금속 산화물이 포함될 수 있다. 가스 방전 체임버 내의 혼합 가스는 적어도 이득 매질과 버퍼 가스의 혼합물을 포함하는 엑시머 레이저 가스를 포함할 수 있다.
제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도는 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 측정함이 없이 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정함으로써 감지된 산소 농도에 기초하여 추정될 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 장치는 엑시머 가스 방전 시스템의 하나 이상의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템; 엑시머 가스 방전 시스템의 각각의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 검출 장치; 및 가스 유지보수 시스템 및 검출 장치에 접속된 제어 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템을 포함한다. 검출 장치는 금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하는 용기로서, 반응 공동은 반응 공동 내의 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스를 받아들이기 위해 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속되고, 용기는 받아들여진 혼합 가스 중의 불소와 금속 산화물 사이의 반응을 가능하게 하여 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하게 하는 용기; 및 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속되고, 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속된 경우에 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하도록 구성된 산소 센서를 포함한다. 제어 시스템은 산소 센서의 출력을 수신하고, 가스 방전 체임버로부터 받아들여진 혼합 가스 중의 불소 농도를 추정하도록; 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템로부터의 가스 혼합물 중의 불소 농도가 혼합 가스 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 조정되어야 하는지의 여부를 결정하도록; 그리고 가스 방전 체임버에 대한 가스 업데이트 중에 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터 가스 방전 체임버에 공급되는 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조절하기 위해 가스 유지보수 시스템에 신호를 송신하도록 구성된다.
구현형태는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 엑시머 가스 방전 시스템의 각각의 가스 방전 체임버는 에너지 원을 수용할 수 있고, 이득 매질 및 불소를 포함하는 엑시머 레이저 가스를 포함하는 가스 혼합물을 수용할 수 있다.
검출 장치는 또한 반응 공동에 유체적으로 접속되고 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하도록 구성된 불소 센서를 포함할 수 있고, 보다 낮은 값은 산소 센서의 손상 임계값 및 오차 임계값 중 하나 이상에 기초하여 결정된 값이다. 제어 시스템은 불소 센서에 접속될 수 있다. 제어 시스템은 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어진다는 불소 센서로부터의 결정을 수신하도록; 그리고 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는 것으로 결정되는 경우에만 산소 센서가 새로운 가스 혼합물과 상호작용하도록 허용하도록 구성될 수 있다.
검출 장치는 반응 용기의 반응 공동에 유체적으로 접속되고 새로운 가스 혼합물을 받아들이도록 구성된 측정 공동을 형성하는 측정 용기를 포함할 수 있다. 산소 센서는 측정 공동 내의 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하도록 구성될 수 있다.
산소 센서는 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는 경우에만 허용가능한 범위 내에서 동작하도록 구성될 수 있다.
제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도는 약 500-2000 ppm일 수 있다.
엑시머 가스 방전 시스템은 복수의 가스 방전 체임버를 포함할 수 있고, 검출 장치는 복수의 가스 방전 체임버의 각각에 유체적으로 접속될 수 있다. 검출 장치는 복수의 용기를 포함할 수 있고, 각각의 용기는 금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하고, 각각의 용기는 가스 방전 체임버들 중 하나에 유체적으로 접속되고, 검출 장치는 복수의 산소 센서를 포함할 수 있고, 각각의 산소 센서는 하나의 용기에 관련된다.
엑시머 가스 방전 시스템은 복수의 가스 방전 체임버를 포함할 수 있고, 검출 장치는 복수의 가스 방전 체임버의 각각에 유체적으로 접속될 수 있다. 검출 장치는 복수의 용기를 포함할 수 있고, 각각의 용기는 금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하고, 각각의 용기는 가스 방전 체임버들 중 하나에 유체적으로 접속되고, 검출 장치는 모든 용기에 유체적으로 접속된 단일의 산소 센서를 포함할 수 있다.
도 1은 체임버 내의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 측정하도록 구성된 검출 장치를 포함하는 장치의 블록도이고;
도 2는 포토리소그래피 장치로 향하는 광빔을 생성하는 심자외선(DUV) 광원의 일부로서 구현된 도 1의 장치의 블록도이고;
도 3은 도 1의 검출 장치의 구현형태의 블록도로서, 이 검출 장치에는 불소 센서가 포함되어 있고;
도 4는 도 1의 장치의 구현형태의 블록도로서, 이 검출 장치에는 버퍼 용기가 포함되어 있고;
도 5는 도 1의 장치의 구현형태의 블록도로서, 이 검출 장치에는 복수의 반응 용기가 포함되어 있고, 각각의 반응 용기는 복수의 체임버들 중 하나와 관련되고;
도 6은 도 2의 장치의 구현형태의 블록도로서, 예시적인 DUV 광원의 세부가 도시되어 있고;
도 7은 도 2 또는 도 6에 도시된 DUV 광원의 일부인 제어 시스템의 구현형태의 블록도이고;
도 8은 도 1의 장치의 다른 구현형태의 블록도로서, 이 장치는 불소 스크러버와 함께 구현되어 있고;
도 9는 체임버의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 검출하기 위한 검출 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이고;
도 10은 불소 농도가 추정되고 도 9의 프로시저가 완료되면 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이고;
도 11은 체임버 내의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 추정하기 위해 도 9의 프로시저 대신 검출 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이다.
도 2는 포토리소그래피 장치로 향하는 광빔을 생성하는 심자외선(DUV) 광원의 일부로서 구현된 도 1의 장치의 블록도이고;
도 3은 도 1의 검출 장치의 구현형태의 블록도로서, 이 검출 장치에는 불소 센서가 포함되어 있고;
도 4는 도 1의 장치의 구현형태의 블록도로서, 이 검출 장치에는 버퍼 용기가 포함되어 있고;
도 5는 도 1의 장치의 구현형태의 블록도로서, 이 검출 장치에는 복수의 반응 용기가 포함되어 있고, 각각의 반응 용기는 복수의 체임버들 중 하나와 관련되고;
도 6은 도 2의 장치의 구현형태의 블록도로서, 예시적인 DUV 광원의 세부가 도시되어 있고;
도 7은 도 2 또는 도 6에 도시된 DUV 광원의 일부인 제어 시스템의 구현형태의 블록도이고;
도 8은 도 1의 장치의 다른 구현형태의 블록도로서, 이 장치는 불소 스크러버와 함께 구현되어 있고;
도 9는 체임버의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 검출하기 위한 검출 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이고;
도 10은 불소 농도가 추정되고 도 9의 프로시저가 완료되면 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이고;
도 11은 체임버 내의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 추정하기 위해 도 9의 프로시저 대신 검출 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 장치(100)에는 시판되는 불소 센서를 사용하여 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도를 직접 측정하지 않고 체임버(110) 내의 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도(F)를 측정하거나 추정하도록 구성된 검출 장치(105)가 포함된다. 실온에서, 불소는 이원자 분자의 가스이고, 그 분자 구조 F2로 표시된다. 따라서, 본원에서 사용될 때 "불소"라는 용어는 분자 불소(F2)를 지칭한다. 체임버(110) 내의 불소 분자(F2)의 농도는 불소의 직접 검출을 허용하기에는 너무 높은 범위에 있다. 예를 들면, 체임버(110) 내의 불소 농도(F)는 약 500 ppm을 초과하고, 약1000 ppm 또는 최대 약 2000 ppm일 수 있다. 그러나, 시판되는 불소 센서는 전형적으로 10 ppm에서 포화되고, 따라서 시판되는 불소 센서를 사용하여 체임버(110) 내의 불소 농도를 직접 측정하는 것은 현실적이지 않게 된다. 대신, 검출 장치(105)는 체임버(110)로부터의 불소를 시판되는 센서(115)로 검출 및 측정될 수 있는 가스(예를 들면, 산소)로 변환시키는 화학 반응을 가능하게 한다. 검출 장치(105)는 (센서(115)로부터 공급되는) 화학 반응 후에 존재하는 산소의 양 및 이 화학 반응에 대한 정보에 기초하여 화학 반응의 개시 전에 존재했던 불소의 양을 계산할 수 있다.
이러한 추정이 정확해지도록 하기 위해, 검출 장치(105)는 이 화학 반응의 개시 전의 불소의 농도와 이 화학 반응의 종료 시의 산소 농도 사이에 직접적인 상관관계가 존재하는 선형 반응이라고 가정할 수 있다. 또는, 검출 장치(105)는 불소의 변환이 완료된 (따라서, 화학 반응 후의 가스 중에 잔류 분자 불소(F2)가 존재하지 않는) 것으로 가정할 수 있다.
장치(100)는 도관 시스템(127)을 통해 체임버(110)에 유체적으로 접속된 적어도 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템(120)을 포함한다. 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 가스 유지보수 시스템(120)은 하나 이상의 가스 공급원 및 이 공급원으로부터 어느 가스가 도관 시스템(127)을 통해 체임버(110)에 출입되는지를 제어하기 위한 제어 유닛(이것은 또한 밸브 시스템을 포함함)을 포함한다.
검출 장치(105)는 산소 센서(115)로부터의 출력을 수신하여, 가스 혼합물(107) 중의 불소의 양을 추정하기 위해 화학 반응의 개시 전에 존재했던 불소의 양을 계산하는 제어기(130)를 포함한다. 이 제어기(130)는 이 정보를 사용하여 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도(F)가 조정될 필요가 있는지의 여부를 결정한다. 따라서, 제어기(130)는 이 결정에 기초하여 체임버(110)에 출입되어야 하는 가스 유지보수 시스템(120)의 공급원 내의 가스의 상대적인 양을 조절하는 방법을 결정한다. 제어기(130)는 가스 유지보수 시스템(120)에 신호를 송신하여 체임버(110)에의 가스 업데이트 중에 가스 혼합물(107) 중의 불소의 상대 농도를 조절한다.
