KR20090114446A - 레이저 가스 주입 시스템 - Google Patents

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웨인 제이. 던스탠
케빈 엠. 오브라이언
로버트 엔. 자크
허브 에이. 베사우셀
다니엘 제이. 릭스
아라빈드 라트남
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사이머 인코포레이티드
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Abstract

할로겐 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 수명을 예측하는 단계를 포함하는 방법 및 장치가 개시되는데, 이러한 예측하는 단계는 복수의 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터 중 적어도 하나를 사용하는 단계; 상기 각각의 입력 또는 출력 파라미터에 관한 가스 사용 모델을 결정하기 위해 상기 포토리소그래피 공정에서 이용되는 한 세트의 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 단계; 상기 모델 및 상기 각각의 입력 또는 출력 파라미터의 측정값을 기초로 상기 가스 수명의 끝을 예측하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 파라미터는 펄스 이용 패턴을 포함할 수 있다. 본 방법 및 장치는 할로겐 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 관리를 수행하는 단계를 포함할 수 있고, 이러한 가스 관리는 일반적으로 전체 가스 리필에서 상기 레이저에 제공되는 사전혼합 비율과 동일한 비율이고, 상기 주입 이전에 상기 전체 가스 압력의 2퍼센트 미만의 양인 할로겐 가스와 벌크 가스의 혼합물을 포함한 주입을 포함하는 주기적이고 빈번한 부분적 가스 리필을 사용하는 단계를 포함한다.
Figure P1020097018769
포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원, 가스 수명 예측, 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터, 가스 사용 모델, 할로겐 가스, 벌크 가스.

Description

레이저 가스 주입 시스템{LASER GAS INJECTION SYSTEM}
본 발명은 가스방전 레이저, 특히 반도체 제조 포토리소그래피용 DUV 광원용과 같은 라인 내로우드(line narrowed) 환경에서 사용되는 엑시머 가스방전 레이저에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 레이저 가스 보충을 포함하는 레이저의 출력을 컨트롤하는 장치 및 수단에 관한 것이다.
본 출원은 "레이저 가스 주입 시스템"이란 제목의 2007년 4월 25일에 출원된 미국특허 출원번호 제11/796,065호에 대한 우선권을 주장하며, 또한 "레이저 가스 주입 시스템"이란 제목의 2007년 2월 26일에 출원된 미국가특허 출원번호 제60/903,727호에 대한 우선권을 주장한다. 본 출원은 2002년 5월 21일에 허여된 "마이크로리소그래피 레이저에 대한 컨트롤 기술"이란 제목의 미국특허번호 제6392743호, 및 2005년 11월 8일에 허여된 "가스 방전 레이저용 자동 가스 컨트롤 시스템"이란 제목의 미국특허번호 제6963595호, 및 "투 챔버 가스 방전 레이저용 컨트롤 시스템"이란 제목의 2005년 12월 1일에 허여된 제7079564호, 및 "투 챔버 가스 방전 레이저용 컨트롤 시스템"란 제목의 2004년 3월 25일에 허여된 제7039086호와 관련된 것이고, 2005년 1월 13일의 "가스 방전 MOPA 레이저 시스템의 출력을 컨트롤하는 방법 및 장치"란 제목의 미국특허 출원번호 제11/035,938호, 및 "멀티 챔버 엑시머 또는 분자 플루오르 가스 방전 레이저 플루오르 주입 컨트롤"이란 제 목의 2004년 9월 29일에 출원된 출원번호 제10/953,100호(공개일: 2005년 5월 5일, 공개번호 제20050094698호), 및 2003년 12월 18일에 출원된 "가스 방전 MOPA 레이저 시스템의 출력을 컨트롤하는 방법 및 장치"란 제목의 출원번호 제10/740,659호(공개일: 2005년 6월 23일, 공개번호 제20050238027호)와 관련된 것이다.
리딩 에지 스캐너에 대한 처리량 요구가 증가함에 따라 더 향상된 광원의 사용가능성이 요구된다. 이것은 SEMI E10 표준에 정의된 바와 같이, 정지시간을 최소화하는 것, 및 생산 시간을 최대화하는 것으로 직접적으로 해석될 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 집중된 노력이 계속되고 있으며, 이미 생산 광원에 대한 유의미한 향상이 이루어졌다. 생산 시간을 향상시키는 하나의 긍정적인 기여 요소는 할로겐 가스 보충을 위한 광원의 정지를 최소화하는 것일 수 있다. 본 출원인의 양수인의 레이저 시스템은 이득 매체로서 하나 이상의 할로겐 가스로 채워진 챔버를 이용한다. 광원이 동작함에 따라, 할로겐 가스는 고갈되고 오염물이 축적되므로, 할로겐 가스는 주기적으로 보충되어야 한다.
이것은 광 특성이 어떠한 레이저 출력 파라미터에 대하여 소정의 선택된 사양(specification) 내로 유지됨을 보장하기 위한 제한에 따르는, 소위 주입이라 불리는, 광원이 지속적으로 동작하는 동안 부분적인 보충에 의해 수행될 수 있다. 대안으로서, 0.1% F2, 1.9% Ar, 및 98% 네온과 같은 원래의 선택된 사전혼합 농도로 레이저 내의 가스 함유량을 회복시키기 위해 레이저가 방전하지 않는 동안 모든 챔 버 가스가 교체되는 완전 보충, 소위 리필에 의해 수행될 수 있다. 리필은 광원과 스캐너 동작 모두에 큰 중단을 발생시키기 때문에 최소화되어야 한다. 광원의 최종 사용자, 예컨대, 반도체 제조자로부터 대역폭을 점점 좁게 하고, 대역폭에 대한 펄스투펄스 안정성을 더욱더 증가시키고자 하는 요구가 계속되고 있으며, 다수의 다른 빔 품질 파라미터들은 엑시머 레이저 포토리소그래피 DUV 광원의 동작중 다수의 팩터에 의해 영향을 받는다. 이 파라미터들은 현재 가스 성분, 및 시간에 따른 가스 성분의 변화를 포함하고, 또한 가스 성분이 가스 성분 컨트롤 시스템에 의해 조절되는 동안, 그리고 주기적 가스 리필 요구로 인한 정지시간에도 스캐너를 동작시키고자 하는 필요성와 같은, 동작 효율 및 경제성의 문제를 포함한다. 그로 인해, 상기 참조된 등록특허, 및 계류중인 특허에 개시된 하나 이상의 시스템의 어떠한 단점들이 발견되었다.
본 출원인의 양수인, 사이머 인코퍼레이션은, 예컨대, 스캐너에 사용하기 위한, 매우 좁은 대역폭, 높은 펄스 반복율, 높은 파워, 매우 안정한, 펄스투펄스, DUV 광원과 같은, 반도체 제조 포토리소그래피에 사용되는 것과 같은, 단일 챔버 및 멀티 챔버 라인 내로우드 레이저 시스템 모두에 대하여 다수의 레이저 가스 컨트롤 방법 및 장치를 제안하고 채용하여 왔다. 예를 들어, 앞서 참조된 미국출원 번호 제10/953,100호는 가스 교체에 사용할 할로겐의 양을 계산하는 방법, 및 가스 교체가 발생할 때를 결정하는 방법을 서술한다.
가스 관리에 대한 개선과 함께, 광원 오류 감소, 모듈 수명 연장, 및 모듈 교체의 최적화에 대한 주된 노력은 결합된 광원/스캐너 사용가능성을 유의미하게 증가시킬 수 있다. 리딩 에지 스캐너에 대한 처리량 수요가 증가할수록 정지시간의 최소화, 및 생산 시간의 최대화에 대하여 더 큰 주의를 기울이는 것이 점점 더 필수적이 되고 있다. 과거에, 컷팅 에지 광원은 리소그래피 공정에 의해 요구되는 높은 성능 요구사항을 제공하는데 주로 주의를 기울였다. 그러나, 광원 제조자가 광원이 제품 완성시 향상된 사용가능성을 제공함을 보장할 책임이 증가하고 있다. SEMI E10 표준은 정지시간을 광원 챔버 및 광학부재와 같은 소모품의 예방적 유지보수 및 교체를 포함하도록 정의한다. "장비 신뢰성, 사용가능성, 및 유지가능성의 정의 및 측정을 위한 사양"이란 제목의 SEMI E10 표준은 모듈 교체, 및 할로겐 가스 리필을 포함하는 비생산적 제조 준비 시간으로 인한 전체 시간 손실(정지시간)을 포함한다. 본 출원인의 양수인 사이머는 광원의 사용가능성이 유지되는 긍정적인 경향을 보장하기 위해 심사숙고한 노력을 기울여 왔다. 오늘날까지, 광원의 완전 할로겐 가스 보충을 가능하게 하기 위해 스캐너 동작을 인터럽팅하는 것은 피할수 없는 필수적인 것이였다. 그러나, 개시된 본 발명의 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 더 우수한 가스 컨트롤 알고리즘을 제안하고, 그로 인해 레이저가 방전을 중지할 필요가 있는 완전 할로겐 가스 보충(교체)이 덜 필요하게 하여, 생산 시간에 유의미한 이득을 야기한다.
본 출원인의 양수인 사이머의 XLA 및 7000 시리즈 레이저는 이득 매체로서 하나 이상의 할로겐 가스 충진된 챔버를 채용한다. 광원이 동작함에 따라, 할로겐 가스가 고갈되고 오염물이 누적되므로, 가스는 주기적으로 보충되어야 한다.
할로겐 가스는 예컨대, 네온(Ne), 및 플루오르(F2)와 함께, 원하는 레이저 파장에 따라 아르곤(Ar) 또는 크립톤(Kr) 중 하나로 구성될 수 있다. 광원이 원자외선(DUV) 광을 발생시키기 위해 자신의 전극에 걸쳐 에너지를 방전할 때, 일부 플루오르 원자는 일시적으로 분리될 수 있고, 일시적으로 ArF 또는 KrF의 2분자체(dimer)를 형성할 수 있다. 그 다음, 그들은 광원 챔버 내부에서 다른 성분(예컨대, 금속)과 재결합할 수 있고, 가능하게 챔버 내부에 찌꺼기로 축적되는 고체 입자를 형성한다. 이 찌꺼기는 다음의 두가지 부정적 영향을 줄 수 있다. (1) 전극 사이에 유전체로서 사용가능한 플루오르 양의 감소, 및 (2) 광원 효율을 감소시키는 오염물로서의 역할. 또한, 탄소 혼합물(compound), 대기성 가스, 및 플루오르와 이들 분자의 조합을 포함하는 다른 오염물들이 챔버 가스 내에 존재할 수 있다. 이러한 혼합물은, 예컨대, 일정한 펄스 에너지를 만들기 위해 필요한 방전 전압의 증가와 같은, 레이저 효율의 감소를 야기함이 시간이 흐를수록 나타날 수 있다. 방전 전압은 상한을 가지므로, 오염물을 제거하고, 손실된 플루오르를 보충하는 액션이 취해져야 하는데, 전형적으로 이러한 액션은 완전 가스 보충(리필)의 형태이다.
앞서 설명한 바와 같은 리필에 대한 필요성은 광원이 광 방전을 중지할 것을 요구한다. 이러한 상황이 발생한 때, 리소그래피 공정은 공정중 웨이퍼의 리워킹(reworking)을 방지하기 위해 컨트롤된 방식으로 중단되어야 한다. 이러한 컨트롤은 스캐너와 리필을 조화시킴으로써(coordinating) 달성된다. 그러나, 리필에 대한 필요는 몇가지 복잡하고 종종 예상치 못한 변수(광원 방전 패턴, 광원 에너지, 광원 모듈의 나이 등)에 의존할 수 있다. 그러므로, 스캐너와 리필의 조화는 광원의 동작이 광원이 몇몇 동작적 한계에 도달함으로 인한 예상치 못한 인터럽션을 결코 겪지 않을 것임을 보장하는 규칙적인 스케쥴에 의해 수행된다. 이러한 스케쥴은 종종 리필 사이의 시간상에 매우 보수적인 상한값을 산출한다. 즉, 레이저 광원의 몇몇 사용자가 낮은 펄스 사용량으로 동작한다면, 필요한 보충 사이의 실제 시간은 단순한 스케줄이 허용하는 시간보다 훨 더 길 수 있을 것이다. 본 출원인의 양수인은 이러한 보수성을 줄이고, 평균적으로 더 긴 가스 수명을 제공하기 위해, 리필에 대한 필요성을 더욱 정확하게 예측하는 기술을 개발하였다.
본 출원인은 특정한 형태의 상기 참조된 단일 챔버 및 멀티-챔버 레이저 가스 컨트롤 시스템에 대하여 특정한 개선을 제안한다.