검출 장치(105)에는 금속 산화물(145)을 수용하는 반응 공동(140)이 형성된 반응 용기(135)가 포함된다. 반응 공동(140)은 도관(137)을 통해 체임버(110)에 유체적으로 접속되어 체임버(110)로부터 불소를 포함하는 혼합 가스(150)를 받아들인다. 도시되지는 않았으나, 혼합 가스(150)가 반응 공동(140)을 향하는 타이밍을 제어하기 위해 뿐만 아니라 반응 용기(135) 내로의 혼합 가스(150)의 유량을 제어하기 위해 하나 이상의 유체 제어 장치(예를 들면, 밸브)가 도관(137)에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 반응 공동(140)은 받아들여진 혼합 가스(150) 중의 불소와 금속 산화물(145) 사이의 화학 반응을 가능하여 새로운 가스 혼합물(155)을 형성하게 한다. 반응 공동(140)을 형성하는 반응 용기(135)의 내부는 받아들여진 혼합 가스(150) 중의 불소와 금속 산화물(145) 사이의 화학 반응을 방해하거나 변경하지 않도록 비반응성 재료로 제조되어야 한다. 예를 들면, 반응 용기(135)의 내부는 스테인리스 강 또는 모넬 금속과 같은 비반응성 금속으로 제작될 수 있다.
산소 센서(115)는 새로운 가스 혼합물(155)을 받아들여 이 새 가스 혼합물(107) 중의 산소의 양을 감지하도록 유체적으로 접속된다. 산소 센서(115)는 화학 반응으로 인해 예상되는 농도 범위에서 산소 농도를 검출할 수 있는 시판되는 산소 센서일 수 있다. 예를 들면, 산소 센서(115)는 200-1000 ppm의 범위 내에서 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소를 감지한다.
이러한 농도 범위에 적합한 산소 센서의 일례는 산소의 검출을 위해 정밀 지르코니아 산화물을 사용하는 산소 분석기이다. 지르코니아 산화물 센서에는 고순도, 고밀도, 안정화 지르코니아 세라믹으로 제작된 셀이 포함된다. 지르코니아 산화물 센서는 새로운 가스 혼합물(155)의 산소 농도를 나타내는 전압 신호를 생성한다. 또한, 지르코니아 산화물 센서의 출력은 산소 센서(115) 내의 고속 마이크로프로세서에 의해 분석분석(예를 들면, 변환 및 선형화)되어 제어기(130)가 사용하는 직접 디지털 판독을 제공한다. 종래의 지르코늄 산화물 셀은 그 내면 및 외면 상에 다공질 백금 전극으로 도금된 지르코늄 산화물 세라믹 튜브를 포함한다. 센서는 특정 온도(예를 들면, 600 ℃ 또는 1112℉)를 초과하여 가열되면 산소 이온 전도성 전해질이 된다. 이 전극은 산소 분자(O2)에서 산소 이온으로, 그리고 산소 이온에서 산소 분자로의 변화를 위한 촉매 표면을 제공한다. 셀의 고농도 기준 가스 측의 산소 분자는 전자를 획득하여 전해질로 들어가는 이온이 된다. 동시에, 내부 전극에서는 산소 이온이 전자를 잃고 산소 분자로서 표면으로부터 방출된다. 센서의 양측에서 산소 농도가 다른 경우, 산소 이온은 고농도 측으로부터 저농도 측으로 이동한다. 이 이온 흐름은 전자 불균형을 생성하여 전극들 사이에 DC 전압을 생성한다. 이 전압은 센서 온도 및 센서의 양쪽의 산소 분압(농도)의 비의 함수이다. 다음에 이 전압은 제어기(130)에 의한 직접 판독을 위해 산소 센서(115) 내의 고속 마이크로프로세서에 의해 분석된다.
산소 센서(115)는 측정 용기(170)의 측정 공동(175) 내부에 있을 수 있다. 측정 공동(175)은 도관(177)을 통해 반응 공동(140)에 유체적으로 접속된다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 새로운 가스 혼합물(155)이 측정 공동(175)으로 향하는 타이밍을 제어하기 위해 뿐만 아니라 측정 용기(170) 내로의 새로운 가스 혼합물(155)의 유량을 제어하기 위해 하나 이상의 유체 제어 장치(예를 들면, 밸브)가 도관(177)에 배치될 수 있다.
불소와 금속 산화물 사이의 화학 반응은 구현 및 제어가 쉬운 화학양론적으로 간단한 화학 반응이므로 혼합 가스(150) 중의 불소는 금속 산화물(145)과 반응한다. 또한, 화학 반응의 제어된 화학양론비는 고정되어 있다. 또한, 불소와 금속 산화물 사이의 화학 반응은 안정된 화학 반응이다. 화학 반응이 가역적이지 않고, 새로운 가스 혼합물 중의 성분이 이 새로운 가스 혼합물 중의 다른 어떤 것과 반응하여 불소를 형성하지 않는 경우, 이 화학 반응은 안정된 것일 수 있다. 안정되고 제어된 화학양론비를 갖는 혼합 가스(150) 중의 불소와 금속 산화물(145) 사이의 적절한 화학 반응 중 하나가 다음에 논의된다.
일부의 구현형태에서, 금속 산화물(145)은 분말 형태이다. 또한, 분말 형태의 금속 산화물(145)은 반응 용기(135)(이것은 튜브일 수 있음) 내에 조밀하게 충전될 수 있으므로 금속 산화물(145)의 분말에서 입자의 이동이 없다. 금속 산화물(145)의 분말의 외부 및 반응 용기(135) 내의 공간의 면적 또는 용적은 기공으로 간주되고, 분말 형태의 금속 산화물(145)을 사용함으로써 금속 산화물(145)과 불소 사이의 완전한 화학 반응을 가능하게 하는 큰 표면적이 확보될 수 있다. 일부의 구현형태에서, 특정 금속 산화물에 따라, 금속 산화물(145)과 반응 용기(135)는 실온에 유지되고, 금속 산화물(145)과 불소 사이의 반응은 촉매를 필요로 하지 않고 진행된다.
금속 산화물(145)에는 알루미늄과 같은 금속이 포함된다. 또한, 금속 산화물(145)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 수소, 및 탄소가 포함되지 않는다. 따라서, 금속 산화물(145)은 알루미나(이것은 알루미늄 산화물 또는 Al2O3임)일 수 있다. 알루미나는 분말의 고체 형태이며, 전형적으로는 불소 가스와의 화학 반응을 가능하게 하는 충분한 표면적으로 제공하는 충분한 기공을 갖는 오렌지색 분말이다. 분말의 입자들 사이의 공간은 불소 가스가 알루미나 내로 유입하여 화학 반응을 가능하게 하도록 충분히 크다. 예를 들면, 알루미나는 컬럼 내에 충전되고, 0.35 cm3/g 이상의 총 기공 용적을 갖는 분말 또는 입자 형태일 수 있다. 혼합 가스(150)는 금속 산화물(145)을 통과(예를 들면, 유동)하여 불소와 알루미나 사이의 화학 반응을 가능하게 한다.
혼합 가스(150) 중에 불소 가스(F2)가 존재하면, 다음의 화학 반응이 일어난다:
6F2 + 2Al2O3 = 4AlF3 + 3O2.
금속 산화물(Al2O3)(145)의 2 개의 분자와 상호작용하는 불소(F2)의 6 개의 분자마다 무기 불화물 화합물(알루미늄 불화물 또는 AlF3)의 4 개의 분자 및 산소(O2)의 3 개의 분자가 산출된다. 이 화학 반응은 선형적이고 화학양론적으로 단순한 반응이다. 따라서, 불소 및 산소에 촛점을 맞추기 위해, 화학 반응에 투입되는 2 개의 불소 분자(F2)마다 1 개의 산소 분자(O2)가 화학 반응으로부터 산출된다. 따라서, 화학 반응에 투입된 불소(F2)의 농도가 1000 ppm이면, 화학 반응 후에 500 ppm 농도의 산소(O2)가 방출되고 센서(115)에 의해 검출된다. 따라서, 예를 들면, 검출 장치(105)는 이 화학 반응에서 불소 대 산소의 비가 2:1이라는 것을 알고 있으므로, 600 ppm의 산소가 센서(115)에 의해 검출되면, 이것은 1200 ppm의 불소가 가스 혼합물(107) 중에 존재했었다는 것을 의미한다. 다른 구현형태에서, 검출 장치(105)는 불소의 변환이 완료된 (따라서, 화학 반응 후의 가스 중에 잔류 분자 불소(F2)가 존재하지 않는) 것으로 가정할 수 있다. 예를 들면, 화학 반응의 개시 후에 충분한 시간이 경과하면 이 가정은 유효한 가정일 수 있다.
일부의 구현형태에서, 금속 산화물(145)과 혼합 가스(150) 중의 불소 사이의 반응은 하나 이상의 특별히 설계된 조건 하에서 일어난다. 예를 들면, 금속 산화물(145)과 혼합 가스(150) 중의 불소 사이의 반응은 화학 반응 속도를 변화시키지만 화학 반응의 종료 시에 화학적으로 변화하지 않는 물질인 하나 이상의 촉매의 존재 하에서 일어날 수 있다. 또 다른 실시례로서, 금속 산화물(145)과 혼합 가스(150) 중의 불소 사이의 반응은 온도 제어된 환경 또는 a 습도 제어된 환경과 같은 제어된 환경에서 일어날 수 있다.
도 2를 참조하면, 장치(100)는, 예를 들면, 웨이퍼 상에 마이크로일렉트로닉 피처를 패터닝하기 위한 포토리소그래피 장치(222)으로 향하는 광빔(211)을 생성하는 심자외선(DUV) 광원(200) 내에 있을 수 있다. DUV 광원(200)에는 광빔(211)의 생성을 가능하게 하기 위해 DUV 광원(200)의 다양한 요소에 접속된 제어 시스템(290)이 포함되어 있다. 제어 시스템(290)은 단일 블록으로 도시되어 있으나, 이것은 복수의 서브 컴포넌트로 구성될 수 있으며, 이 서브 컴포넌트 중 임의의 하나 이상은 기타 서브 컴포넌트로부터 제거되거나 DUV 광원(200) 내의 요소들의 로칼(local)일 수 있다. 또한, 제어기(130)는 제어 시스템(290)의 일부로 간주될 수 있다.
이 구현형태에서, 검출 장치(105)는 DUV 광원(200)의 광빔(211)을 생성하는 엑시머 가스 방전 시스템(223)의 가스 방전 체임버(210) 중 하나 이상 내의 불소 농도를 계산하도록 구성된다. 하나의 가스 방전 체임버(210)만이 도시되어 있으나, 엑시머 가스 방전 시스템(225)은 복수의 가스 방전 체임버(210)를 포함할 수 있고, 이들 중 임의의 하나 이상은 검출 장치(105) 뿐만 아니라 도 2에 도시되지 않은 기타 요소와 같은 광빔(211)의 양태를 제어하기 위한 기타 요소(예를 들면, 광학 요소, 계측 장치, 및 전기기계 요소)와 유체 연통되어 있다. 또한, 도 2에는 검출 장치(105)에 관련된 DUV 광원(200)의 컴포넌트만이 도시되어 있다. 예를 들면, DUV 광원(200)에는 포토리소그래피 장치(222)로 향하는 광빔(211)의 하나 이상의 특성을 조정하기 위해 최종 가스 방전 체임버(210)의 출력부에 배치된 빔 준비 시스템이 포함될 수 있다.
가스 방전 체임버(210)은 에너지 원(230)을 수용하고, 가스 혼합물(207)을 수용한다. 에너지 원(230)은 가스 혼합물(207)에 에너지 원을 제공하며, 특히, 에너지 원(230)은 체임버(110) 내의 유도 방출을 통한 이득을 가능하게 하기 위해 반전 분포를 유발하기에 충분한 에너지를 가스 혼합물(207)에 제공한다. 일부의 실시형태에서, 에너지 원(230)은 가스 방전 체임버(210) 내에 배치된 한 쌍의 전극에 의해 제공되는 방전이다. 다른 실시형태에서, 에너지 원(230)은 광 펌핑 원이다.
가스 혼합물(207)에는 희가스 및 불소와 같은 할로겐을 포함하는 이득 매질이 포함된다. DUV 광원(200)의 동작 중에, 가스 방전 체임버(210) 내의 가스 혼합물(207) 중의 불소(이것은 광 증폭을 위한 이득 매질을 제공함)가 소비되고, 시간이 지남에 따라 이는 광 증폭의 양을 저감시키고, 따라서 광원(200)에 의해 생성되는 광빔(211)의 특성을 변화시킨다. 포토리소그래피 장치(222)는 가스 방전 체임버(210) 내의 가스 혼합물(207) 중의 불소 농도를 초기 가스 재충전 프로시저에서 설정된 불소의 농도에 비해 일정한 허용범위 내에 유지하려고 한다. 이로 인해, 통상의 빈도로 그리고 가스 유지보수 시스템(120)의 제어 하에서 추가의 불소가 가스 방전 체임버(210)에 첨가된다. 불소 소비량은 가스 방전 체임버마다 다르므로, 폐루프 제어를 사용하여 각각의 기회에서 가스 방전 체임버(210) 내로 압입되거나 주입되는 불소의 양을 결정한다. 검출 장치(105)는 가스 방전 체임버(210) 내에 잔류하는 불소 농도를 결정하기 위해 사용되고, 따라서 전체적인 구성에서 가스 방전 체임버(210) 내에 압입되거나 주입되는 불소의 양을 결정하기 위해 사용된다.
전술한 바와 같이, 가스 혼합물(207)은 희가스 및 불소를 포함하는 이득 매질을 포함한다. 가스 혼합물(207)은 버퍼 가스와 같은 기타 가스를 포함할 수 있다. 이득 매질은 가스 혼합물(207) 중의 레이저 활성 엔티티(entity)이고, 이득 매질은 단일의 원자, 분자 또는 의사 분자로 구성될 수 있다. 따라서, 에너지 원(230)으로부터의 방전으로 가스 혼합물(207)(및 이에 따라 이득 매질)을 펌핑함으로써 유도 방출을 통해 이득 매질에서 반전 분포가 발생한다. 전술한 바와 같이, 이득 매질에는 전형적으로 희가스 및 할로겐이 포함되지만, 버퍼 가스에는 전형적으로 불활성 가스가 포함된다. 희가스에는, 예를 들면, 아르곤, 크립톤, 또는 크세논이 포함된다. 할로겐에는, 예를 들면, 불소가 포함된다. 불활성 가스에는, 예를 들면, 헬륨 또는 네온이 포함된다. 가스 혼합물(207) 중의 불소 이외의 가스는 불활성(희소 가스 또는 희가스)이고, 이로 인해, 혼합 가스(150)와 금속 산화물(145) 사이에서 일어나는 유일한 화학 반응은 혼합 가스(150) 중의 불소와 금속 산화물(145) 사이의 반응이라고 가정된다.
다시 도 1을 참조하면, 가스 유지보수 시스템(120)은 특성(예를 들면, 가스 혼합물(107 또는 207) 중의 성분의 상대 농도 또는 상대 압력)을 조정하기 위한 가스 관리 시스템이다.
도 3을 참조하면, 일부의 구현형태에서, 검출 장치(105)는 반응 공동(140)에 유체적으로 접속되어 새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는 시점을 결정하도록 구성된 불소 센서(360)를 포함하는 검출 장치(305)이다. 불소 센서(360)는 혼합 가스(150) 중의 불소의 직접 측정에 사용하기에는 너무 낮은 불소 농도를 초과하여 포화되는 시판되는 불소 센서일 수 있다. 그러나, 이 불소 센서(360)는 최소 검출 임계값을 가지며, 따라서 새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는 시점을 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 불소 센서(360)는 10 ppm의 농도에서 포화될 수 있으나, 이것은 약 0.05 ppm의 최소 검출 임계값을 가질 수 있으며, 새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소 농도가 0.1 ppm 아래로 떨어진 후에 새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소를 검출하기 시작할 수 있다.
제어기(130)는 불소 센서(360)로부터의 출력을 수신하는 제어기(330)로서 구성된다. 이 제어기(330)는 새로운 가스 혼합물(155)을 산소 센서(115)에 수송하는 라인 내의 흐름 제어 장치(365)와 상호작용하는 모듈을 포함한다. 흐름 제어 장치(365)는 게이트 밸브 또는 기타 유체 제어 밸브와 같은 장치일 수 있다.
제어기(330)는 불소 센서(360)의 출력으로부터 새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소 농도가 보다 낮은 값(예를 들면, 0.1 ppm) 아래로 떨어졌다고 결정한 경우에만 새로운 가스 혼합물(155)가 산소 센서(115)로 흐를 수 있도록 신호를 흐름 제어 장치(365)에 송신한다. 이러한 방식으로, 산소 센서(115)는 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는 경우에만 새로운 가스 혼합물(155)에 노출됨으로써 허용불가능한 농도의 불소로부터 산소 센서(115)를 보호한다. 보다 낮은 값은 산소 센서(115)의 손상 임계값에 기초하여 결정되는 값일 수 있다. 따라서, 보다 낮은 값을 초과하는 불소 농도에서, 산소 센서(115)에 손상이 야기될 수 있다. 보다 낮은 값은 산소 센서(115)의 오차 임계값에 기초하여 결정되는 값일 수 있다. 따라서, 보다 낮은 값을 초과하는 불소 농도에서, 측정 오차는 산소 센서(115)의 정확도에 영향을 줄 수 있다.
검출 장치(305)는 또한 반응 용기(135)의 반응 공동(140)에 유체적으로 접속된 측정 용기(370)를 포함한다. 측정 용기(370)에는 새로운 가스 혼합물(155)을 받아들이도록 구성된 측정 공동(375)이 형성되어 있다. 또한, 산소 센서(115)는 측정 공동(375) 내에 수용된다. 측정 용기(370)는 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소 농도를 산소 센서(115)가 감지할 수 있도록 새로운 가스 혼합물(155)을 수용하는 임의의 용기이다. 측정 공동(375)이 형성되어 있는 측정 용기(370)의 내부는 새로운 가스 혼합물(155)의 조성을 변화시키기 않도록 비반응성 재료로 제작되어야 한다. 예를 들면, 측정 용기(370)의 내부는 비반응성 금속으로 제작될 수 있다.
도 4를 참조하면, 일부의 구현형태에서, 검출 장치(105)는 체임버(110)로부터의 배기 유량을 반응 용기(135)에 필요한 유량으로부터 분리시키는 버퍼 용기(470)를 포함하는 검출 장치(405)로서 설계된다. 이러한 방식으로, 버퍼 용기(470)는 가스 유지보수 시스템(120)에 의해 수행되는 가스 교환의 정상 상태 작동에 영향을 미치지 않으면서 검출 장치(105)를 통해 불소 측정을 가능하게 한다.
일 실시례에서, 체임버(110) 내의 불소 농도는 약 1000 ppm이고, 체임버(110)의 용적은 36 리터(L)이고, 체임버(110) 내의 압력은 200-400 킬로파스칼(kPa)이다. 버퍼 용기(470)의 내부 공동은 약 0.1 L의 용적 및 200-400 kPa의 압력을 갖는다. 측정 공동(175)은 0.1 L의 용적, 약 200-400 kPa의 압력, 및 약 500 ppm의 산소 농도를 갖는다. 센서(115)가 산소 농도의 측정을 수행하고, 제어기(130)에 데이터를 출력한 후, 측정 공동(175)은 제어된 방식으로 비워질 수 있다.