할로겐 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 수명을 예측하는 단계를 포함할 수 있는 방법 및 장치가 개시되는데, 상기 예측하는 단계는 적어도 하나의 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터를 사용하는 단계, 각각의 입력 또는 출력 파라미터에 대한 가스 사용 모델을 결정하기 위해 포토리소그래피 공정에서 이용되는 한 세트의 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 단계; 상기 모델 및 각각의 입력 또는 출력 파라미터의 측정값을 기초로 가스 수명의 끝을 예측하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 파라미터는 펄스 이용 패턴을 포함할 수 있다. 본 방법 및 장치는 할로겐 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 관리를 수행하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 방법 및 장치는 일반적으로 완전 가스 리필에서 레이저에 제공되는 사전혼합 비율과 동일한 비율이고, 주입전 전체 가스 압력의 2퍼센트 미만의 양인 할로겐 가스와 벌크 가스의 혼합물을 포함하는 주입을 포함하는 주기적이고 빈번한 부분 가스 리필을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 본 장치 및 방법은 할로겐 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 수명을 예측하는 수단을 포함할 수 있고, 상기 예측하는 수단은 적어도 하나의 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터를 사용하는 수단, 각각의 입력 또는 출력 파라미터에 관한 가스 사용 모델을 결정하기 위해 포토리소그래피 공정에서 이용되는 한 세트의 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 수단; 상기 모델 및 각각의 입력 또는 출력 파라미터의 측정값을 기초로 가스 수명의 끝을 예측하는 수단을 포함할 수 있다. 본 장치 및 방법은 펄스식 라인 내로우드 가스방전 레이저 리소그래피 광원을 포함할 수 있고, 상기 광원은 할로겐을 포함한 레이징 매체 가스를 담고 있는 레이저 챔버; 및 플러싱 양의 벌크 가스와 함께 보충양의 할로겐의 주입 기회의 발생 시의 주입을 수행하는 것을 포함하는 보충 스킴을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 가스 보충 시스템을 포함할 수 있다. 할로겐은 플루오르를 포함할 수 있다. 플러싱 양은 컨트롤 시스템이 챔버 내의 압력을 주입 이전 챔버 내에의 압력에 근접한 레벨로 감소시킨 때, 레이징 매체로부터 유의미한 양의 오염물을 제거할 수 있을 만큼 충분할 수 있다. 플러싱 양은 일반적으로 연장된 시간 기간에 걸쳐 레이징 가스 매체의 성분의 리필 비율의 유지를 가능하게 한다. 컨트롤러는 경과된 시간 및 샷 카운트 중 하나 또는 둘을 포함하는 팩터에 의해 결정된 규칙적인 인터벌로 발생하는 주입 기회에서 보충 스킴을 실행한다. 보충 스킴은 임의의 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 보충 스킴은 주입 기회 중 선택된 인스탠스에서 임의의 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 가스 컨트롤러는 챔버 내의 실제 플루오르 소비양의 추정값에 따라 선택된 보충양을 변경할 수 있다. 실제 플루오르 소비의 추정값은 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 주지된 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 할 수 있다. 본 방법 및 장치는 레이저 입력/출력 오퍼레이팅 파라미터 값 내의 장기간 변경에 응답하여, 하나 이상의 이러한 오퍼레이팅 파라미터 값이 동작적 또는 사용자 선택된 경계 조건을 초과하기 전에 시간 또는 샷 누적을 최대화하는 단계, 및 이러한 파라미터의 서브셋 S2의 최대화와 함께 이러한 오퍼레이팅 파라미터의 서브셋 S1을 최소화하는 단계를 포함하는 단계에 의해 레이저 효율을 조절하기 위해 한 세트의 측정된 레이저 오퍼레이팅 시스템 파라미터로부터 유도된 서브셋의 하나 이상의 멤버를 조절하는 단계를 포함하는 방법을 사용하여, 할로겐을 포함하는 레이징 매체가스를 담고 있는 레이저 챔버로의 펄스식 라인 내로우드 가스방전 레이저 리소그래피 광원 내의 가스 보충을 컨트롤하는 단계를 포함한다.
도 1은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 개략적인 블록 다이어그램 형태의 레이저 가스 컨트롤러를 예시적으로 도시하고;
도 2는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 개략적인 블록 다이어그램 형태의 오픈 루프 주입 컨트롤러를 예시적으로 도시하고;
도 3은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 플러싱 리필 스케쥴을 도시하고;
도 4는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 전압 충전에 관한, 멀티 챔버 레이저 가스 컨트롤 시스템의 성능을 도시하고;
도 5는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 MO 출력 내의, 예컨대, uJ/volt 내의 dE/dV 에 관한, 멀티 챔버 레이저 가스 컨트롤 시스템의 성능을 도시하고;
도 6은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 MO 출력 에너지에 관한, 멀티 챔버 레이저 가스 컨트롤 시스템의 성능을 도시하고;
도 7은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 대역폭 측정값, 예컨대, 펨토미터 내의 E95%(70) 및 FWHM(72)의 편차에 관한, 멀티 챔버 레이저 가스 컨트롤 시스템의 성능을 도시한다.
도 8은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 dtMOPA에 관한, 멀티 챔버 레이저 가스 컨트롤 시스템의 성능을 도시한다.
도 9는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 MOPA 시스템 내의 차징 전압을 유지하는 능력의 테스트를 도시한다.
도 10A-C는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 동일한 테스트 수행 동안 다른 측정값을 도시한다.
도 11A 및 B는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 동일한 테스트 수행 동안 전압 및 dE/dV의 측정값을 도시한다.
도 12A-C는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 Mo 에너지, 대역폭, 및 dtMOPA의 특정값을 도시한다.
도 13은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, F2 소비 편차를 도시하고;
도 14는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 플러시 률을 도시하고;
도 15는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 최적화 알고리즘을 예시의 방법으로 도시하고;
도 16은 최적화가, 예컨대, 동작적 수명을 최대화하기 위해 사용될 수 있는 방법과 같은, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태를 도시하고;
도 17은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 일정한 플러싱 주입 조건의 예시적인 플롯을 도시하고;
도 18은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 어떠한 식에 대한 해답의 움직임을 나타내고;
도 19A-C는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, MO에 대략 10kPa 주입에 대한 dE/dV의 변화, 효율적인 출력 에너지, 및 e95 대역폭을 도시하고;
도 20A-C는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 PA로의 유사한 주입의 효과를 도시하고;
도 21A-C는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 실험동안 전체 전압, 대역폭, 및 에너지를 도시하고;
도 22는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, F2 농도의 변화 및 대역폭 변화를 도시하고,
도 23은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 개략적인 블록 다이어그램 형태의 가스 컨트롤러를 도시하고;
도 24는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 리필이 필요할 때까지 샷의 예측을 도시한다.
챔버 가스 리필은, 예컨대, 오염물을 제거하고, 플루오르(F2)를 보충하고, 그리고 일반적으로 가스를 기지의(known) 상태로 "리셋"하기 위한 DUV 포토리소그래피 레이저 광원의 필수부이다. 리필이 없다면, 일정한 에너지를 유지하기 위한 레이저 방전 전압은 새츄레이션까지, 즉 어떠한 소정의 상한까지 점점 증가할 것이다. 리필 후, 전압은 유의미하게 강하되고, 이러한 사이클이 반복된다. 또한, 레이저 모듈의 노화가 필요 전압을 증가시킬 것이다. 리필은 이러한 효과를 보상할 수는 없지만, 이 효과는 가스로 인한 현상보다는 훨씬 더 긴 시간 스케일에 걸쳐 발생한다. ArF 레이저에 대한 리필은 전형적으로 100Mshot마다 한번의 빈도로 필요하고, KrF 레이저는 그보다 덜 빈번한 리필을 필요로 한다. 각각의 리필은 전형적으로 완료하기까지 대략 18분이 필요하기 때문에, 리필을 위한 레이저에 대한 정지시간은 대략 매일 7.5분이다. 리필동안, 레이저는 광원으로서 작동하지 않고, 예컨대, 포토리소그래피 공정은 중단되어야 한다. 리필으로 인한 정지시간을 없애는 것은 포토리소그래피 스캐너 시스템 당 0.5%의 처리량 향상을 제공할 것이다. DRAM 웨이퍼 층이, 예컨대, 연관된 DUV 협대역 엑시머 레이저 광원과 함께 대략 25-30개의 스캐너를 사용하는 제조자로부터 잠재적으로 일일당 210개 초과의 웨이퍼 층에 이러한 양을 노출시키기 위해 대략 1분이 걸린다고 가정한다. 본 발명의 실시예의 형태에 따라, 리필은 제거될 수 있고, 또한 주입 시간이 단축되어 추가적인 처리량 향상이 더해진다. 본 발명의 실시예의 형태에 따른 주입 및 리필의 제거로 인한 처리량 향상을 결합하는 것은 레이저 처리량을 1% 향상시키고, 잠재적으로 일일당 400개 초과의 웨이퍼 층, 또는 (25층/DRAM을 가정하면) 약 16개의 웨이퍼를 생산할 수 있다.
개시된 본 발명의 실시예의 형태에 따라, 제안된 가스 컨트롤 알고리즘은 리필에 대한 필요를 제거할 수 있다. 예를 들어, 이러한 알고리즘은 높은 빈도의 가스 주입 및 배출을 수행할 수 있다. 주입은 종래의 알고리즘에서 사용되었던 양과 동일한 전형적인 F2 양을 포함할 수 있으나, 본 명세서에서 플러싱(flushing) 양이 라 정의되는 훨씬 더 많은 희귀한 완충 가스(네온) 양이 또한 주입될 수 있다. 그 다음, 배출은 챔버를 초기 압력으로 복귀시킬 수 있다. 이러한 완충 가스(및 아마도 또한 희귀 가스(예컨대, 각각 KrF 또는 ArF에 대하여 Kr 또는 Ar를 포함하고, 통칭하여 "벌크 가스"라 함))의 큰 주입은, 예컨대, 현재의 주입 알고리즘보다 더 많은 가스를 "플러싱"하는 경향이 있고, 그로 인해 영구적이고 기능적인 가스 상태를 유지한다. 가스의 플러싱은 오염물을 제거하고, 레이저가 항상 계속 방전하는 것을 가능하게 하는 레벨로, 즉, 사전혼합 비율 또는 그 부근에서, F2 농도를 유지하는데 기여한다.
개시된 본 발명의 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 출원인의 양수인의 XLA 레이저 시스템과 같은 멀티 챔버 레이저 시스템에 대하여, 각각의 챔버(마스터 오실레이터 챔버 및 증폭 매체 챔버)는 0 내지 1.5kPa의 F2, 및 5.0 내지 7.0kPa의 Ar과 Ne의 적절한 혼합물이 "주입 기회"마다 Ne가 주입될 수 있다. 이러한 주입 기회는 샷 카운트의 시간으로 주기적으로, 예컨대, X백만샷("XMshot")마다 발생할 수 있고, 예컨대, 주입 기회는 교대의 500Kshots, 즉 챔버를 교대하여 챔버당 1Mshot일 수 있다. 가능한 바람직한 실시예에 따라, 몇몇 최소 레벨의 플루오르 주입은 매 주입마다 이루어질 수 있다. 즉, 플루오르 레벨은 0으로 설정되지 않을 것이다. 이것은 본질적으로 단일 챔버 레이저에 대하여 반복될 수 있다. 즉, 챔버 내의 선택된 개수의 샷마다(또는 시간 기간), 예컨대, 500kshots, 또는 1Mshots 마다의 주입 기회는 플루오르의 주입은 0 내지 1.5kPa로, 바람직하게는 0이 아니도록 설정된 다. 0의 F2 또는 몇몇 최소값 고정된 F2에서 동작하도록 이루어진 선택은, 예컨대, 공장에서(또는 설치시) 설정되고 본질적으로 그 후 변경되지 않을 수 있고, 또는 아마도 그 이후 어떤 시점에 다른 모드로 변경될 수 있다. 또한, 플루오르의 양, 플루오르 대 완충 가스의 비율, 또는 완충 가스와 희귀 가스 혼합물(통칭하여 "벌크 가스")은, 예컨대, 필드 유지에 의해 레이저 동작 시간에 걸쳐 변경될 수 있고, 주입의 전체 크기는 또한, 예컨대, 7.9kPa로부터 리셋될 수 있다. 즉, 어떠한 시점에서 다른 가스에 대한 F2의 비율은 1:6.9에서부터, 예컨대, 2:6.9 또는 4:6.9 등으로 변경될 수 있고, 또한 전체 주입은, 예컨대, 9.0kPa로 변경될 수 있고, 예컨대, 다른 가스에 대한 F2는 1:8로 변경될 수 있다. 또한, 시간이 흐름에 따라 전체 양은, 예컨대, 6kPa로 감소될 수 있고, 다른 가스에 대한 F2의 양은 유사하게 조절되는 것이 가능하다. 이것은 주입 이전에 대략 3kPa의 F2 및 300kPa의 전체 가스 압력을 포함하는 레이저로 주입된다. 가스 주입 컨트롤러는 레이저의 실제 동작 동안 이러한 선택과 함께 아무것도 하지 않는다, 즉, 가스 주입 컨트롤러는, 예컨대, 혼합물 및/또는 패턴이 재선택될 때까지, 또는 가스 수명이 경과될 때까지, 비교적 긴 시간의 가스 수명에 대하여 미리 선택된 바와 같이, 예컨대, 몇몇은 F2를 가지고, 몇몇은 F2를 가지지 않는, 미리선택된 주입, 또는 주입 패턴을 단순히 실행한다.
당업자들은 이러한 수치들이 레이저 동작 시간에 걸쳐 알고리즘의 동작에 대 하여 언급된 가능한 변화이므로, 예시일 뿐임이 이해될 것이다. 이러한 수치는 엔드 유저에 의해 컨트롤되는 "전형적인" 오퍼레이팅 파라미터, 예컨대, 다이에서 다이까지, 또는 웨이퍼에서 웨이퍼까지, 또는 웨이퍼 간에, 또는 다른 "오프" 시간에 스캐너를 이동시키기(transfer) 위한 노멀 시간으로 인한, (이 어플리케이션의 목적으로 레이저가 온인 시간과 레이저가 오프인 시간의 비율을 의미하는) 듀티 사이클과 같은 것에 따라 레이저 시스템마다 다양할 수 있고, 레이저는 일반적으로 여전히, 예컨대, 스캐너에 광을 공급하는 동작중이고, 포토리소그래피 반도체 프로세싱 스캐너에 전형적으로 사용하기 위한 스캐너 등에 대한 유지관리와 같은 시간을 포함하지 않고, 또한 하나 이상의 팩터는 챔버 크기 및 재료 성분, 전극 부식, 전압, 전체 가스압, 예컨대, 적절한 가스 양을 선택하는 것과 그 가스를 몇몇 최소 시간 내에 레이저 챔버로 전달하는 것에 관한 가스 컨트롤 시스템 용량, 레이저의 오퍼레이션의 방해(interference), 예컨대, 주입의 크기 및/또는 주입 내의 플루오르 함유량의 크기로 인한, dE/dV, 펄스 에너지 안정도 등과 같은, 레이저 자신의 오퍼레이션에 관한 것이다.
예를 들어, 몇몇 레이저 챔버가 플러싱의 감소, 즉, 예컨대, 벌크 가스 함유량을 감소시키는, 레이저 동작 수명의 초기에 앞서 언급된 예스의 7.9kPa 아래로, 전체 가스 주입량의 감소하도록 완화시키고, 아마도 또한, 예컨대, 레이저 동작 수명에 걸쳐 전극 부식의 증가로 인한, 예컨대, 시간에 대한 F2 소모량의 증가로 인해, 주입 내의 F2를 증가시키는 레이저의 동작 수명에 대한 가스 오염물의 비율을 감소시킴을 알 수 있다.
또한, 이러한 바람직한 "플러싱"은, 예컨대, 몇몇 주기적 주입시에만 플루오르를 주입하고, 다른 주입시 다른 가스(벌크 가스)만을 주입하는 시스템을 통해 달성될 수 있음이 이해될 것이다, 예컨대, 상기 언급된 예시의 수치를 사용하면, 4번째 주입시, 다른 가스에 대한 F2의 비율은 상기 언급된 비율의 1/4로 플루오르를 주입하는, 1:6.9일 수 있고, 다른 3번의 주입에 대하여, 비율은 0:6.9일 수 있고, 또는 4번째 주입 기회마다, F2의 주입은 상기 언급된 것과 동일한 비율로 F2 전체를 주입하는, 4:6.9 비율일 수 있다. 이것은 멀티-챔버 시스템에서 챔버마다 변경되어 수행될 수 있다, 즉 제1챔버에서 선택된 개수의 주입 기회마다, 제2챔버에서 선택된 개수의 주입 기회마다 수행될 수 있는데, 여기서 선택된 개수는 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다.
또한, 이것은 상기 언급된 이유를 포함하는 이유로 레이저 동작 수명을 늦추기 위해 쉬프팅되는 모드일 수 있다. 이와 유사하게, 희귀 가스, 예컨대, Ar 또는 Kr은 벌크 가스를 포함하고, 본 출원인의 양수인에 의해 생산되는 예시적인 ArF 레이저에 대하여, 예컨대, 대략 0.1%F2, 1.0%Ar 및 98.9%Ne의, 가스의 초기 충진을 위한 초기 사전혼합율에 근접하게, 챔버 내의 가스 혼합을 유지하는 주입에서 주입되는 비교적 많은 양의 다른 가스의 배출의 방법에 의해 모든 주입보다 작은 주입 혼합물 내에 포함될 수 있고, 여전히 레이저 챔버로부터 바림작한 주기적이고 반복적인 빈번한 오염물의 플러싱을 얻고자 하는 목적을 달성한다.
간단히 말하자면, 레이저 시스템(단일 챔버 또는 멀티 챔버)의 전체 동작 수명 중 선택된 시간에서 알고리즘은 (이러한 선택에 의해 가능한 정도로 레이저 동작을 최적화하는 의도로 선택된) 선택된 사전혼합 가스 비율 또는 그 부근에서 레이저 챔버 내의 가스 혼합을 유지하면서, 그리고, 예컨대, 반도체 제조 포토리소그래피 공정용 레이저 광원으로서 레이저 시스템의 동작을 위해 요구되는 사양 내로 펄스 에너지, 펄스 에너지 안정도, 대역폭, 대역폭 안정도, 강도, 강도 안정도 등과 같은 주요 레이저 오퍼레이팅 파라미터를 유지하는 것을 유의수즌으로 방해하지 않으면서, 챔버 내의 선택된 전체 가스 압력으로 결과적인 강하(bleed down)와 적어도 레이저 챔버로부터 오염물을 포함한 유의미한 양의 가스를 플러싱하여 충분히 많은 양의 완충 가스와 함께, 선택된 보충양의 플루오르를 레이저 챔버로 주기적으로 주입하기 위한 주입량을 선택한다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 오픈 루프 주기적 주입을 채용한 이러한 알고리즘에 더하여, 가스 컨트롤 시스템은 또한, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA 시리즈 MOPA 레이저 시스템내의 엑시머 마스터 오실레이터인 시드 레이저 부분으로 제한되지 않지는 않지만, 예컨대, 시드 레이저 부분("EMO")으로부터, (파워 증폭기, 즉 PA's인 레이저 부분을 증폭하는 것으로 제한되지 않지만) 시드 레이저 및 증폭 레이저("dtMOPA") 내의 하나 이상의 레이저 입력 오퍼레이팅 파라미터, 예컨대, 충전 전압 또는 방전 시간의 차이, 및/또는 레이저 출력 오퍼레이팅 파라미터, 예컨대, 대역폭, 예컨대, 특히 E95%(레이저 출력의 강도 곡선 내의 에너지의 적분의 2/5%에서 97.5%까지 포함하는 적분의 폭), 또는 에너지 출력의 상태에 관한 몇몇 피드백에 따라, 주입되는 가스, 예컨대, F2의 선택된 양을 조절할 수 있다. 멀티 챔버 레이저 시스템에 대하여, 이러한 가스 컨트롤 알고리즘의 한 예는 상기 참조된 특허 및 계류중인 출원에 서술된 발명의 형태인, "NAFFA"라 불리고, 단일 챔버 레이저 시스템에 대하여, 이러한 알고리즘은 본 출원인의 양수인에 의해 하나 이상의 상기 참조된 특허 및 계류중인 출원에 서술되어 있는 발명의 형태인 AFI(1 또는 2)라 불리며, 현 시스템에 적용가능한 그 각각의 형태는 아래에 서술될 것이다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 NAFFA 및 AFI(1 또는 2)는, 예컨대, 단일 챔버 레이저 내에, 또는 멀티 챔버 레이저 시스템에 대하여 각각의 시드 레이저 부분, 예컨대, MO 및 증폭 레이저 부분, 예컨대, PA 내에 추정된 플루오르 소비량을 결정하기 위해, 파라미터의 실제값이 아니라, 예컨대, 어떠한 형태의 레이저 오퍼레이션, 예컨대, 듀티 사이클 등에 대하여 노멀라이징된 다양한 레이저 입력 및/또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 값을 사용할 수 있다.
NAFFA에 대하여, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 노멀라이징된 파라미터 값을 기준 값과 비교함으로써 결정된, 플루오르 함유량의 두 개의 가중된(0 가중을 포함한) 추정값의 합을 기초로, 추정치는, 예컨대, MO 및 PA 내의 플루오르 소비량으로부터 얻어진다. 추정된 소비량은 기준값으로부터 플루오르 함유량의 변화까지의 각각의 레이저 오퍼레이팅 파라미터 값의 미리 결정된 관계를 기초로 한다. 예를 들어, dtMOPA와 BW의 변화를 기초로 추정된 소비량의 합은 시드 레이저 부분, 예컨대 MO 소비량을 추정하기 위해 사용될 수 있고, 전압과 EMO의 변화를 기초로 추정된 소비량의 합은 증폭기 레이저 부분, 예컨대, PA 소비량을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 챔버가 (예컨대, 예시적인 멀티 챔버 레이저 시스템에서 챔버마다 변경될 수 있는) 주입 기회를 겪을 때, 그리고 각각의 추정값이 선택된 최소 주입량보다 크다면, 시스템은 각각의 챔버로의 주입을 행할 것이다. 상기 서술된 오픈 루프 주입 알고리즘에 더하여 NAFFA가 실행할 때, 특정 주입 기회에 대하여 선택된 F2 주입량에 따라, F2의 주입이 있을 수도 있고, 없을 수도 있다. 예를 들어, 상기 언급된 모드에서, F2가 특정 주입 기회에서 각각의 챔버에 주입되지 않거나, 미리 선택된 F2 주입 비율이 모든 주입 기회에 대하여 0이라면, F2의 주입의 발생 여부는, 예컨대, 정확한 양을 주입하기 위해 가스 컨트롤 시스템에 의해 요구되는 최소 주입량 이상의 F2 주입을 위해 NAFFA 알고리즘에 의해 지시된 양에 의존한다. 이러한 경우가 아니라면, F2 주입은 각각의 챔버에 대한 각각의 주입 기회에 대하여 발생하지 않을 것이다. 물론, 알고리즘의 오픈 루프 부분 하에서의 F2에 대한 선택된 주입량, 예컨대, 1kPa는 필요한 주입 최소량보다 크도록 선택된다는 것이 고려된다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 NAFFA는, 예컨대, 예시의 멀티 챔버 레이저 시스템, 예컨대, MOPA 또는 MOPO 투챔버 레이저 시스템에 대하여, 아래의 공식에 따라 MO(
Figure 112009055204515-PCT00001
), 및 PA/PO(
Figure 112009055204515-PCT00002
)로 소비되는 플루오르의 양을 추정할 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00003
(식 A1)
여기서, α1+α2=1이고;
Figure 112009055204515-PCT00004
(식 A2)
여기서, α3+α4=1이다.
dtMOPA는 전기 방전이 시드 레이저 챔버(예컨대, MO 챔버) 내의 전극 간, 및 증폭 레이저(예컨대, PA/PO 챔버) 내의 전극 간에 발생하는 시간차를 나타낸다. EMO는 MO 챔버의 펄스 에너지 출력이다. E95는 예시적인 MOPA 레이저 시스템의 대역폭 출력의 95% 적분 측정값이다. V는 (명목적으로 각각의 챔버에 대하여 동일하게 유지되는) 전극에 걸린 전압이다. 실제 알고리즘에서, dtMOPA, E95, EMO, 및 V의 값은 AFI 설명에서 아래에 언급된 바와 같이, 다른 레이저 시스템 동작 파라미터, 예컨대, 듀티 사이클, 및/또는 레이저 시스템 출력 에너지에 대하여 노멀라이징될 수 있다.
그러므로, MO(
Figure 112009055204515-PCT00005
)에서 소비되는 플루오르의 추정된 양은 몇몇 기준으로부터의 dtMOPA의 주어진 변화에 대한 플루오르 소비의 실험적으로 결정된 양을 일부 기초로 한다. 기준점(dtMOPAREF)은 ΔdtMOPA/ΔF2 곡선 상의 동작점을 결정한다. ΔE95/ΔF2 곡선 상의 기준점(ΔE95REF)을 기초로 하는 E95에 대하여도 마찬가지이다. E95, 또는 대역폭의 몇몇 다른 측정값은 증폭 레이저 부분, 예컨대, PA의 출력에서 측정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, α2는 0으로 설정될 수 있다. 증폭 레이저 부분, 예컨대, 예시적인 PA 파워 증폭 레이저(
Figure 112009055204515-PCT00006
)에서의 추정된 플루오르 소비량은 EMO 및 V, 및 각각의 기준에 대하여 노멀라이징된 값을 사용하여 유사하게 결정될 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 단일 챔버 레이저 시스템에 대하여, AFI, 예컨대, AFI2 하에서, 주입은 아래의 식에 따라 이루어질 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00007
(식 B)
또한, 레이저 오퍼레이팅 파라미터, 즉, 플루오르 함유량 변화를 추정하기 위해 합산되는, 플루오르 함유랑 변화와 파라미터 값의 변화에 의해 곱해지는 전압 및 대역폭의 가중된 노멀라이징된 값이 사용될 수 있다. 소비량 추정값이 몇몇 최소값보다 크다면(닫힌 루프 플루오르 양이 0이 아니도록 설정되고, 추정적으로 최소 주입량보다 클 때 항상), 시스템은 각각의 주입 기회에 주입을 발생시킬 것이다.