도 1을 참조하여 위에서 언급한 바와 같이, 검출 장치(105)는 체임버(110) 내의 가스 혼합물(207) 중의 불소 농도를 측정하거나 추정하도록 구성된다. 일부의 구현형태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 검출 장치(105)는 각각의 체임버(510_1, 510_2, … 510_i) 내의 가스 혼합물(507_1, 507_2, … 507_i) 중의 불소 농도를 측정 또는 추정하도록 구성된 검출 장치(505)로서 설계되며, 여기서 i는 장치(500)의 일부로서 1보다 큰 정수이다. 검출 장치(505)에는 각각의 체임버(510_1, 510_2, … 510_i)와 관련되는 별개의 또는 전용의 산소 센서(515_1, 515_2, … 515_i)가 있다. 이러한 방식으로, 각각의 센서(515_1, 515_2, … 515_i)는 각각의 체임버(510_1, 510_2, … 510_i) 내의 불소 농도를 측정하는데 사용될 수 있다.
검출 장치(505)는 주 도관 시스템(527)의 일부인 각각의 도관 시스템(527_1, 527_3, … 527_i)을 통해 각각의 체임버(510_1, 510_2, … 510_i)에 유체적으로 접속되는 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템(520)에 접속된다. 가스 유지보수 시스템(520)은 하나 이상의 가스 공급원 및 이 공급원으로부터의 어느 가스가 주 도관 시스템(527)을 통해 각각의 체임버(510_1, 510_2, … 510_i)에 출입되는지를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함한다. 검출 장치(505)는 각각의 도관(537_1, 537_2, … 537_i)을 통해 각각의 체임버(510_1, 510_2, … 510_i)로부터 혼합 가스(550_1, 550_2, … 550_i)(이것은 불소를 포함함)을 받아들이는 각각의 반응 용기(535_1, 535_2, … 535_i)를 포함한다. 그러면 받아들여진 혼합 가스(550_1, 550_2, … 550_i) 중의 불소와 각각의 반응 용기(535_1, 535_2, … 535_i) 내의 금속 산화물(545_1, 545_2, … 545_i) 사이의 화학 반응에 의해 형성되는 새로운 가스 혼합물(555_1, 555_2, … 555_i)은 각각의 산소 센서(515_1, 515_2, … 515_i)로 향한다.
검출 장치(505)는 또한 가스 유지보수 시스템(520) 및 각각의 산소 센서(515_1, 515_2, … 515_i)에 접속된 제어기(530)를 포함한다. 제어기(530)와 마찬가지로, 제어기(530)는 산소 센서(515_1, 515_2, … 515_i)로부터의 출력을 수신하고, 화학 반응의 개시 전에 반응 용기(535_1, 535_2, … 535_i) 내에 존재했던 불소의 양을 계산하여 각각의 가스 혼합물(507_1, 507_2, … 507_i) 내의 불소의 양을 추정한다.
다른 구현형태에서, 각각의 체임버(510_1, 510_2, … 510_i)에 대한 센서(515)에 의해 수행되는 측정들 사이의 상호간섭을 방지하기 위해 검출 장치(505)가 체임버(510_1, 510_2, … 510_i)와 검출 장치(505) 사이에 적절한 배관을 포함하는 한 모든 체임버(510_1, 510_2, … 510_i) 내의 불소를 측정하는 단일의 센서(515)를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 단일의 센서(515) 설계는 가스 교환이 한번에 하나의 체임버(510)에서만 수행되고, 따라서 제어기(530)가 임의의 순간에 단일의 체임버(510) 내의 불소를 측정할 수 있는 경우에 기능할 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 1, 도 3, 도 4, 또는 도 5의 검출 장치(105)와 같은 검출 장치(605)를 포함하는 예시적인 DUV 광원(600)이 도시되어 있다. DUV 광원(600)은 2 스테이지 펄스 출력 설계인 엑시머 가스 방전 시스템(625)을 포함한다. 가스 방전 시스템(625)은 펄스 증폭 광빔(606)을 출력하는 주 발진기(MO)인 제 1 스테이지(601) 및 제 1 스테이지(601)로부터 광빔(606)을 받아들이는 전력 증폭기(PA)인 제 2 스테이지(602)의 2 개의 스테이지를 갖는다. 제 1 스테이지(601)는 MO 가스 방전 체임버(610_1)를 포함하고, 제 2 스테이지(602)는 PA 가스 방전 체임버(610_2)를 포함한다. MO 가스 방전 체임버(610_1)는 그 에너지 원으로서 2 개의 세장형 전극(630_1)을 포함한다. 이 전극(630_1)은 체임버(610_1) 내의 가스 혼합물(607_1)에 에너지 원을 제공한다. PA 가스 방전 체임버(610_2)는 그 에너지 원으로서 2 개의 세장형 전극(630_2)을 포함하며, 이것은 체임버(610_2) 내의 가스 혼합물(607_2)에 에너지 원을 제공한다.
MO(601)는 광빔(606)(이것은 시드(seed) 광빔으로 지칭될 수 있음)을 PA(602)에 제공한다. MO 가스 방전 체임버(610_1)는 증폭이 발생하는 이득 매질을 포함하는 가스 혼합물(607_1)을 수용하고, MO(601)는 또한 MO 가스 방전 체임버(610_1)의 일측 상의 스펙트럼 특징 선택 시스템(680)과 MO 가스 방전 체임버(610_1)의 제 2 측 상의 출력 커플러(681) 사이에 형성된 광 공진기와 같은 광 피드백 메커니즘을 포함한다.
PA 가스 방전 체임버(610_2)는 MO(601)로부터의 시드 광빔(606)으로 시딩(seeding)될 때 증폭이 발생하는 이득 매질(607_2)을 포함하는 가스 혼합물(607_2)을 포함한다. PA(602)가 재생 링 공진기로서 설계된 경우, 이것은 파워 링 증폭기(PRA)로서 기술되고, 이 경우에 링 설계로부터 충분한 광학 피드백이 제공될 수 있다. PA(602)는 (예를 들면, 반사를 통해) 광빔을 PA 가스 방전 체임버(610_2) 내로 되돌려서 순환 및 폐쇄 루프 경로를 형성하는 빔 리턴(682)을 포함하며, 이 경로 내에서 링 증폭기 내로의 입력은 빔 커플링 장치(683)에서 링 증폭기로부터의 출력과 상호작용한다.
MO(601)는 (PA(602)의 출력과 비교했을 때) 비교적 낮은 출력 펄스 에너지의 중심 파장 및 대역폭과 같은 스펙트럼 파라미터의 미세 조정을 가능하게 한다. PA는 MO(601)로부터 시드 광빔(606)을 받아들이고, 이 출력을 증폭하여 포토리소그래피 장치(222)와 같은 출력 장치에서 사용하기 위해 출력 광빔(211)에 필요한 파워를 얻는다. 시드 광빔(606)은 PA(602)를 반복적으로 통과함으로써 증폭되고, 시드 광빔(606)의 스펙트럼 특징은 MO(601)의 구성에 의해 결정된다.
각각의 가스 방전 체임버(610_1, 610_2)에서 사용되는 가스 혼합물(607_1, 607_2)은 필요한 파장 및 대역폭 주위에서 증폭 광빔(예를 들면, 시드 광빔(606) 및 출력 광빔(211))을 생성하기에 적절한 가스의 조합일 수 있다. 예를 들면, 가스 혼합물(607_1, 607_2)은 약 193 나노미터(nm)의 파장의 광을 방출하는 아르곤 불화물(ArF) 또는 약 248 nm의 파장의 광을 방출하는 크립톤 불화물(KrF)을 포함할 수 있다.
검출 장치(605)는 엑시머 가스 방전 시스템(625), 및 특히 가스 방전 체임버(610_1, 610_2)을 위한 가스 관리 시스템인 가스 유지보수 시스템(620)을 포함한다. 이 가스 유지보수 시스템(620)은 하나 이상의 가스 공급원(651A, 651B, 651C 등)(예를 들면, 밀봉 가스 병 또는 캐니스터) 및 밸브 시스템(652)을 포함한다. 하나 이상의 가스 공급원(651A, 651B, 651C 등)은 밸브 시스템(652) 내의 일 세트의 밸브를 통해 MO 가스 방전 체임버(610_1) 및 PA 가스 방전 체임버(610_2)에 접속된다. 이러한 방식으로, 가스는 가스 혼합물 중의 특정 상대량의 성분으로 각각의 가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2) 내에 주입될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 가스 유지보수 시스템(620)은 유량 제한기, 배기 밸브, 압력 센서, 게이지, 및 테스트 포트와 같은 하나 이상의 기타 컴포넌트를 포함할 수도 있다.
각각의 가스 방전 체임버(610_1, 610_2)는 가스의 혼합물(가스 혼합물(607_1, 607_2))을 수용한다. 일례로서, 가스 혼합물(607_1, 607_2)은 아르곤, 네온, 및 총 압력에 추가되는 상이한 분압의 기타 가스와 같은 기타 가스와 함께 불소와 같은 할로겐을 함유한다. 예를 들면, 가스 방전 체임버(610_1, 610_2)에서 사용되는 이득 매질이 아르곤 불화물(ArF)인 경우, 가스 공급원(651A)은 할로겐 불소, 희가스 아르곤, 및 버퍼 가스(이것은 네온과 같은 불활성 가스일 수 있음)와 같은 하나 이상의 기타 희소 가스를 포함하는 가스의 혼합물을 수용한다. 가스 공급원(651A) 내의 이러한 종류의 혼합물은 3 가지 종류의 가스를 포함하므로 트라이 믹스(tri-mix)로 지칭될 수 있다. 이러한 예에서, 또 다른 가스 공급원(651B)은 아르곤 및 하나 이상의 기타 가스를 포함하지만 불소는 포함하지 않는 가스의 혼합물을 수용할 수 있다. 가스 공급원(651B) 내의 이러한 종류의 혼합물은 2 가지 종류의 가스를 포함하므로 바이 믹스(bi-mix)로 지칭될 수 있다.