각각의 주입 후, 예컨대, 100만샷(투 챔버 시스템에 대하여 교대의 500K샷) 마다, 압력은 선택된 양까지 강하된다. 그러므로, 이 효과는 최적의 가스 혼합물 또는 그것에 가깝게 유지하기 위해 플루오르를 교체함과 동시에, 오염물을 제거하 기 위해 매우 빈번하게 각각의 챔버를 플러싱하는 것이다.
고정 주입 오픈 루프와 닫힌 루프 조절의 이러한 조합을 GLX라 칭한다.
또한, (예컨대, 실험적으로 결정된) 선택된 개수의 펄스마다, 또는 컨트롤러가 전압이 선택된 VREF로부터 드리프팅하는 것을 감지한 때, 시스템은 챔버 내의 압력을 상승시킬 수 있다. 이러한 상승은, 예컨대, 파라미터, 예컨대, VREF를 압력이 상한에 도달할 때까지 유지함에 따라 때때로 계속될 수 있다. 그 다음, 시스템 컨트롤러는 다른 레이저 시스템 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터, 예컨대, VREF를 선택할 수 있고, 또한 그 다음 원래의 압력으로 복귀할 수 있다. 시스템은 심지어 수백억 샷의 수명에 걸쳐서도 리필이 요구되지 않도록, 이러한 프로세스를 계속 반복할 수 있다. 챔버 수명에 걸친 압력 및 전압의 이러한 변화는 본 출원인의 양수인에 의해 가스 최적화(Gas Optimization), 즉 간략히 GO라 불린다.
또한, 주입량은 주기적 간격으로 플러싱하기에 충분한 크기임은 물론, 한번의 주입에 의해 그 자체로 dE/dV 또는 에너지와 같은 파라미터에 유의미한 영향을 주지 않을만큼 작도록 선택된다. 이러한 컨트롤은 레이저의 효율 상태가, 예컨대, 리필의 형태로, 수동적 개입을 대기하는 것이 아니라, 최적으로 그리고 확고하게 지속적으로 유지되고 있기 때문에, 레이저의 사용가능성을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 이것은 종래기술의 형태의 가스 최적화를 수행하는 것과 연관된 정지시간을 감소시킨다. 긴 시간동안 엑시머 레이저 방전 가스의 상태의 안정성, 및 완전 챔버 가스 교체(리필)에 대한 필요의 감소 또는 완전한 방지와 함께, 장점은 이전 가스 수명보다 더 연장된 완전 가스 교체에 대한 레이저의 비사용가능성을 감소시킨다는 것이며, 아마도 레이저 가스 성분과 다른 시스템 성분에 의해 정의되는 전체 레이저 동작 수명동안에도, 예컨대, 십억 또는 심지어 수십억 샷동안에도 그러하다.
지금부터 도 3으로 돌아가면, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 플러싱 리필 스케쥴(50)이 도시되어 있다. 스케쥴(50)은, 예컨대, 멀티 챔버 레이저 시스템, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA MOPA 시리즈 시스템과 같은 MOPA, 또는 본 출원인의 양수인이 곧 출시할 XLR 시리즈 레이저 시스템과 같은 MOPO에 대하여, 예컨대, 한편으로는 MO에 대하여 플러싱 스케쥴(52), 및 다른 한편으로는, 예컨대, PA 증폭 레이저 부분에 대하여 플러싱 스케쥴(54)을 가진다. MO 및 PA 플러싱 스케쥴(52, 54) 모두는 보충/플러싱 기회(60)가 리필 홀드오프(54) 동안 발생하더라도 주입이 발생하지 않도록, 예컨대, 일정 기간 동안, 또는 일정 개수의 샷, 예컨대, 3Mshot 동안 리필 홀드오프(54)에 의해 차단될 수 있다. 이러한 홀드오프 기간 후, 플러시 기회(60)는 챔버간에, 즉 MO와 다른 챔버, 즉 예시의 시스템 내의 PA 사이에서, 예컨대, 1Mshot 마다 교대로 발생한다, 즉 각각의 개별 챔버에서 주입 기회는 2Mshot 마다 발생한다.
한편, 예컨대, 피드백 가스 컨트롤 시스템, 예컨대, NAFFA의 컨트롤 하에서, 주입 기회(66)는 레이저가 방전하는 동안, 예컨대, 500,000shot 마다 주기적으로 발생하고, 그리고 F2 주입량은, 예컨대, 벌크 가스, 예컨대, Ar 및 Ne, 또는 Kr 및 Ne와 함께 또는 벌크 가스없이, 상기 언급된 바와 같은 각각의 챔버에 대한 각각의 주입 기회에 대하여 결정된다.
도 4-8은, 예컨대, 고정의 69% 듀티 사이클, PA로부터의 일정한 10mJ 출력, 최소 F2 주입 크기=0.7kPa, 및 ArNe 플러시=6.3kPa로 동작하는 멀티 챔버 레이저 가스 컨트롤 시스템이 가진 성능을 도시하는데, 도 4는 (각각의 챔버 내의 전극에 걸리는 최종 전압을 결정하는) 양 챔버에 대한 충전 전압에 관한 것이고, 도 5는, 예컨대, MO 출력 내의 dE/dV(μJ/volt)에 관한 것이고, 도 6은 MO 출력 에너지에 관한 것이고, 도 7은 대역폭 측정값, 예컨대, E95%(70) 및 FWHM(72)의(펨토미터 단위의) 변동에 관한 것이고, 도 8은 dtMOPA에 관한 것이다.
도 9는 본질적으로 0 네트 전압 변화를 가진, 수명의 끝 또는 그 부근인, 예컨대, 이미 13B 샷을 겪은 MO 챔버를 가진 MOPA 시스템 내에서 추가적인 1B 이상의 샷 동안 가스 리필없이 충전 전압을 유지하는 능력의 테스트를 도시한다. "스파이크"는 이러한 방법에 따른 테스트 실행의 중지를 반영한다. 도 10A-C는 동일한 테스트 실행 동안 다른 측정값, 예컨대, MO 출력 에너지(10A), E95%(70) 및 FWHM(72) 대역폭(10B), 및 dtMOPA를 반영한다. 도 10A는 MO 출력 에너지가 대략 0.4mJ에 수렴함을 보여준다. 도 10B는 두 개의 대역폭 측정값이 출원인이 아직 설명하지 않았던 몇몇 변동을 가지고 비교적 안정하게 유지됨을 보여준다. 도 10C는 dtMOPA가 대략 26ns에 수렴하고, 비교적 안정하게 유지됨을 보여준다.
도 11A 및 B는, 예컨대, 비교전 긴 버스트간 인터벌, 및 에너지와 듀티 사이 클의 변화을 가지고, 또한 10+ 시간 중 4시간 중단 및 3시간 중단을 포함하는, 예컨대, 짧은 버스트를 사용하는 더 스트레스 높은 방전 프로파일을 가진 다른 테스트 실행 동안의 각각 전압 및 dE/dV의 측정값을 도시한다. 도 11A 내의 측정값은 최소, 최대, 및 평균(mean)을 반영하고, 본질적으로 0 네트 전압이 대략적으로 1000Mshot에 걸쳐 증가함을 보여준다.
도 12A-C는 동일한 대략 1Bshot에 걸친 MO 에너지, 대역폭, 및 dtMOPA의 측정값에 관한 것이다. 다시 말하자면, EMO는 대략 1mJ에 수렴함을 볼 수 있고, E95(70)는 비교적 일정하게 유지되고, FWHM 대역폭(72)은 기기 에러로 인한 것으로 예상되는 몇몇 편차를 가지고, dtMOPA는 비교적 안정하게, 예컨대, 레이저 방전시 대략 32.5ns로 유지된다.
도 13은 4Bshot을 약간 초과하는 샷에 걸쳐 대략적인 선형 형태로 감소하는 F2 소비량 변동을 도시한다.
도 14로 돌아가면, 다양한 플러시 비의 함수로서 정상 상태 가스 농도가 도시되어 있다. 전체 주입 농도의 증가는 그것이 도면에 도시되진 않았지만 라인을 선형적으로 증가시킨다. 예컨대, 도 13의 그래프를 기초로 0.5kPa/Mshot의 최대 소비율을 가정하면, 가스 컨트롤 시스템이 0.5kPa/Mshot F2 소비율에서 라인(100)의 좌측까지 동작할 수 있음을 알 수 있다. 또한 각각의 평균 F2 농도에 대하여 7kPa 주입 플러시 비율은 대략 60%의 명목적 농도를 산출하고, 13kPa 주입 플러시 비율은 대략 80%의 명목적 농도를 산출함을 알 수 있다.
아래의 항들은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 실시 형태에 따라 나열된 의미를 가진다.
WF= 하나의 챔버에 대한 F2 플러시 비율(kPa/Mshot)
WR= 하나의 챔버에 대한 희귀 가스 플러시 비율(kPa/Mshot)
Wflush= 하나의 챔버에 대한 전체 가스 플러시 비율(kPa/Mshot)
F= 플러싱 내의 희귀 가스에 대한 F2의 비율(단위없음)
GF= 하나의 챔버에 대한 F2 주입 크기(kPa/주입)
GR= 하나의 챔버에 대한 희귀 가스 주입 크기(kPa/주입)
Gt= 두 주입이 하나의 챔버에 대하여 동시에 발생된 때, 전체 최대 주입 크기(kPa/주입)
SF= F2 주입 사이의 챔버 샷(Mshot/주입)
SR= 희귀 가스 주입 사이의 챔버 샷(Mshot/주입)
k= 하나의 챔버 상의 F2 주입 사이의 희귀 가스 주입 횟수(단위없음)
T= 하나의 챔버에 대한 최대 주입, 즉, F2+희귀 가스를 수행하기 위한 시간(초)
P= 레이저 프레임 샷 누적률(Mshots/sec)
N= 레이저 상의 챔버 개수
이들 변수에 대하여 이러한 정의를 적용하는 것은 아래와 같은 결과를 산출 한다.
하나의 챔버에 대한 F2 플러시 비율(kPa/Mshot)=하나의 챔버에 대한 F2 주입의 크기(kPa/주입)/F2 주입 간의 챔버 샷(Mshot/주입), 즉,
Figure 112009055204515-PCT00008
(식 1)이고; 하나의 챔버에 대한 희귀 가스(예컨대, 네온 및 아르곤, 또는 네온 및 크립톤) 플러시 비율(kPa/Mshot) = 하나의 챔버에 대한 희귀 가스 주입의 크기/희귀 가스 주입 간의 챔버 샷(Mshot/주입), 즉,
Figure 112009055204515-PCT00009
(식 2)이고; 하나의 챔버에 대한 전체 가스 플러시 율, Wflush(kPa/Mshot)=F2 플러시 율 + 가스 플러시 율, 즉,
Figure 112009055204515-PCT00010
(식 3)이고; 플러싱 내의 희귀 가스에 대한 F2의 비율 F(단위없음)=F2플러시 비율/희귀 가스 플러시 율, 즉,
Figure 112009055204515-PCT00011
(식 4)이고; 하나의 챔버 상의 F2 주입 사이의 희귀 가스 주입의 횟수, k(단위없음)=F2 주입 사이의 챔버 샷/희귀 가스 주입 사이의 챔버 샷, 즉
Figure 112009055204515-PCT00012
(식 5)이고; 하나의 챔버에 대하여 두 주입이 동시에 발생된 때 전체 최대 주입 크기, Gt(kPa/주입)=F2에 대한 주입 크기+희귀 가스에 대한 주입 크기, 즉,
Figure 112009055204515-PCT00013
(식 6)이고; 그리고 희귀 가스 주입 크기에 대한 F2 주입 크기의 비율은 희귀 가스 플러시 에 대한 F2의 비율의 k배, 즉
Figure 112009055204515-PCT00014
(식 7)이다.
최대 허용된 전체 주입 크기 Gt가, 예컨대 dE/dV, 또는 충전 전압의 주어진 변화에 대한 레이저 출력 펄스 에너지의 변화와 같은 한번의 주입으로부터 하나 이상의 레이저 오퍼레이팅 파라미터에 대하여 반대 결과를 나타내는 다른 측정값으로부터 알게 되는 것으로 가정된다. Gt는 또한 최소 주입 크기가 물리적 제약, 예컨대, 가스 주입 하드웨어, 및 특정 크기 하한 이상의 주입을 정밀하게 컨트롤하기 위한 컨트롤러의 능력에 의해 제한되기 때문에, 하한(lower bound)을 가진다. 최대 레이저 프레임 샷 누적율 P 및 최대 주입 기간 T는 또한 알고 있는 것으로 가정된다. 가스 혼합율 F은 초기 리필 비율과 전형적으로 동일하고, 멀티 챔버 레이저 시스템 내의 양 챔버 또는 모든 챔버에 대하여 동일할 수도 있고, 동일하지 않을 수도 있지만, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태의 본 설명을 위해 동일한 것으로 가정된다. 이러한 값들은, 예컨대, 하나 이상의 유사 레이저 시스템의 동작에 걸쳐 실험적으로 또는 경험에 의해 결정되고, 전체 플러시 율, Wflush에 대한 값은 7 내지 10 kPa/Mshot 사이의 실험으로부터 결정된다. 주입 속도 비, k의 값은, 예컨대, 전체 결과를 파라미터화하기 위해 사용될 수 있다. 상기 식들은 아래의 관계를 유도하기 위해 사용될 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00015
(식 8)
Figure 112009055204515-PCT00016
(식 9)
예컨대, k가 양의 정수이도록 제약하는 것이 유용하고 실제적이고, 대개 k는, 예컨대, F2 주입이 짝수배의 희귀 가스 주입 시 발생할 때, 정수값을 가정할 필요가 있다. 즉, k번 희귀 가스 주입마다 F2 주입이 또한 수행되고, 여기서 k는 1을 포함한다. k≥1일 때, SR은 주입 간의 최소 샷의 개수를 결정한다. SR은 하나의 챔버에만 존재할 때를 포함하여 모든 챔버에 주입을 수행하도록 요구되는 샷의 총 개수보다 클 수 있다(그렇지 않다면, 새로운 주입은 챔버로의 이전 주입의 완료 이전에 시작할 수 있다).
Figure 112009055204515-PCT00017
(식 10)
Gt에 대한 하한은 단일 주입 크기인 Gmin에 대한 하한으로부터 결정될 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00018
(식 11)
Figure 112009055204515-PCT00019
(식 12)
가스 주입율 F는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, ArF 레이저에 대하여 대략 1/5.7 내지 1/9, 예컨대, 대략 1/6.9일 수 있고, 가능하다면 1/7보다 작다. 그러므로, k≤7, 0<kF<1라면, GF가 식(11) 및 식(12)의 두 주입 크기 중 더 작은 것임을 의미한다.
Figure 112009055204515-PCT00020
(식 13)
제약(10)과 (13)은 또한 연결될 수 있다. 이러한 조건이 상호작용하는 방법을 직관적으로 이해하기 위해, 식 9로부터의 SR 값은, 예컨대, 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 몇몇 전형적인 예상 값에 대하여 플로팅(plot)될 수 있다. 이러한 경우에, 예컨대, T는 90초(예컨대, 본 출원인의 양수인의 멀티 챔버 XLA 시리즈 기존 레이저 제품에 대하여 현재 사용되는 값), 또는 60초(달성가능한 값)일 수 있고, P는, 예컨대, 4500shot/sec(예컨대, 6kHz 레이저 상에서 75% 듀티 사이클)일 수 있고, N은, 예컨대, (XLA 시리즈 레이저에 대하여) 2일 수 있고, F는 1/9(현재 전형적인 XLA 레이저 가스 프리 혼합(필/리필) 비율)일 수 있고, Gmin은, 예컨대, 0.7kPa일 수 있다. 전체 플러시 율 Wflush는 XLA 시리즈 레이저 시스템에 대한 현재값(대략 10kPa/Mshot), 또는 대략 7kPa/Mshot의 예상된 최소 값에서 모두 사용될 수 있다. 전체 주입 크기는, 예컨대, 식 13에서 계산된, 선택된 최소값에서부터 일반적으로 충분하고, 상한으로서 간주될 수 있는 10kPa의 현재사용되는 값까지 변하도록 허용될 수 있다. 주입 속도 비율 k는 변경될 수 있다.
그러므로, 도 17의 k의 상이한 값에 대한 각각의 라인 세트(200, 202(k=1), 204, 206(k=2), 208, 210(k=3), 및 212, 214(k=4))는 주입 간의 샷, 예컨대, SR의 개수의 가능한 값을 인벨로핑한다. 각각의 세트 내의 아래쪽 라인(202, 206, 210, 및 214)은, 예컨대, 최대 플러시 율(예컨대, 하나의 예에서, Wflush=10kPa/Mshot)을 규정할 수 있다. 각각의 세트(200, 204, 208, 212)에 대한 좌측 경계는, 예컨대, (식 13)으로부터 전체 주입 크기에 대한 제약을 규정할 수 있다. 검은 수평선은 식 10의 제약으로부터, 예컨대, 샷 누적률 P, 및 주입 시간 T=60(220) 및 T=90(222)을 기초로 하는 하한(220) 및 상한(222)을 나타낸다. 라인(200-214)이 각각 T=60, 및 T=90 한계(220, 222) 아래에 있을 때, 모든 제약을 충족시키는 주입 파라미터는 달성될 수 없다. 도 17의 각각의 마커는 데이터[본 예에서 60과 90 사이의 주어진 주입 크기에 대한 포인트]를 나타낸다. 주입 크기는 정량화되었기 때문에, 임의의 정밀한 주입 크기를 선택하는 것을 불가능하다. 이러한 정밀한 주입 크기의 부족은 최종의 정량화된 Gt를 산출하기 위해, GF 및 GR에 모두 적용할 수 있다. 예를 들어, k=1(도 17의 200, 222)에 대하여, 주입 크기 포인트에 몇개의 갭이 존재함을 볼 수 있다. 이것은 주입 크기에 대한 사용가능한 레졸루션의 부재로 인한 것이다. 그러므로, 예컨대, 허용가능한 파라미터의 세트는 각각의 수평 한계 라인(220, 222) 위에 있는 임의의 SR 라인 상에 놓인다.
또한, 가스 컨트롤러는 레이저 입력/출력 오퍼레이팅 파라미터 내의 장기간의 변화에 응답하여 소위 가스 최적화를 수행할 수 있다. 이것은, 예시의 MOPA 멀티 챔버 레이저 시스템에 대하여, 장기간의 동작, 예컨대, 수십억의 샷에 걸쳐 레이저 효율을 최적화하기 위해, MO 챔버 전체 압력, PA 챔버 전체 압력, F2의 MO 챔 버 부분압, F2의 PA 챔버 부분압, MO 챔버 주입 F2 농도, PA 챔버 주입 F2 농도, MO 챔버 가스 온도, PA 챔버 가스 온도, MO 챔버 내의 가스 보충(주입) 크기 및 주기, PA 챔버 내의 가스 보충(주입) 크기, 충전 전압("전압")을 포함하는 컨트롤러의 출력인, 예컨대, 측정된 레이저 오퍼레이팅 시스템 파라미터의 세트로부터 유도된 서브셋의 하나 이상의 멤버를 조절하는 방법을 포함할 수 있고, 아래의 목적은, 예컨대, (1) 동작적으로, 또는 사용자 선택된 경계 조건(예컨대, 동작 상한까지 전압이 상승하는 것)을 교차하는, 상기 언급된 세트의 입력 중 하나를 나타내는, 하나 이상의 신호 이전의 시간 또는 샷 누적을 최대화하는 것; (2) 중요 순서(이로 인해, 서브셋 S1 또는 S2는 빈 세트일 수 있음)를 할당하기 위해 서브셋 멤버에 적용되는 가중치 및/또는 노멀라이제이션을 가진, 예컨대, 앞서 언급된 세트로부터의 파라미터의 서브셋 S2의 최대화와 협력하여, 예컨대, 상기 언급된 세트로부터의 파라미터의 서브셋 S1의 최소화; 및 놈(norm) 값, 예컨대, 유클리드 거리 메트릭스, 또는 상기 기준 세트로부터 파라미터의 서브셋 S3 사이의 다른 놈, 및 동일한 수단 또는 다른 수단에 의해 선택된 서브셋 S3에 대한 노미널 값의 최소화가 추구될 수 있다.
이것은 소프트, 하드, 또는 일반 제약, 또는 이들의 조합을 따를 수 있는데, 예컨대, 소프트 제약은 위반될 수 있는 경계 조건을 설정하지만, 최적화가 이 방향으로 계속하는 것을 바람직하지 않게 만드는 할당된 패널티를 가지고, 하드 제약은 신호 값에 의해 교차될 수 없는 경계를 설정하고, 및 일반 제약은, 예컨대, 앞서 언급된 세트로부터의 엘리먼트의 임의의 서브셋의 함수이다.
예를 들어, 시스템 컨트롤러는 컨트롤러로의 입력=세트 G:={V, Emo, Epa, Esh, dtMOPAtarget, E95, FWHM, MO 압력, PA 압력, MO 부분압, PA 부분압, 파장, MO 온도, PA 온도, 레이저 방전 듀티 사이클}이라 불리는 한 세트의 측정된 레이저 오퍼레이팅 시스템 입력 또는 출력, 및 세트 G의 임의의 다른 멤버에 대한 G의 임의의 멤버의 임의의 1차 도함수 또는 고차의 도함수, 및 G의 임의의 다른 멤버 또는 세트 G의 멤버와 여전히 코릴레이팅하는 임의의 다른 내부 신호 또는 외부 신호에 의해 노멀라이징되거나, 스케일링되거나, 또는 오프셋된 G의 임의의 멤버를 사용할 수 있다.
컨트롤러는 입력 또는 출력 세트 중 하나로부터 하나 이상의 멤버를 포함할 수 있는, 예컨대, 수학적 알고리즘을 수행할 수 있다. 이러한 알고리즘은, 예컨대, 목적 함수 기준에 따라 최대값 또는 최소값에 대하여 해를 얻을 수 있는 목적 기준, 또는 연속 함수에 따라 오더링될 수 있는 한 세트의 수치 메트릭스 값의 생성을 야기할 수 있다. 이 알고리즘의 해(들)은 "최적의" 해(들)인 것으로 간주될 수 있으며, 예컨대, 출력 세트로부터 선택된 멤버에 대한 값을 제공할 수 있다. 이러한 알고리즘의 성능은 레이저의 수명에 걸쳐 원하는(예컨대, 샷 또는 시간으로 측정된) 빈도로 수동적으로, 반자동으로, 또는 자동적으로 반복될 수 있고(소위 반복적 피드백), 또는 최적화는 한번 수행될 수 있고, 예측된 최적의 해가 달성될 수 있도록 장래의 레이저 노화시(예컨대, 선택된 샷카운트 또는 시간을 기초로) 순차 적으로 적용되어야할 한 세트의 출력이 유도된다(소위 오픈 루프). 반복적 피드백, 및/또는 오픈 루프 중 하나 또는 이 둘의 결합은 목적 기준을 달성하기 위해 채용될 수 있다.
예컨대, 도 15에 예시의 방법으로 도시된, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 최적화 알고리즘(180)은 적어도 하나의 입력, 예컨대, 레이저 시스템의 몇몇 다른 동작 스페이스, 예컨대, 전체 압력, 듀티 사이클과 같은, 복수의 입력, 전압("V")(192a), MO 에너지("EMO")(192b), PA 에너지("EPA")(192c), 레이저 시스템 출력에서의 셔터 에너지("Esh")(192d), 및 대역폭("E95%", "FWHM")(192e) 등과 함께 제공될 수 있다. 그 다음, 수학적 알고리즘(190)은, 예컨대, 이들 입력의 최대값 및/또는 최소값에 대한 제약을 놓기 위해 사용되고, 예컨대, 하나 이상의 입력(예컨대, 192a-e)에 대하여, 레이저 동작 수명에 걸친 신호의 변화율, 예컨대, δV/δshots을 사용하며, 이 알고리즘은, 예컨대, 각각의 MO 및/또는 PA 전체 충진 압력(194a 및 194b)의 값을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이 값들은, 예컨대, 레이저 시스템이 MO 전체 충진 압력(194a), 및 PA 전체 충진 압력(194b)에 대한 이러한 설정과 함께 무한하게 왼쪽으로 간다면, 시스템이 하나의 입력이 하나 이상의 제약과 교차되기 전에 최대 개수의 누적된 샷 동안 동작을 계속하도록 결정될 수 있다. 그 다음, 이들은 주기적으로, 예컨대 500M 또는 1B 샷마다 또는, 예컨대, 그 결합된 효과가 누적된 샷에 관계된 레이저의 동작 수명을 최대화하기 위해 레이저 효율을 조절하도록, MO 및 PA 전체 충진 압력(194a, 194b)에 대한 새로운 값을 유도하기 위한 시간과 샷의 조합으로 반복될 수 있다.
도 16은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태의 예를 설명하기 위해, 이러한 최적화가, 예컨대, 유도된 출력의 하나의 세트를 사용하고, 그 다음 이 최적화를 반복하고, 레이저 동작수명을 최대화할 목적을 달성하기 위해 결합하는 가능한 상이한 세트일 수 있는 출력의 순차적 세트를 유도하여, 예컨대, 동작 수명을 최대화하기 위해 사용될 수 있는 방법을 도시한다. 최적화는 또한 상기 서술된 바와 같이, 한번만 수행되고, 신호의 노화 속도는, 예컨대, 실험적 판단으로터 알게 되고, 그 다음, 장래의 특정 시간에 적용될 출력의 예측된 세트는 오픈 루프 방식으로 유도되고 적용될 수 있다. 그러나, 반복적 피드백 방법은 더 확고한 결과를 산출할 것으로 기대될 수 있다.