가스 유지보수 시스템(620)은 가스 업데이트 시에 밸브 시스템(652)으로 하여금 특정 가스 공급원(651A, 651B, 651C 등)으로부터 가스 방전 체임버(610_1, 610_2) 내로 가스를 전달하게 하도록 밸브 시스템(652)에 하나 이상의 신호를 송신하도록 구성된 밸브 제어기(653)를 포함할 수 있다. 가스 업데이트는 가스 방전 체임버 내의 기존의 혼합 가스가 적어도 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 치환되는 가스 방전 체임버 내의 가스 혼합물(607)의 재충전일 수 있다. 가스 업데이트는 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물이 가스 방전 체임버 내의 기존의 혼합 가스에 추가되는 주입 구성일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 밸브 제어기(653)는 필요 시 밸브 시스템(652)으로 하여금 배출 체임버(610_1, 610_2)로부터 가스를 블리딩시키도록 밸브 시스템(652)에 하나 이상의 신호를 송신할 수 있고, 이러한 블리딩된 가스는 689로 표시된 가스 덤프(gas dump)로 배출될 수 있다. 일부의 구현형태에서, 블리딩된 가스는 대신에 도 7에 도시된 검출 장치(605)에 공급될 수 있다.
DUV 광원(600)의 동작 중에, 가스 방전 체임버(610_1, 610_2) 내의 아르곤(또는 크립톤) 불화물 분자 중의 불소(이것은 광 증폭용 이득 매질을 제공함)가 소비되고, 시간이 지남에 따라 이는 광 증폭의 양 및 이에 따라 웨이퍼 가공을 위해 포토리소그래피 장치(222)에 의해 사용되는 광빔(211)의 에너지를 감소시킨다. 또한, DUV 광원(600)의 동작 중에, 오염물이 가스 방전 체임버(610_1, 610_2) 내에 유입될 수 있다. 따라서, 오염물을 플러싱 아웃(flushing out)시키거나 손실된 불소를 보충하기 위해 하나 이상의 가스 공급원(651A, 651B, 651C 등)으로부터 가스 방전 체임버(610_1, 610_2) 내에 가스를 주입할 필요가 있다.
가스 공급원(651A) 내의 불소는 레이저 동작을 위해 요구되는 것보다 전형적으로 더 높은 특정 분압에 있기 때문에 복수의 가스 공급원(651A, 651B, 651C 등)이 필요하다. 원하는 더 낮은 분압에서 가스 체임버(610_1 또는 610_2)에 불소를 첨가하기 위해, 가스 공급원(651A) 내의 가스는 희석될 수 있고, 가스 공급원(651B) 내의 비할로겐 함유 가스는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 밸브 시스템(652)의 밸브는 각각의 가스 방전 체임버(610_1, 610_2)에 할당된 복수의 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들면, 가스가 제 1 유량으로 각각의 가스 방전 체임버(610_1, 610_2)에 출입하는 것을 가능하게 하는 주입 밸브가 사용될 수 있다. 또 다른 예로써, 가스가 제 1 유량과 다른 (예를 들면, 더 빠른) 제 2 유량으로 각각의 가스 방전 체임버(610_1, 610_2)에 출입하도록 허용하는 체임버 충전 밸브가 사용될 수 있다.
가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2)에서 리필 구성이 수행될 때, 가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2) 내의 모든 가스는, 예를 들면, (가스 덤프(689)로부터 가스 혼합물을 블리딩시킴으로써) 가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2)를 비운 다음에 그 가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2)를 신선한 가스 혼합물로 재충전시킴으로써 치환된다. 재충전은 가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2) 내의 불소의 특정 압력 및 농도를 얻는 것을 목표로 수행된다. 가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2)에서 주입 구성이 수행될 때, 가스 방전 체임버 내로 가스 혼합물이 주입되기 전에 가스 방전 체임버는 비워지지 않거나 소량만 블리딩된다. 두 종류의 가스 업데이트에서, 검출 장치(605)(이것은 검출 장치(105)와 유사하게 설계됨)는 검출 장치(605) 내에서의 분석을 위해 혼합 가스(150)로서 블리딩된 가스 혼합물의 일부를 받아들여, 가스 업데이트를 수행하는 방법을 결정하기 위해 가스 방전 체임버(610_1 또는 610_2) 내의 불소 농도를 결정한다.
밸브 제어기(653)는 검출 장치(605)(및 특히 이 검출 장치(605) 내의 제어기(130))와 인터페이스한다. 또한, 밸브 제어기(653)는 제어 시스템(690)의 일부인 기타 제어 모듈 및 서브 컴포넌트와 인터페이스할 수 있으며, 이는 아래에서 논의된다.
도 7을 참조하면, DUV 광원(예를 들면, 광원(200 또는 600))의 일부인 제어 시스템(790)(이것은 제어 시스템(290 또는 690)일 수 있음)이 블록도로 도시되어 있다. 검출 장치(105/605)의 양태 및 본 명세서에 기술된 가스 제어 및 불소 농도 추정에 관한 방법과 관련된 제어 시스템(790)의 대한 세부사항이 제공된다. 또한, 제어 시스템(790)은 도 7에 도시되지 않은 다른 특징을 포함할 수 있다. 일반적으로, 제어 시스템(790)은 디지털 전자 회로, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 중 하나 이상을 포함한다.
제어 시스템(790)은 ROM 및/또는 RAM일 수 있는 메모리(700)를 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(790)은 또한 하나 이상의 입력 장치(705)(예를 들면, 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰, 마우스, 휴대형 입력 장치, 등) 및 하나 이상의 출력 장치(710)(예를 들면, 스피커 및 모니터)를 포함할 수 있다.
제어 시스템(790)은 하나 이상의 프로그램가능 프로세서(715), 및 프로그램가능 프로세서(예를 들면, 프로세서(715))에 의한 실행을 위해 기계 판독가능 저장 장치 내에 유형적을 구형된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품(720)을 포함한다. 하나 이상의 프로그램가능 프로세서(715)는 각각 명령 프로그램을 실행하여 입력 데이터를 조작함으로써 그리고 적절한 출력을 생성함으로써 원하는 기능을 수행할 수 있다. 일반적으로, 프로세서(715)는 메모리(700)로부터 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(790)은 또한, 다른 컴포넌트 또는 모듈 중에서도, 검출 장치(105)의 제어기(130, 330, 530)(도 7에서 박스(130)으로 표현됨), 및 가스 유지보수 시스템(620)의 밸브 제어기(653)와 인터페이스하는 가스 유지보수 모듈(731)을 포함할 수 있다. 이들 모듈의 각각은 프로세서(715)와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 일 세트의 컴퓨터 프로그램 제품일 수 있다. 또한, 임의의 제어기/모듈(130, 731)은 메모리(700) 내에 저장된 데이터에 액세스할 수 있다.
제어 시스템(790) 내의 제어기들/특징부둘/모듈들 사이, 및 제어 시스템(790) 내의 제어기들/특징부둘/모듈들과 본 장치(100)의 기타 컴포넌트(이것은 DUV 광원(600)일 수 있음) 사이의 접속은 유선 또는 무선일 수 있다.
도 7에는 불과 몇 개의 모듈만이 도시되어 있으나, 이 제어 시스템(790)은 기타 모듈을 포함할 수도 있다. 또한, 제어 시스템(790)이 모든 구성요소를 함께 배치한 박스로서 표현되어 있으나, 이 제어 시스템(790)은 공간 또는 시간적으로 서로 물리적으로 이격되어 있는 구성요소들로 구성할 수 있다. 예를 들면, 제어기(130)는 센서(115) 또는 가스 유지보수 시스템(120)와 물리적으로 함께 배치될 수 있다. 또 다른 예로서, 가스 유지보수 모듈(731)은 가스 유지보수 시스템(620)의 밸브 제어기(653)와 물리적으로 함께 배치될 수 있고, 제어 시스템(790)의 기타 컴포넌트로부터 분리될 수 있다.
또한, 제어 시스템(790)은 예를 들면, 체임버(110)의 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도를 측정 또는 추정하라는 명령과 함께 포토리소그래피 장치(222)의 리소그래피 제어기로부터 명령을 수신하는 리소그래피 모듈(730)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 일부의 구현형태에서, 검출 장치(105)는 가스 유지보수 시스템(820)과 유체 연통하는 불소 스크러버(804)와 병렬로 동작하는 검출 장치(805)로서 설계된다. 불소 스크러버(804)는, 예를 들면, 배기를 통해 안전하게 폐기될 수 있는 화학물질을 형성하도록 가스 혼합물(807) 중의 불소를 화학적으로 반응시킴으로써 체임버(110)로부터 가스 혼합물(807)을 적절히 배출하는 가스 유지보수 시스템(820)과 함께 사용된다.
가스 유지보수 시스템(820)으로부터 블리딩되는 혼합 가스(150)의 일부는 버퍼 용기(870)로, 그리고 다음에 금속 산화물(845)을 포함하는 다른 불소 스크러버(835)로 안내된다. 혼합 가스(150) 중의 불소는 불소 스크러버(835) 내의 금속 산화물(845)과 화학적으로 반응하여 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물(155)로 변환된다. 이 새로운 가스 혼합물(155)은 산소 센서(115)로 향하고, 이곳에서 감지된다. 제어기(130)는 혼합 가스(150) 및 가스 혼합물(107) 중의 산소 농도 및 불소 농도를 추정하고, 가스 업데이트를 수행하기 위해 가스 유지보수 시스템(820)을 조정하는 방법을 결정한다. 이러한 예에서, 가스 유지보수 시스템(820)은 트라이 믹스(851A)의 공급원에 유체적으로 접속된 밸브 시스템(852)을 포함한다. 유량을 제어하고 라인을 통해 안내되는 가스의 양을 제어하기 위해 다양한 제어 밸브(891)가 라인을 따라 배치된다.