도 16을 참조하면, 수평 축은, 예컨대, 샷 카운트에 의해 측정된 레이저 시스템 수명을 나타내고, 수직 축은 상기 언급된 세트의 입력(예컨대, 192a-e)으로부터 몇몇 레이저 시스템 동작 입력 또는 출력 파라미터를 나타낸다. 예컨대, MO 전체압(194a)을 설정하는 출력은, 예컨대, 레이저 수명 시작에서 시작 값(196a)를 가질 수 있고, 다수의 샷, 예컨대, 500M에 걸쳐, 예컨대, 몇몇 지수 곡선, 및 궤적이, 예컨대, δ입력 신호/δ샷, 예컨대, δV/δshot의 비율을 가속화하는 것을 시작하는 몇몇 포인트를 따라, 제약 한계(199)를 향해 궤적(198a)을 따라 진행할 수 있으며, 컨트롤러는 새로운 궤적(198b)을 시작하는, 포인트(196b)에서 최적화를 수행하기 위한 기회 시간을 선택할 수 있다. 시스템은 제3궤적(198c)를 시작하는 포인트(196c)에서 다시 최적화될 수 있다. 몇몇 포인트에서, 최적화 후 (도시되지 않은) 시작 포인트는 상이한 입력 신호, 예컨대, 도 1의 y 축 내에서 대체될 수 있는 VREF가 최적화를 위해 사용될 수 있고, 제약, 예컨대, 상한 제약(199)이 형성되고, 예컨대, 오리지널 MO 전체 압력이 재형성될 수 있도록, 제약(199)에 충분히 근접될 수 있고, 그리고/또는 그 궤적이 제약(199)을 향해 충분히 기울어질 수 있다.
예컨대, 챔버 리필과 연관된 중단시간을 제거하기 위해, 더 많거나 적은 연속적 리필을 사용하는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 F2 및 벌크 가스(완충 가스 네온 및 희귀 레이저 가스, 예컨대, Ar 또는 Kr)를 연속적으로 교체하는 효과를 실험하였다. 대순환(mass flow) 컨트롤 또는 다수의 소량의 벌크 가스 및 F2 주입의 시퀀스를 포함하는, 이러한 더 많거나 더 작은 연속적 리필을 위한 몇가지 접근법이 가능하다. 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태의 설명과 간략화를 위해, 벌크 가스 및 F2의 주입을 연속적인 공정으로 처리할 수 있다. 이산적인 주입을 사용하더라도 분석 결과를 크게 변경되지 않는다. 가스 상태는 두 개의 상태 변수: 가스 내의 F2의 양, y, 및 가스 내에 생성된 오염물의 양, x에 의해 특징지어 질 수 있다. 가스 수명 중 임의의 포인트에서, 시스템은 ry의 평균 레이트로 플루오르, 및 rz의 레이트로 벌크 가스를 주입할 수 있다. 레이저가 방전될 때, F2는 레이트, wy로 소비되고, 오염물은 wx의 레이트로 생성된다. 또한, 예컨대, 아마도 벌크 가스로의 F2 혼합물의 변환, 또는 오염물로의 벌크 가스의 변환으로 인한 벌크 가스의 양, wz의 추가적 변형이 존재할 수 있다. 가스는 가스 압력을 일정하게 유지하기 위해, 속도 re로 배출될 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00021
(식 14)
여기서, w는 오염물 생성, F2 고갈, 및 벌크 가스 변환으로 인한 네트 압력 변화이다. F2 및 오염물 농도를 설명하는 미분 방정식은 아래와 같은 것으로 간주될 수 있다:
Figure 112009055204515-PCT00022
(식 15)
Figure 112009055204515-PCT00023
(식 16)
여기서, P는 챔버 내의 전체 압력이다. 리필이 연속적으로 수행되든, 간헐적으로 한 묶음으로 수행되든 관계없이, F2 주입 컨트롤러는 여전히 사용될 수 있다. F2 주입 컨트롤러의 효과는, 예컨대, 챔버 내의 F2 농도 y를 일정하게 유지하기 위해, F2 주입 속도를 조절하는 것일 수 있다. dy/dt를 0으로 놓고, ry에 대하여 전개하면 아래와 같다.
Figure 112009055204515-PCT00024
(식 17)
본 출원인의 양수인의 현재의 가스 보충 방법은 (예컨대, 각각의 시간에 주 입되는 플루오르의 양을 더 잘 컨트롤하기 위해 수행되는 플루오르 주입 동안 라인 가스 피드 라인의 밖으로 F2를 푸시하기 위해 사용되는 소량을 무시하는) 가스 수명 동안 벌크 가스(네온 버퍼 및/또는 희귀 레이저 가스, 예컨대, Ar 또는 Kr을 포함하는 네온 버퍼)를 주입하지 않는 소위 불연속 리필이다. 그러므로, 가스 수명 동안, rz는 동일하게 0이다(또는 본질적으로 0이다). rz를 0으로 놓고, ry에 대하여 식 4를 대입하면 아래와 같다.
Figure 112009055204515-PCT00025
(식 18)
일반적으로, F2 소비 속도 및 오염물 생성 속도는 레이저 듀티 사이클에 적어도 일부 의존하는 것으로 나타나고, 그러므로 시간에 따라 변할 수 있다. 그러나, 레이저가 정상(steady) 듀티 사이클에서 방전되는 경우를 고려하는 것이 유용하다. 이러한 예시적인 경우에, 식 18은 x를 구하기 위해 닫힌 형태로 해를 구할 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00026
(식 19)
가스 수명을 기간, 예컨대, T로 정의하면, 가스 수명의 끝에서 오염물 농도 는, 예컨대, 아래와 같이 구해질 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00027
(식 20)
주입되는 F2의 총량과 리필의 합은, 예컨대, 아래와 같이 구해질 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00028
(식 21)
예컨대, 레이저가 일정한 듀티 사이클 내에 있는 연속적인 리필을 고려하지만, 가스 수명 동안 리필 만큼의 레이저 가스를 주입하도록 하는 속도의 벌크 가스(예컨대, 완충가스 네온, 또는 완충 및 희귀 가스, 예컨대, 네온 및 아르곤 또는 네온 및 크립톤)는, 예컨대, 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00029
(식 22)
식 17에 대입하면 아래와 같다.
Figure 112009055204515-PCT00030
(식 23)
예컨대, 하나의 "가스 수명"의 기간 동안, 주입되는 전체 F2는 아래와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00031
(식 24)
식 21과 비교하면, 예컨대, 연속적인 리필을 사용한 종래의 가스 수명의 기간동안 주입되는 F2의 양은, 예컨대, 종래의 리필과 함께 사용된 전체 F2의 양과 동 일함을 알 수 있다. 즉, 네트 F2 주입 속도/양은, 예컨대, 측정 에러, 및 컨트롤 시스템 파이핑 및 다기관(manifold) 등에 의해 챔버로 완전히 전달되지 않는 가스에 대한 허용공차 내에서, 본질적으로 동일하게 결정될 수 있다.
식 22 및 23을 식 15에 대입하면 연속적인 리필을 사용할 때 존재하는 오염물을 설명하는 미분 방정식이 얻어진다.
Figure 112009055204515-PCT00032
(식 25)
충분히 긴 연속적인 리필을 수행한다면, 결국 일정한 레벨의 오염물에 수렴할 수 있다. 식 25 내의 도함수를 0으로 놓고, x에 대하여 전개하면 아래와 같은 식이 얻어진다.
Figure 112009055204515-PCT00033
(식 26)
식 26과 식 20을 비교함으로써, 연속적 리필 vs. 불연속 리필에 관하여, 예컨대, 종래의 가스 수명의 끝에서 오염물의 레벨에 대한 연속적 리필과, 불연속 리필의 영향을 알 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00034
(식 27)
항 k는 노멀라이징된 종래의 가스 수명 기간인 것으로 간주될 수 있다. 가스 수명 기간의 끝에서, 연속적 리필 및 불연속적 리필을 사용하는 오염물 레벨은 아래의 두 상이한 함수의 예외와 함께 (상기 언급된 허용공차 내에서) 거의 동일함을 알 수 있다.
Figure 112009055204515-PCT00035
(식 28)
kT에 대하여 이 함수들을 도시하면, kT의 모든 값에 대하여 f(kT)는 g(kT)보다 크다는 것을 알 수 있고, 이는 매 가스 기간마다 한번씩 가스를 교체하도록 설정된 연속적인 리필과 함께, 오염물의 농도는 가스 수명의 끝에서 불연속적인 리필을 사용하여 달성되는 것보다 작은 값으로 수렴해야 하는 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 불연속적인 가스 수명 동안 주입된 F2의 총량과 kT를 비교하면 아래와 같다.
Figure 112009055204515-PCT00036
(식 29)
F2 소비 및 오염물 생성으로 인해 발생되는 가스의 네트 양이 0에 근접하는 것으로 가정하면, 근사화가 이루어질 수 있다. 본 출원인의 고용인은 레이저가 주입없이 오랜 시간 동안 방전되는 테스트에서, 압력이 대략적으로 일정하게 유지됨을 확인하였다. 식 29의 결과는 kT는 본질적으로 전체 충진 압력에 대한 불연속적인 가스 수명 동안 두입되는 전체 F2의 비율임을 보여준다. 전형적으로, 챔버에 대한 전체 충진은 대략 300kPa이고, 가스 수명 동안, 예컨대, 대략 0.1의 k에 대한 합리적 값이 주어졌을 때 대략 30kPa이 주입될 수 있다. 상기 언급된 플롯은, 예 컨대, 노멀라이징된 가스 수명, k이 0.1 이하일 때, g(k) 및 f(k)는 대략적으로 동일함을 보여준다. 그러므로, 주입 주기의 끝에서 오염물의 농도가 동일한 양의 벌크 및 F2 가스에 대하여 불연속적인 주입 또는 연속적인 주입 중 하나를 사용하여 대략적으로 동일할 수 있다고 결론내릴 수 있다.
이러한 결과는 불연속적인 충진과 연속적인 충진 이 둘 모두의 경우에, 예컨대, 유사한 농도의 오염물을 가지고, 예컨대, 연속적인 충진과의 가스 수명동안, 그리고 불연속적인 충진과의 가스 수명의 끝에서 챔버 가스가 고갈된다는 것을 고려할 때, 놀라운 것이 아니다. 하나의 가스 수명만큼의 오염물을 완전히 배출시키기 위해 필요로 되는 가스의 총량은 대략 동일할 수 있음을 이해할 수 있다.
불연속적인 주입, 및 연속적인 주입을 사용하는 챔버 내의 F2 및 오염물의 레벨의 상기 언급된 분석을 기초로, 본 출원인의 고용인은 (1) 벌크 가스의 충진 속도가, 예컨대, 하나의 가스 수명 기간에서, 한번의 충진 만큼의 벌크 가스를 주입하도록 설정되어 있을 때, 연속적인 충진 동안 주입되는 F2의 총량은 (최초 한번의 챔버 리필을 포함한) 불연속적인 충진 동안 주입되는 총량과 같고, (2) 연속적인 충진, 및 가스 수명 기간 내에서 벌크 가스의 챔버 만큼의 벌크 가스를 주입하도록 설정된 벌크 가스 주입 속도와 함께, 오염물의 레벨은 불연속적인 리필과 함께 가스 수명의 끝에서 도달되는 값보다 작은 값으로 수렴할 것으로 결론지었다. 전형적인 가스 수명과 함께, 오염물의 레벨은 불연속적인 가스 수명의 끝에서의 레벨과 대략적으로 동일하게 수렴하는 것을 볼 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 단일 챔버 및 멀티 챔버 레이저 시스템 내의 레이저 시스템으로 가스를 주입하는 제안된 새로운 방법은 가스 리필 제거("GRE")임을 알 수 있고, 이는 그외에, 오픈 루프 가스 보충, 및/또는 유도(pseudo) 연속 가스 보충이라 불린다. 이것은 예컨대, 가스 보충 하드웨어 내에 대순환 밸브를 가진다면, 대순환 밸브를 통해 주기적 입력, 또는 연속적인 주입에 의해 수행될 수 있고, 그들은 전자처럼 동작하지 않고, 또한 명백하게 후자처럼 동작하지 않는, 연속적인 또는 대략적으로 연속적인 주입 모드로 가스 주입을 컨트롤할 것으로 생각된다.
그러므로, 주기적 주입은 대략 연속적인 것처럼 소량으로 빈번하게 이루어질 것이다. 주입은 플루오르 및 일정양의 가스 혼합물, 예컨대 Kr 및 네온, 또는 Ar 및 네온의 주입일 수 있고, 플루오르의 주기적 주입과 가스 혼합물만(즉, 산재된 주입 내에 플루오르가 없는)의 주입과 함께 산재된 이러한 가스 혼합물의 주입일 것이다. 주입이 완료된 후, 챔버 내의 전체 압력은 그 챔버에 대하여 선택된 전체 압력까지 강하된다. 그렇게 함으로써, 주입이 이루어진 때, 플루오르가 교체됨은 물론, Kr/Ne 또는 Ar/Ne 밸런스가 유지되고, 오염물이 해당 챔버, 즉, 단일 챔버 또는 시드 레이저, 또는 증폭 스테이지 레이저, 예컨대, MO 또는 PA에 대한 전체 가스 압력으로 복귀하기 위한 주입 후의 강하 공정에 의해 제거되며, 여기서, 리필 크기 및 전체 압력은 시드 레이저 챔버에서 증폭 레이저 챔버까지 상이하다.