도 9를 참조하면, 체임버(110)의 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도의 검출을 위한 검출 장치(105)에 의해 프로시저(900)가 수행된다. 도 1의 장치가 참조되지만 이 프로시저(900)는 도 2 내지 도 8을 참조하여 기술된 검출 장치에도 적용된다. 검출 장치(105)는 가스 방전 체임버(110)로부터 불소를 포함한 혼합 가스(150)의 일부를 받아들인다(905). 혼합 가스(150) 중의 불소는 금속 산화물(145)과 화학적으로 반응하여 산소를 포함한 새로운 가스 혼합물(155)을 형성한다(910). 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소 농도는, 예를 들면, 센서(115)로 감지된다(915). 그리고, 혼합 가스(150) 중의 불소 농도는 감지된 산소 농도에 기초하여 추정된다(920).
검출 장치(105)는 체임버(110)로부터 가스 혼합물(207)을 블리딩(압력 하에서 방출)시킴으로써 혼합 가스(150)를 받아들일 수 있다(905). 예를 들면, 가스 유지보수 시스템(120)은 가스 혼합물(107)을 체임버(110)로부터 블리딩시킨 다음에 혼합 가스(150)로서 검출 장치(105)를 향해 안내할 수 있는 다수의 밸브를 포함할 수 있다. 체임버(110) 내의 압력은, 예를 들면, 일련의 밸브 및 진공 펌프를 사용하여 음압을 생성함으로써 반응 용기(135) 또는 버퍼 용기(470)을 가압하기 위해 사용될 수 있고, 가스 혼합물(107)은 체임버(110)로부터 검출 장치(105)로 압출된다. 반응 용기(135)에서 필요로 하는 혼합 가스(150)의 양은 정확하게 안정된 판독을 얻기 위해 산소 센서(115)의 필요성에 기초하여 결정될 수 있다. 혼합 가스(150)의 양에 대한 제한 인자는 반응 공동(140)에서의 금속 산화물(145)의 불소 변환 능력이다. 예를 들면, 산소 센서(115)로부터 정확한 판독값을 가지는 것이 바람직하지만 금속 산화물(145)이 최대 사용 수명을 가질 수 있도록 총 가스 유량을 최소화하는 것이 바람직하다.
검출 장치(105)에 의해 받아들여지는 혼합 가스(150)(905)는 체임버(110)로부터 불소 스크러버를 향해 배출되는 혼합 가스(150)일 수 있고, 따라서 이 혼합 가스(150)는 배기 가스로 간주될 수 있다. 이러한 구현형태는 도 8에 도시되어 있으며, 여기서 혼합 가스(150) 중의 불소는 불소 스크러버(835) 내의 금속 산화물(845)과 화학적으로 반응하여 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물(155)로 변환된다.
이 프로시저(900)는 가스 재충전 또는 가스 주입과 같은 가스 업데이트를 예상하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 제 1 가스 업데이트는 가스 유지보수 시스템(120)으로부터 체임버(110)로 제 1 가스 혼합물을 첨가함으로써 수행될 수 있고, 체임버(110)의 일정 기간의 사용 후에 이 프로시저(900)가 수행될 수 있다. 이 프로시저(900)가 수행된 후, 다음에 조정된 제 2 가스 혼합물을 가스 유지보수 시스템(120)으로부터 체임버(110)에 첨가함으로써 제 2 가스 업데이트가 수행될 수 있다. 조정된 제 2 가스 혼합물은 프로시저(900)에 의해 이루어지는 측정에 기초할 수 있는 불소 농도(또는 불소의 양)를 갖는다.
불소는 무기 불화물 화합물과 산소를 형성함으로써 금속 산화물(145)과 화학적으로 반응한다(910). 이 무기 불화물 화합물(이것은 새로운 가스 혼합물(155) 중에 존재함)은 센서(115)와 상호작용하지 않는다.
불소가 금속 산화물(145)과 화학적으로 반응하여 새로운 가스 혼합물(155)을 형성(910)한 후에, 새로운 가스 혼합물(155)은 반응 용기(135)로부터 측정 용기(170) 내로 이송되어 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소 농도를 감지할 수 있게 한다(915). 따라서, 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소 농도는 측정 용기(170) 내의 센서(115)를 새로운 가스 혼합물(155)에 노출시킴으로써 감지될 수 있다(915). 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소 농도는 혼합 가스(150)를 다른 물질로 희석시킬 필요없이 감지된다(915).
또한, 화학 반응의 개시(910) 후에 사전결정된 시간이 경화할 때까지 또는 경과한 후에만 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소 농도를 감지(915)하도록 대기하는 것이 적절할 수 있다. 이로 인해 센서(115)를 새로운 가스 혼합물(155)에 노출시키기 전에 혼합 가스(150) 중의 충분한 불소가 산소 및 무기 불화물 화합물로 변환되는 것을 보장할 것이다. 따라서, 센서(115)는 이 센서(115)에 손상을 유발할 수 있는 불소에의 노출로부터 절연된다. 혼합 가스(150) 중의 불소의 상대량 및 금속 산화물(145)의 총 체적에 따라 불소를 산소로 완전히 변환시키는데 수초 또는 수분이 걸릴 수 있다.
일부의 구현형태에서, 특정 유량의 새로운 가스 혼합물(155)을 형성하기 위해 금속 산화물(145) 상에 또는 이를 통해 저유량(예를 들면, 약 0.1 slpm 이하)으로 혼합 가스(150)를 유동시킴으로써 화학 반응(910)이 구현될 수 있다. 이 경우, 산소는 연속적인 방식으로 감지될 수 있다(915). 불소 농도는 감지된 산소 측정값의 시간에 대한 적분이나 감지된 산소 측정값이 안정 상태에 도달한 시점으로부터 추정될 수 있다(920).
새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소는 감지된 산소 농도(915)에 기초하여, 그리고 혼합 가스(150) 중의 불소를 산소로 변환하는 화학 반응의 지식에 기초하여 추정(920)된다.
프로시저(900)가 완료되면(즉, 혼합 가스(150) 중의 불소 농도가 추정된 후(920)), 새로운 가스 혼합물(155)이 측정 용기(170)으로부터 배기(제거)되어 혼합 가스(150)의 새로운 배치(batch)에 대해 프로시저(900)가 다시 수행되는 것이 가능해진다.
도 10을 참조하면, 불소 농도가 추정(920)되고, 프로시저(900)의 완료시에 장치(100)에 의해 프로시저(1000)가 수행된다. 가스 유지보수 시스템(120)은 검출 장치(105)의 제어기(130)로부터 출력을 수신하고, 추정된 불소 농도에 기초하여 일 세트의 가스 공급원(예를 들면, 가스 공급원(651A, 651B, 651C 등))으로부터의 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정한다(1005). 가스 유지보수 시스템(120)은 체임버(110) 내의 압력이 요구되는 수준에 도달할 때까지 도관 시스템(127)을 통해 체임버(110)에 조정된 가스 혼합물을 첨가함으로써 가스 업데이트를 수행한다(1010). 가스 업데이트는 가스 유지보수 시스템(120) 내의 밸브의 타이밍을 모니터링함으로써 완료되고 추적될 수 있다.
예를 들면, 도 2를 참조하면, 가스 업데이트(1010)는 가스 방전 체임버(210)를 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 채우는 단계를 포함할 수 있으며, 이득 매질은 희가스 및 불소를 포함하고, 버퍼 가스는 불활성 가스를 포함한다. 불소 농도 추정(900)이 수행되는 시점에 비해 가스 업데이트(1010)의 성능을 지연시킬 수 있다. 일부의 구현형태에서, 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도가 허용가능한 수준 아래로 떨어졌음을 제어기(130)가 결정한 경우, 조정(1005) 및 가스 업데이트(1010)는 추정(900)의 직후에 수행될 수 있다. 일부의 구현형태에서, 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도가 허용가능한 수준 아래로 떨어졌다는 것이 결정될 때까지 불소의 조정(1005)이 지연될 수 있다. 예를 들면, 가스 혼합물(107) 중이 불소 농도가 여전히 높지만 장치(100)는 다른 이유로 가스 업데이트를 수행해야 한다고 제어기(130)가 결정한 경우, 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도를 증가시키는 목적 없이 가스 업데이트를 수행할 수 있다.
도 11을 참조하면, 일부의 구현형태에서, 검출 장치(305)는 혼합 가스(150) 중의 불소 농도를 추정하기 위해 프로시저(900) 대신 프로시저(1100)를 수행한다. 프로시저(1100)는 프로시저(900)와 유사하며, 가스 방전 체임버(110)로부터 불소를 포함한 혼합 가스(150) 부분을 받아들이는 단계(905); 혼합 가스(150) 중의 불소를 금속 산화물(145)과 화학적으로 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물(155)을 형성하는 단계(910)를 포함한다. 프로시저(1100)는 새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소 농도가 보다 낮은 값으로 떨어지는지의 여부를 결정한다(1112). 예를 들면, 반응 공동(140)에 유체적으로 접속된 불소 센서(360)는 이 결정(1112)을 행할 수 있고, 제어기(330)는 새로운 가스 혼합물(155) 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어졌을 때(1112)에만 새로운 가스 혼합물(155) 중의 산소 농도를 감지하는 단계(915)로 진행한다. 전과 마찬가지로, 혼합 가스(150) 중의 불소 농도는 감지된 산소 농도에 기초하여 추정된다(920).
일부의 구현형태에서, 보다 낮은 값은 센서(115)의 손상 임계값에 기초하여 결정된 값이다. 다른 구현형태에서, 보다 낮은 값은 센서(115)의 오차 임계값에 기초하여 결정된 값이다. 예를 들면, 보다 낮은 값은 0.1 ppm일 수 있다.
이 실시형태들은 다음의 절을 이용하여 더 설명될 수 있다.
1. 방법으로서, 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스의 적어도 일부를 받아들이는 단계;
상기 혼합 가스 부분 중의 불소를 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계;
상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계; 및
감지된 상기 산소 농도에 기초하여 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제 1 절에 있어서, 상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물을 포함하는, 방법.
3. 제 1 절에 있어서, 상기 금속 산화물에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 수소, 및 탄소가 포함되지 않는, 방법.
4. 제 1 절에 있어서, 적어도 이득 매질과 버퍼 가스의 혼합물을 포함하는 엑시머 레이저 가스인, 방법.
5. 제 1 절에 있어서, 상기 방법은:
상기 혼합 가스 부분 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 일 세트의 가스 공급원으로부터의 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하는 단계; 및
조정된 가스 혼합물을 상기 가스 공급원으로부터 상기 가스 방전 체임버에 첨가함으로써 가스 업데이트를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제 5 절에 있어서, 상기 가스 업데이트를 수행하는 단계는 상기 가스 방전 체임버를 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 채우는 단계를 포함하는, 방법.
7. 제 6 절에 있어서, 상기 가스 방전 체임버를 이득 매질과 버퍼 가스의 혼합물로 채우는 단계는 상기 가스 방전 체임버를 희가스 및 할로겐을 포함하는 이득 매질 및 불활성 가스를 포함하는 버퍼 가스로 채우는 단계를 포함하는, 방법.
8. 제 7 절에 있어서, 상기 희가스는 아르곤, 크립톤, 또는 크세논을 포함하고; 상기 할로겐은 불소를 포함하고; 상기 불활성 가스는 헬륨 또는 네온을 포함하는, 방법.
9. 제 6 절에 있어서, 상기 가스 방전 체임버를 상기 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 채우는 단계는:
상기 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물을 상기 가스 방전 체임버 내의 기존의 혼합 가스에 첨가하는 단계; 또는
상기 가스 방전 체임버 내의 기존의 혼합 가스를 적어도 상기 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 치환하는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제 5 절에 있어서, 상기 가스 업데이트를 수행하는 단계는 가스 리필 구성 또는 가스 주입 구성 중 하나 이상을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제 1 절에 있어서, 상기 방법은:
상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고;
상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 제 11 절에 있어서, 상기 보다 낮은 값은 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 센서의 손상 임계값과 오차 임계값 중 하나 이상에 기초하여 결정된 값인, 방법.
13. 제 11 절에 있어서, 상기 보다 낮은 값은 0.1 ppm인, 방법.
14. 제 11 절에 있어서, 상기 방법은, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만, 상기 새로운 가스 혼합물을 산소 센서와 상호작용시켜 상기 산소 농도를 감지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
15. 제 1 절에 있어서, 상기 가스 방전 체임버로부터 상기 혼합 가스의 적어도 일부를 받아들이는 단계는 상기 가스 방전 체임버 상에서 가스 업데이트가 수행되기 전에 상기 혼합 가스 부분을 받아들이는 단계를 포함하며, 상기 가스 업데이트는 일 세트의 가스 공급원으로부터 상기 가스 방전 체임버에 가스 혼합물을 첨가하는 단계를 포함하며, 상기 가스 혼합물은 적어도 약간의 불소를 포함하는, 방법.
16. 제 15 절에 있어서, 상기 가스 업데이트를 수행하는 단계는 가스 리필 구성 또는 가스 주입 구성 중 하나 이상을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제 1 절에 있어서, 상기 가스 방전 체임버로부터 혼합 가스의 적어도 일부를 받아들이는 단계는 상기 가스 방전 체임버로부터 상기 혼합 가스를 블리딩(bleeding)시키는 단계 및 상기 블리딩된 혼합 가스를 상기 금속 산화물을 수용하는 반응 용기에 안내하는 단계를 포함하는, 방법.
18. 제 17 절에 있어서, 상기 방법은 상기 새로운 가스 혼합물을 상기 반응 용기로부터 측정 용기로 이송하는 단계를 더 포함하며, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는 상기 측정 용기 내의 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
19. 제 17 절에 있어서, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는 상기 측정 용기 내의 센서를 상기 새로운 가스 혼합물에 노출시키는 단계를 포함하는, 방법.
20. 제 1 절에 있어서, 상기 방법은 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도가 추정된 후에 상기 측정 용기로부터 상기 새로운 가스 혼합물을 배출시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
21. 제 1 절에 있어서, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는 다른 물질로 상기 혼합 가스 부분을 희석시키지 않은 상태로 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
22. 제 1 절에 있어서, 상기 혼합 가스 부분을 상기 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계는 무기 불화물 화합물과 산소를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
23. 제 22 절에 있어서, 상기 금속 산화물을 알루미늄 산화물을 포함하고, 상기 무기 불화물 화합물은 알루미늄 불화물을 포함하는, 방법.
24. 제 23 절에 있어서, 상기 알루미늄 산화물의 총 기공 용적은 0.35 cm3/g 이상인, 방법.
25. 제 1 절에 있어서, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는 상기 반응의 개시 후 사전결정된 시간이 경과한 후에만 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
26. 제 1 절에 있어서, 상기 혼합 가스 부분은 배기 가스이고, 상기 혼합 가스 부분을 상기 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계는 상기 배기 가스로부터 불소를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
27. 제 1 절에 있어서, 상기 감지된 산소 농도에 기초하여 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계는 상기 감지된 산소 농도 및 상기 혼합 가스 부분 중의 불소와 상기 금속 산화물 사이의 화학 반응에 기초하여 추정하는 단계를 포함하는, 방법.
28. 제 1 절에 있어서, 혼합 가스 부분 중의 불소 농도는 약 500-2000 ppm인, 방법.
29. 제 1 절에 있어서, 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하기 위한 상기 혼합 가스 부분 중의 불소와 상기 금속 산화물의 반응은 안정한 반응인, 방법.
30. 제 1 절에 있어서, 상기 혼합 가스 부분 중의 불소와 상기 금속 산화물을 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계는 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도와 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도 사이의 직접적인 상관관계를 제공하는 선형의 반응을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
31. 방법으로서, 일 세트의 가스 공급원으로부터 가스 방전 체임버에 제 1 가스 혼합물을 첨가함으로써 제 1 가스 업데이트를 수행하는 단계;
제 1 가스 업데이트 후에 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스의 적어도 일부를 제거하는 단계;
제거된 혼합 가스 부분 중의 불소를 반응물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계;
상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계;
감지된 상기 산소 농도에 기초하여 상기 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계;
상기 제거된 혼합 가스 부분 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 일 세트의 가스 공급원으로부터의 제 2 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하는 단계; 및
조정된 제 2 가스 혼합물을 상기 가스 공급원으로부터 상기 가스 방전 체임버에 첨가함으로써 제 2 가스 업데이트를 수행하는 단계를 제 2 포함하는, 방법.
32. 제 31 절에 있어서, 상기 방법은:
새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 센서의 손상 임계값 및 오차 임계값 중 하나 이상에 기초하는 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고;
상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
33. 제 31 절에 있어서, 상기 반응물은 금속 산화물을 포함하는, 방법.
34. 제 31 절에 있어서,
상기 가스 방전 체임버 내의 혼합 가스는 적어도 이득 매질과 버퍼 가스의 혼합물을 포함하는 엑시머 레이저 가스를 포함하는, 방법.
35. 제 31 절에 있어서, 감지된 산소 농도에 기초하여 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계는 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 측정함이 없이 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계를 포함하는, 방법.
36. 장치로서, 엑시머 가스 방전 시스템의 하나 이상의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템;
상기 엑시머 가스 방전 시스템의 각각의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 검출 장치 - 상기 검출 장치는:
금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하는 용기로서, 상기 반응 공동은 상기 반응 공동 내에서 상기 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스를 받아들이기 위해 상기 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속되고, 상기 용기는 받아들여진 혼합 가스 중의 불소와 상기 금속 산화물 사이의 반응을 가능하게 하여 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하게 하는, 용기-; 및
상기 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속되고, 상기 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속될 때, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하도록 구성된 산소 센서를 포함함 -; 및
상기 가스 유지보수 시스템 및 상기 검출 장치에 접속된 제어 시스템을 포함하며, 상기 제어 시스템은:
상기 산소 센서의 출력을 수신하고, 상기 가스 방전 체임버로부터 받아들인 상기 혼합 가스 중의 불소 농도를 추정하도록;
상기 가스 유지보수 시스템의 상기 가스 공급 시스템으로부터의 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 혼합 가스 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 조정되어야 하는지의 여부를 결정하도록; 그리고
상기 가스 방전 체임버에 대한 가스 업데이트 중에 상기 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터 상기 가스 방전 체임버로 공급되는 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하기 위해 상기 가스 유지보수 시스템에 신호를 송신하도록 구성된, 장치.
37. 제 36 절에 있어서, 상기 엑시머 가스 방전 시스템의 각각의 가스 방전 체임버는 에너지 원을 수용하고, 이득 매질 및 불소를 포함하는 엑시머 레이저 가스를 포함하는 가스 혼합물을 수용하는, 장치.
38. 제 36 절에 있어서,
상기 검출 장치는 또한 상기 반응 공동에 유체적으로 접속되고 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하도록 구성된 불소 센서를 포함하고, 상기 보다 낮은 값은 상기 산소 센서의 손상 임계값 및 오차 임계값 중 하나 이상에 기초하여 결정된 값이고;
상기 제어 시스템은 상기 불소 센서에 접속되고, 상기 제어 시스템은:
상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어진다는 결정을 상기 불소 센서로부터 수신하도록; 그리고
상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어진다고 결정되는 경우에만, 상기 산소 센서와 상기 새로운 가스 혼합물과의 상호작용을 허용하도록 구성된, 장치.