그 효과는 리필에 대한 필요 사이의 시간을 드라마틱하게 증가시킴으로써 가스 리필에 대한 필요성을 실질적으로 감소시키는 것이고, 또는 제한적으로 이러한 필요성을 제거하는 것이다. 이것은, 예컨대, 오염물 생성 및 플루오르 소비로 인하여, 전압을 가진 출력 펄스 에너지를 유지하는 것이 불가능한 레벨까지 증가하지 않는 충전 전압에 의해, 목격될 수 있다.
시간이 흐름에 따라, 챔버 내의 전체 압력은 위로 조절될 수 있고, 그리고/또는 리필 농도(플러시 율)는 오염물을 더 제거하도록 변경된다. 이것은, 예컨대, 플루오르를 추가시키고, 그 다음, 예컨대, 새로운 원하는 높은 전체 압력 이상까지, 예컨대, Ar 및 Ne의 혼합물, 또는 예컨대, F2, Ar, 및 Ne의 혼함물을 추가시키고, 그 다음 새로운 원하는 더 높은 전체 압력까지 블리드 다운을 수행함으로써, 수행될 수 있고, 그러므로 이 공정에서 오염물이 더 제거된다. 하나 또는 다른 챔버 또는 두 챔버 내의 전체 압력의 최적화는 증폭기 부분, 예컨대, PA가 출력 펄스 에너지의 전압 조절이 영향을 받지 않도록, V≥VMAX인 조건에 도달하는 것을 방지하는 것이 특히 중요하다. 또한 때때로, 플러시 비율은 F2에 대한 희귀/비활성 가스의 상대적 농도를 조절함으로써, 예컨대, 1파트 F2에 대하여 2파트 Ar/Ne부터, 1파트 F2에 대하여 4파트 Ar/Ne까지 변경함으로써, 또는 그들 내에 플루오르 없는 산재된 주입의 횟수를 조절함으로써 조절될 수 있다. 시간이 흐름에 따라 이러한 변화는, 예컨대, 매 1억 샷마다 발생할 수 있고, 가스 최적화("GO")라 불린다. 이들은 전압이 챔버 수명과 본질적으로 동일하지만, 기존 가스 관리에 의한 가스 리필 사이의 대략 100Mshot을 확실히 초과하는 한 기간에 걸쳐 VMAX에 결코 도달하지 않도 록, VMAX에 접근하는 전압 곡선의 경로를 재설정하고 하고자 한다.
전체 압력 및/또는 플러시 율의 이러한 변화는 레이저의 수명에 걸처, 다른 파라미터, 예컨대, V, dE/dV, dV/dshotcount, E, 대역폭 등과 함께 하나의 파라미터의 변화율 또는 레이저 오퍼레이션의 파라미터에 관한 피드백으로부터 결정될 수 있다. 또한, 초기 플러시 율은 주입을 수행하기 위해 기존의 가스 관리 하드웨어의 용량이 주어졌을 때, 플루오르를 보충하고 오염물을 배출하기 위해 플루오르 및 혼합된 가스의 주입을 최적화하도록, 그리고, 멀티 챔버 시스템의 경우에 하한으로서 챔버 각각의 개수 내의 연속적 주입 반복을 수행하도록, 그리고, 상한으로서 주입의 발생으로 인한 dE/dV, 출력 에너지 또는 대역폭과 같은 레이저 파라미터에 대하여 부정적인 영향을 일으키지 않도록 선택될 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 단일 챔버 또는 예시의 투챔버 MOPA 또는 MOPO 시드 레이저 증폭기 레이저 시스템과 같은 멀티 챔버 레이저 시스템을 위한, 가스 컨트롤 시스템은, 예컨대, 코어 알고리즘을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 도 1을 참조하면, 예시의 MOPA 레이저 시스템(30)을 위한 알고리즘을 채용한 레이저 가스 컨트롤러(20)가 예시의 방법으로 도시되어 있다. 주입 기회 사이의 미리 선택된 샷카운트와 비교되는 샷카운트를 기초로 선택된 주입 시퀀스로, 블록(22)에서, 예시의 코어 알고리즘은 현재 발생한 주입 기회가 존재하는지 판단하고, 그 판단을 컨트롤러(28)로 시그널링할 수 있다. 또한, 전압 dtMOPA, 및 MO의 에너지 출력은 예시의 시스템 내의 각각의 챔버, MO 또는 PA에 대한 F2 주 입 크기를 계산하는 F2 소비량 추정 계산기(24)를 포함하는, 예컨대, NAFFA 피드백 컨트롤 루프의 일부를 포함하는 그들 각각의 선택된 기준값과 각각 비교기(34a-c)내에서 비교될 수 있다. 블록(26)에서, F2 주입 크기의 새츄레이션 로우 또는 하이(saturation low and high)가 발생할 수 있다.
또한, 벌크 가스, 예컨대, KrNe 또는 ArNe는, 예컨대, 주입 기회의 시간에 F2의 계산된 양과 함께일 수 있고, 예컨대, F2의 계산된 양이 몇몇 최소 주입량 Injectmin(INJMIN)보다 크든 작든 관계없이, 각각의 챔버에 대한 각각의 주입 기회에서 각각의 챔버로 항상 주입되도록 선택될 수 있다.
지금부터 도 2를 참조하면, 오픈 루프 주입 컨트롤러(40)는, 예컨대, 선택된 시간(또는 샷 카운트)과 비교기(42) 내에서 비교되는 몇몇 시간(또는 샷카운트 또는 이둘 모두)의 경과를 기초로 (도 1에 도시된) 각각의 챔버(30)에 대한 주입 기회의 발생을 결정할 수 있고, 컨트롤러(46)에 주입 기회 신호를 제공한다. 블록(44)에서 로우 또는 하이 새츄레이팅되는 F2의 미리선택된 양, 예컨대, F2의 패시브 또는 오픈 루프 양은 각각의 주입 기회에서, 선택된 양의 벌크 가스와 함께 각각의 챔버로 주입되거나, 또는 몇몇 주입 기회에서 벌크 가스만 주입될 수 있고, 선택된 양의 F2와의 혼합은 선택된 간격, 예컨대, 3번째 또는 4번째 주입 기회마다 발생할 수 있다. 도 2의 시스템은, 그들이 동시에 발생하도록, 그리고/또는 두 벌크 가스 주입 크기가 각각의 이러한 주입 기회에 대하여 ArF/KrF 주입의 원하는 전 체량에 도달하도록 합해질 수 있거나, 벌크 가스가, 예컨대, 각각의 개별 주입 기회에서 피드백 컨트롤러(20) 또는 오픈 루프/패시브 컨트롤러(30)에 의해 주입될 수 있도록, 예컨대, 각각의 챔버에 대하여 동일한 주입 기회 결정을 사용할 수 있다.
예컨대, 오픈 루프 또는 패시브 F2 주입에서 KrNe/ArNe 벌크 가스 주입의 크기는 고정적일 수 있고, 예컨대, 대략 1kPa로의 F2의 주입과 함께 현재 사용된 대략 2kPa 벌크 가스 주입에 비하여 클 수 있다(예컨대, 1:6.3kPa 내지 1:9kPa F2:ArF/KrF). 주입 주기(주입 기회 사이의 시간/샷)는 최소 가스 리프레시 율(kPa/Mshot) 또는 일정 범위의 원하는 리플레시 율 내의 리플레시 율, 예컨대, RATErefleshMIN-RATErefleshMAX을 산출하도록 선택될 수 있다. F2 주입 크기는, 예컨대, 원래의 사전혼합 리필 농도(1:9)와 동일한 임의의 주입 상에 최소 F2-ArNe(KrNe)와 함께, 예컨대, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 로우 새츄레이팅 및 하이 새츄레이팅될 수 있다. 다른 가능한 실시예는 다른 비율, 예컨대, 상기 언급된 이유로 1:6.9를 사용할 수 있다.
또한, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 순수한 패시브 주입은 예컨대, 패시브 소비 알고리즘(Passive Consumption Algorithm)에 따라 오픈 루프와 유사하게 다루어질 수 있고, 예컨대, 패시브 소비 알고리즘은 본질적으로, 예컨대, 레이저가 방전하지 않는 동안 누적하는 고정된 시간 기간에서 F2-ArNe(KrNe) 비율을 가지고, 고정된 크기를 주입하는, 멀티 챔버 레이저 시스템에 대하여 현재 사용되는 NAFFA, 및 단일 챔버 레이저 시스템에 대하여 AFI2일 수 있다. F2의 고정된 양은, 예컨대, F2 소비가 챔버 수명에 걸쳐 감소할 수 있는 도 13의 예에 도시된 바와 같이, 가스 소비의 실험적으로 결정된 장기간 변화의 기존의 룩업 테이블을 사용하여 챔버 수명에 걸쳐 변할 수 있다. 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 옵션의/구성가능한 피처일 수 있는, 유사한 이유로 챔버 수명에 걸쳐, 주입 비율은 물론 속도를 변경할 수 있는 능력을 포함하는 것이 필수적일 수 있다.
상기 서술된 바와 같이, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 요구되는 벌크 가스(ArNe, KrNe) 리플레시 율과 같은 것은 오염 속도, 예컨대, 최대 오염 속도, F2 소비율, 예컨대, 최대 F2 소비율, 알고리즘이 (예컨대, 500,000,000shots 초과의) 매우 긴 가스 수명 동안의 큰 변화를 처리할 것인지 여부를 고려하기 위해 수행될 필요가 있는 것, 및 가스 수명이, 예컨대, 변동이 그렇게 나타난다면, 매 주입마다 주입구 측정(inject orifice measurement)을 종료하고 갱신하는지 탐지하기 위해 수행될 수 있는 것과 같은 요소들로부터 결정될 수 있다. 상기 서술된 바와 같이, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 플러시 율은 충분히 높고, 예컨대, 예시의 레이저에 대하여, 1:6.7-1:9 F2:벌크 가스이고, 상기 서술된 경계 및 범위에 속하며, 아마도 또한 F2 주입량의 변화를 피드백하고, 또는, 아마도 소비량 추정 피드백에 의해 지시되지 않는다면, 몇몇 선택된 주입 기회에서 0 F2 주입되고, 충분한 플러싱 및 F2 주입은 F2 및 오염물 모두에 대 하여 유효한 정상 상태를 야기할 수 있다. 충분히 높게 유지되는 정상 상태 F2, 및 충분히 낮게 유지되는 정상 상태 오염물과 더불어, 리필을 수행할 필요가 있게 하는 가스 수명을 연장할 수 있고, 적어도 훨씬 덜 빈번하게, 예컨대, 100M가 아니라, 리필간 수십억 샷마다 리필을 수행하게 할 수 있다.
예를 들어, 예컨대, NAFFA와 같은 피드백 컨트롤 시스템과 함께, 예컨대, 고정 주입 모드를 사용하는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 멀티 챔버 시스템 내의 모든 챔버, 예컨대, 예시의 MOPA 또는 MOPO 배열인 두 챔버에 대하여 동일할 수 있는 바람직한 전체 가스 플러시 율을 달성하기 위해 선택된, 예컨대, 주입의 크기 및 빈도를 가지고, 예컨대, 대략적으로 통상적인 리필 농도(F2:ArNe=1:9)로, 또는 상기 서술된 바와 같이 선택된, 주입의 훨씬 더 낮은 벌크 가스 퍼센트로 주기적으로 주입할 수 있고, 본 출원인은 듀티 사이클 또는 타겟 출력 에너지의 크고 빈번한 변동과 같은 스트레스를 주는 방전 패턴 하에서도, 적어도 십억 샷 이상의 가스 수명을 증명하였다. 이것은 출원인이 밝혀낸 바와 같이, 이러한 주입 동안 다른 레이저 오퍼레이팅 파라미터가 사양을 벗어나게 하지 않고 허용된 주입의 크기에서 상기 언급된 제약 내에서, 수행될 수 있다. 그러므로, 예컨대, 주입동안 dE/dV 및/또는 에너지의 변화는 가스 상태가 주입이 임의의 큰 디스터번스를 발생시키지 않도록, 사전혼합 주입 농도에 가까운 레벨에 도달/유지됨으로 인해, 주기적인 오염물의 플러싱에 적어도 일부분 기여한다고 생각하는 사양을 충족시킬 수 있는 것으로 도시되었다. 이것은 종래의 주입 컨트롤 시스템, 예컨대, 전형적으로 주입의 농도와 매우 상이한 농도인 가스를 담고 있는 챔버로 주입함으로써 큰 디스터번스를 일으키는 단독의 NAFFA와 대조적일 수 있다.