39. 제 36 절에 있어서,
상기 검출 장치는 상기 반응 용기의 반응 공동에 유체적으로 접속된 측정 용기를 더 포함하고, 상기 측정 용기는 상기 새로운 가스 혼합물을 받아들이도록 구성된 측정 공동을 형성하고;
상기 산소 센서는 상기 측정 공동 내의 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하도록 구성된, 장치.
40. 제 36 절에 있어서, 상기 산소 센서는, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는 경우에만, 허용가능한 범위 내에서 동작하도록 구성된, 장치.
41. 제 36 절에 있어서, 제거된 혼합 가스 부분 중의 불소 농도는 약 500-2000 ppm인, 장치.
42. 제 36 절에 있어서, 상기 엑시머 가스 방전 시스템은 복수의 가스 방전 체임버를 포함하고, 상기 검출 장치는 복수의 가스 방전 체임버의 각각에 유체적으로 접속되고, 상기 검출 장치는 복수의 용기를 포함하고, 각각의 용기는 상기 금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하고, 각각의 용기는 상기 가스 방전 체임버들 중 하나에 유체적으로 접속되고, 상기 검출 장치는 복수의 산소 센서를 포함하고, 각각의 산소 센서는 하나의 용기에 관련된, 장치.
43. 제 36 절에 있어서, 상기 엑시머 가스 방전 시스템은 복수의 가스 방전 체임버를 포함하고, 상기 검출 장치는 복수의 가스 방전 체임버의 각각에 유체적으로 접속되고, 상기 검출 장치는 복수의 용기를 포함하고, 각각의 용기는 상기 금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하고, 각각의 용기는 상기 가스 방전 체임버들 중 하나에 유체적으로 접속되고, 상기 검출 장치는 모든 용기에 유체적으로 접속된 단일의 산소 센서를 포함하는, 장치.
다른 구현형태는 다음의 청구 범위에 기재되어 있다.
Claims (26)
- 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스의 적어도 일부를 받아들이는 단계;
혼합 가스 부분 중의 불소를 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계;
산소 센서에 의해서, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계 - 상기 산소 센서로의 상기 새로운 가스 혼합물의 흐름은 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도에 따라 흐름 제어 장치에 의해 선택적으로 허용됨 -; 및
감지된 상기 산소 농도에 기초하여 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물을 포함하고; 및/또는
상기 금속 산화물에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 수소, 및 탄소가 포함되지 않는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 가스 부분 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 일 세트의 가스 공급원으로부터의 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하는 단계; 및
조정된 가스 혼합물을 상기 가스 공급원으로부터 상기 가스 방전 체임버에 첨가함으로써 가스 업데이트를 수행하는 단계를 더 포함하며, 상기 가스 업데이트를 수행하는 단계는 상기 가스 방전 체임버를 이득 매질과 버퍼 가스 및 불소의 혼합물로 채우는 단계를 포함하는, 방법. - 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스의 적어도 일부를 받아들이는 단계;
혼합 가스 부분 중의 불소를 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계;
상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계;
감지된 상기 산소 농도에 기초하여 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계; 및
상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하는 단계
를 포함하고, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 보다 낮은 값 아래로 떨어졌다고 결정된 경우에만, 상기 새로운 가스 혼합물을 산소 센서와 상호작용시켜 상기 산소 농도를 감지하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 방전 체임버로부터 혼합 가스의 적어도 일부를 받아들이는 단계는 상기 가스 방전 체임버로부터 상기 혼합 가스를 블리딩(bleeding)시키는 단계 및 블리딩된 혼합 가스를 상기 금속 산화물을 수용하는 반응 용기로 안내하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 방법은 상기 새로운 가스 혼합물을 상기 반응 용기로부터 측정 용기로 이송하는 단계를 더 포함하며, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는 상기 측정 용기 내에서 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계는 다른 물질로 상기 혼합 가스 부분을 희석시키지 않은 상태로 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도를 감지하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 감지된 산소 농도에 기초하여 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도를 추정하는 단계는 단지 상기 감지된 산소 농도 및 상기 혼합 가스 부분 중의 불소와 상기 금속 산화물 사이의 화학 반응에 기초하여 추정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하기 위한 상기 혼합 가스 부분 중의 불소와 상기 금속 산화물의 반응은 안정한 반응인, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 가스 부분 중의 불소와 상기 금속 산화물을 반응시켜 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하는 단계는, 상기 혼합 가스 부분 중의 불소 농도와 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소 농도 사이의 직접적인 상관관계를 제공하는 선형의 반응을 수행하는 단계를 포함하는, 방법. - 엑시머 가스 방전 시스템의 하나 이상의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템;
상기 엑시머 가스 방전 시스템의 각각의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 검출 장치 - 상기 검출 장치는:
금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하는 용기로서, 상기 반응 공동은 상기 반응 공동 내에서 상기 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스를 받아들이기 위해 상기 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속되고, 상기 용기는 받아들여진 혼합 가스 중의 불소와 상기 금속 산화물 사이의 반응을 가능하게 하여 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하게 하는, 용기; 및
상기 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속되고, 상기 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속될 때, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하도록 구성된 산소 센서를 포함하고, 상기 산소 센서로의 상기 새로운 가스 혼합물의 흐름은 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도에 따라 흐름 제어 장치에 의해 선택적으로 허용됨 -; 및
상기 가스 유지보수 시스템 및 상기 검출 장치에 접속된 제어 시스템을 포함하며,
상기 제어 시스템은:
상기 산소 센서의 출력을 수신하고, 상기 가스 방전 체임버로부터 받아들인 상기 혼합 가스 중의 불소 농도를 추정하도록;
상기 가스 유지보수 시스템의 상기 가스 공급 시스템으로부터의 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 혼합 가스 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 조정되어야 하는지의 여부를 결정하도록; 그리고
상기 가스 방전 체임버에 대한 가스 업데이트 중에 상기 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터 상기 가스 방전 체임버로 공급되는 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하기 위해 상기 가스 유지보수 시스템에 신호를 송신하도록 구성된, 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 검출 장치는 또한, 상기 반응 공동에 유체적으로 접속되고 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는지의 여부를 결정하도록 구성된 불소 센서를 포함하고, 상기 보다 낮은 값은 상기 산소 센서의 손상 임계값 및 오차 임계값 중 하나 이상에 기초하여 결정된 값이고;
상기 제어 시스템은 상기 불소 센서에 접속되고, 상기 제어 시스템은:
상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 보다 낮은 값 아래로 떨어진다는 결정을 상기 불소 센서로부터 수신하도록; 그리고
상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 보다 낮은 값 아래로 떨어진다고 결정되는 경우에만, 상기 산소 센서와 상기 새로운 가스 혼합물과의 상호작용을 허용하도록 구성된, 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 검출 장치는 상기 반응 용기의 반응 공동에 유체적으로 접속된 측정 용기를 더 포함하고, 상기 측정 용기는 상기 새로운 가스 혼합물을 받아들이도록 구성된 측정 공동을 형성하고;
상기 산소 센서는 상기 측정 공동 내에서 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하도록 구성된, 장치. - 엑시머 가스 방전 시스템의 하나 이상의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템;
상기 엑시머 가스 방전 시스템의 각각의 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속된 검출 장치 - 상기 검출 장치는:
금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하는 용기로서, 상기 반응 공동은 상기 반응 공동 내에서 상기 가스 방전 체임버로부터 불소를 포함하는 혼합 가스를 받아들이기 위해 상기 가스 방전 체임버에 유체적으로 접속되고, 상기 용기는 받아들여진 혼합 가스 중의 불소와 상기 금속 산화물 사이의 반응을 가능하게 하여 산소를 포함하는 새로운 가스 혼합물을 형성하게 하는, 용기; 및
상기 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속되고, 상기 새로운 가스 혼합물에 유체적으로 접속될 때, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 산소의 양을 감지하도록 구성된 산소 센서를 포함함 -; 및
상기 가스 유지보수 시스템 및 상기 검출 장치에 접속된 제어 시스템을 포함하며,
상기 제어 시스템은:
상기 산소 센서의 출력을 수신하고, 상기 가스 방전 체임버로부터 받아들인 상기 혼합 가스 중의 불소 농도를 추정하도록;
상기 가스 유지보수 시스템의 상기 가스 공급 시스템으로부터의 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 혼합 가스 중의 추정된 불소 농도에 기초하여 조정되어야 하는지의 여부를 결정하도록; 그리고
상기 가스 방전 체임버에 대한 가스 업데이트 중에 상기 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터 상기 가스 방전 체임버로 공급되는 가스 혼합물 중의 불소의 상대 농도를 조정하기 위해 상기 가스 유지보수 시스템에 신호를 송신하도록 구성되며,
상기 산소 센서는, 상기 새로운 가스 혼합물 중의 불소 농도가 보다 낮은 값 아래로 떨어지는 경우에만, 허용가능한 범위 내에서 동작하도록 구성된, 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 엑시머 가스 방전 시스템은 복수의 가스 방전 체임버를 포함하고, 상기 검출 장치는 복수의 가스 방전 체임버의 각각에 유체적으로 접속되고, 상기 검출 장치는 복수의 용기를 포함하고, 각각의 용기는 상기 금속 산화물을 수용하는 반응 공동을 형성하고, 각각의 용기는 상기 가스 방전 체임버들 중 하나에 유체적으로 접속되고, 상기 검출 장치는 모든 용기에 유체적으로 접속된 단일의 산소 센서를 포함하는, 장치. - 삭제
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