본 출원인은, 예컨대, 증폭기 레이저 부의 레이저 챔버를 교체한 후, 예컨대, 17Bshots 후, 그 후 오픈 루프 플러싱이 반복적으로 실패함을 관찰하였다. 이것은 상이한 내부 찌꺼기 관리, 및 전극 구조를 가진, 새로운 PA 내의 크게 증가된 F2 소비율로 인하여 발생된 것으로 생각된다. 그 다음, F2 농도 및 변화율이, 도 13에 도시된 바와 같이, 측정되었다. NAFFA를 수행하는 다른 XLA 레이저의 F2 소비율의 추정값이 또한 수행되었다. 예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이, 추정값을 얻는데 있어서, (예컨대, F2 모니터 판독을 노멀라이징하기 위해) 리필=0.1% F2 농도인 것으로 가정하였다. 각각의 측정값은, 예컨대, 1+Mshot 떨어진 적어도 5개의 F2 리딩의 선형 피트(linear fit)를 반영하고, 각각의 F2 리딩(reading)은 3개의 개별 샘플로 구성된다.
도 14는 F2 소비율이 가스 상태에 어떻게 영향을 주는지를 도시한다. 전체 플러시 율은, 예컨대, 1:9 F2:벌크 가스의, 사전혼합/리필 가스 성분 비를 사용한다. 도 14는, 예컨대, 7kPa(라인 80)부터, 8kPa(라인 82), 9kPa(라인 84), 10kPa(라인 86), 11kPa(라인 88), 12kPa(라인 90), 및 13kPa(라인 92)까지 주입 플러시 양을 증가시키는 것을 도시하고, 소비율이 선형적으로 감소함을 보여준다.
본 출원인은 오픈 루프 플러싱이, 예컨대, 도 13에 나타난 바와 같이, 다른 오퍼레이팅 파라미터, 예컨대, 듀티 사이클에 의존하는 높은 F2 소비율을 가질 수 있는 새로운 챔버인 경우에, 수용가능한 가스 농도를 유지하는데 실패할 수 있다고 판단하였다. 듀티 사이클이 비교적 높은 레벨, 예컨대, 50% 이상일 때 더 많은 플러싱이 필요할 수 있다. 그러나, 더 낮은 듀티 사이클이 리필 제거를 달성하기 위해, 필요로되는 주입 율, 예컨대, 25kPa/Mshot으로의 플러싱을 가능하게 할 수 있다. 본 출원인은 또한 오픈 루프 플러싱이 항상 예측가능한 가스 상태를 산출할 수 없거나, 이에 관하여 또한 예측가능한 성능 파라미터를 산출할 수 없음을 알게 되었다.
그러나, 리필 제거는, 예컨대, 사전혼합 리필 농도 주입을 가진 오픈 루프 플러싱을 사용하는 것은 몇몇 챔버 내의 몇몇 상태 하에서 상기 언급된 몇몇 제한을 가질 수 있다는 점에도 불구하고, 효과가 있는 것으로 증명되었다. 오픈 루프 사전혼합 리필 농도의 주입된 가스와 함께 플러싱 오염물은 가스 수명 연장에 있어서 적어도 하나의 요소인 것으로 나타난다. 정확하거나 심지어 대략적인 오염 속도에 대한 불확실성, 및, 예컨대, 챔버 수명에 걸친 변화가 플러싱을 위해 필요로 되는 리필 속도에 대한 불확실성을 야기할 수 있지만, 본 출원인은 리필 제거가 비교적 높은 F2 소비율과 함께일지라도 가능하다고 생각한다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은, 예컨대, 무슨일이 있든지 매 주입 기회마다 규칙적으로 벌크 가스, 예컨대, ArNe로 챔버를 플러싱하고, 그리고 각각의 오픈 루프 주입 기회에 F2가 주입되지 않거나, 또는 그 양을 증가시키기 위해 피드백 루프 결정없이, 각각의 주입 기회에서 주입되는 최소 F2 주입량이 고려될 수 있는 F2의 선택된 오픈 루프 주입에 추가된 피드백 컨트롤과 함께, 주입할 F2의 양을 결정하기 위해, 예컨대, NAFFA와 같은 시스템을 사용하여 피드백 컨트롤를 허용하는 것을 포함하는 F2에 대한 벌크 가스의 비교적 높은 비율을 사용할 것은 제안한다. 또한, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 본 시스템은, 예컨대, 레이저 시스템이 방전하지 않는 동안 경과된 시간을 기초로, 패시브 소비량을 추정할 수 있는 NAFFA와 같은 피드백 컨트롤 시스템의 컨트롤 하에서, 예컨대, 레이저 시스템이 방전하지 않을 때 F2 소비량에 대하여 계산하기 위해 패시브 주입을 사용하는 것을 제공할 수 있다.
그러므로, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 본 시스템은 샷의 선택된 횟수마다, 또는 예컨대, 몇몇 경과된 시간마다, 또는 이 둘의 조합마다, 예컨대, 선택된 리필 농도로 주입을 제공할 수 있고, 그로인해 오염물 플러싱을 포싱할 수 있다. 그러나, 또한, 본 시스템은, 예컨대, 변하는 F2 소비량을 보상하기 위해, 필요하다면 F2 주입율을 증가시킬 수 있다. 이러한 레귤러 플러싱은, 예컨대, 가스 상태를 안정시키고, 가스 수명을 크게 연장시킬 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, F2 소비율은 챔버 수명에 걸처 5x 이상 변할 수 있기 때문에, 매우 높은 소비율은 오픈 루프 플러싱에 의해서만 실제로 다루어질 수 없음을 알 수 있다. 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 피드백 루프, 예컨대, NAFFA에 의해 조절되는, 오픈 루프 주입은 낮은 소비율의 챔버에서 높 은 소비율의 챔버까지 우수한 성능을 제공할 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 본 시스템은, 예컨대, 장기간 동안 엑시머 레이저 방전 가스의 상태를 안정화할 수 있고, 예컨대, 완전 챔버 가스 교체에 대한 필요성을 감소시키거나 완전히 차단할 수 있고, 그러므로, 또한 예컨대, 완전 가스 교체를 위해 필수적인 레이저 사용불가능성, 및 주입시 포토리소그래피의 레이저 동작을 차단하는 몇몇 경우를 줄일 수 있다. 하나의 실시예의 이러한 형태에 따라, 주어진 농도의 할로겐 가스(전형적으로 F2) 및 벌크 또는 완충 가스(전형적으로 아르곤-네온 또는 크립톤-네온)로 빈번한 인터벌로, 소량의 레이저 가스를 규칙적으로 교체한다. 교체의 양은 중요 레이저 파라미터를 과도하게 방해하지 않도록 충분히 작고, 가스가 연속적인 장기간 동작 동안 수용가능한 정상 상태에 도달하도록 충분히 빈번하다. 또한, 온라인 가스 최적화는 가스 리필에 대한 필요를 더 지연시키기 위해 레이저 오퍼레이팅 파라미터, 예컨대, 전체 챔버 압력을 다이나믹하게 조절하기 위해 포함될 수 있다. 조절의 크기는 온라인 가스 최적화로부터 결정될 수 있고, 실제적인 조절은 다음의 후속한 소량의 가스 주입 교체 동안 이루어질 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 레이저 시스템, 예컨대, 멀티 챔버 레이저 시스템, 예컨대, 본 출원인의 양수인에 의해 제조되고 판매되는 타입의 XLA 200 레이저 상의 레이저 오퍼레이팅 파라미터, 예컨대, dE/dV, 및 유효 에너지에 대한 큰 가스 주입의 영향을 결정하기 위해 실험하였다. 본 명세어세 서술된 바와 같이, 큰 주입은 레이저 시스템 동작 수명에 걸쳐 완전 챔버 가스 리필 사이의 시간을 급격하게 줄이거나, 본질적으로 제거하고자 하는 가스 컨트롤 알고리즘의 일부이다. 본 출원인의 양수인은 레이저 가스 컨트롤 시스템이 예컨대, 초기 충진과 동일하거나 거의 동일한 상대적인 F2와 벌크 가스(XLA에 대하여 ArNe) 농도로, 빈번하고 비교적 큰 가스 주입을 수행함에 의해, 큰 레이저 챔버 주입 리필 농도 주입 또는 일정한 플러시 모드 주입이라 칭하였다. 이것은 오염물을 밖으로 플러싱하는 것을 유효화하고, 이전 가스 컨트롤 알고리즘보다 더 일정하게 F2 농도를 유지하는 것으로 볼 수 있다. 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 챔버를 통해 흐르는충분한 레벨의 네트 가스를 달성하기 위해, 예컨대, 주입의 크기는 레이저 포토리소그래피 DUV 광원에 대한, 엄격한 사양, 예컨대, 이러한 사양에 의해 허용된 것보다 더 높을 수 있는 dE/dV 및 (유효) 에너지에 따르는 레이저 오퍼레이팅 파라미터의 변화를 일으킬 수 있는 이전에 전형적으로 수용가능한 것으로 간주되었던 것보다 유의미하게 더 클 수 있다.
그러므로, 본 출원인은 다양한 주입 크기에 대하여, 예컨대, dE/dV 및 유효 에너지의 변화를 특별하게 특정하는, 예컨대, 소위 일정한 플러시 모드 하에서, 이러한 효과를 측정하기 위한 실험을 수행하였다. 예컨대, dE/dV가 비교적 신속하게 추정될 수 있도록, 예컨대, 노멀 dE/dV 추정기를 조절함으로써, 본 시스템은, 예컨대, 주입으로 인한 "고속의" 행동 변화를 캡쳐하도록 만들어질 수 있다. MO:38kPa F2/380kPa 전체압, PA:28kPa F2/280kPa 전체압의 초기 충진은 이러한 실험을 위해 사용될 수 있고, 예컨대, 레이저는, 예컨대, 500,000샷 동안 일정한 75% 듀티 사이클(4000Hz 반복율, 1200 버스트 카운트, 0.1초 버스트 인터벌)로 방전될 수 있다. 그 다음, 레이저는 열 과도현상(transient)이 쇠퇴할 수 있게 하도록 90초 동안, 두개의 반복률, 예컨대, 3000Hz 또는 800Hz 중 하나로 연속 모드로 방전될 수 있다. 그 다음, 주입은 그 반복율을 유지하면서 개시될 수 있다.
주입(F2 및 벌크 가스 모두)의 크기는 테스트 스케쥴에 의해 결정될 수 있다. 주입 동안, 예컨데, 레이저 전압, 에너지, dE/dV 타이밍, 대역폭 및 다른 관련 파라미터의 데이터가 수집될 수 있고, 챔버 가스 온도 및 압력은 대략 10Hz로 로깅될 수 있다. 주입 후, 레이저는 다른 500,000 샷 동안 75% 듀티사이클의 버스트 모드로 복귀될 수 있고, 이 시퀀스는 (예컨대, 동일하거나 상이한 연속적인 반복률, 및 스케쥴에 의해 결정된 주입크기와 함께) 반복될 수 있다.
어떠한 레이저 오퍼레이팅 조건, 예컨대, 실제로 일정한 플러시 모드의 동작을 적절하게 에뮬레이팅하기 위해, 스케쥴은 예컨대, 각각의 챔버에 대하여, 4번의 다른 크기의 주입 사이에, 예컨대, 리필 농도로 8번의 큰 주입을 포함하도록 선택될 수 있다. 즉, 예컨대, 1.1kPa F2 및 9kPa ArNe의 주입은, 예컨대, 이러한 사이클이 한번씩 반복되어 투챔버(시드/증폭기) 레이저 시스템에서 각각의 챔버에 대하여 발생한다. 이러한 대표적인 주입 스케쥴에 따라, 예컨대, 각각의 주입 사이에, 레이저는 75% 듀티 사이클로 방전하도록 될 수 있다. 레이저 가스 방전 반복율(출력 광 펄스 반복율)은 선택된 시간 기간, 예컨대, 주입 전 90초동안 3000Hz 또는 800Hz와 같은 선택된 값으로 유지될 수 있고, 주입은 주어진 반복율로 발생한다.
실험 후, 스트리밍 데이터는 각각의 주입 동안 dE/dV, 및 유효 에너지의 변화를 계산하도록 프로세싱될 수 있다. 그 결과는 아래의 표 1에 나타나 있다. 또한, 스트리밍 dE/dV, 유효 에너지, 및 대역폭 데이터는 이러한 데이터 세트에 걸쳐 평균된 각각의 데이터 세트 내의 동일한 샷에서의 데이터로 앙상블 평균될 수 있고, 평균 샷 히스토리를 산출하고, 예컨대, 앙상블 최소값 및 최대값 또한 정의된다. 이러한 앙상블 평균은 각각의 주입 크기, 반복율, 및 챔버에 대한 것일 수 있다. 또한, 앙상블 최소값 및 앙상블 최대값이 계산되고 플로팅될 수 있다. 이러한 결과는 최대값을 나타내는 윗 대역, 중간값을 나타내는 중간 대역, 및 최소값을 나타나는 아래 대역과 함께, 예컨대, 3000Hz로 동작하는, 예컨대, MO로의 이러한 대략적인 10kPa 주입을 위한 dE/dV, 유효 출력 에너지 및 e95 대역폭의 변화에 대하여, 도 19에 도시된 바와 같이, 각각의 타입에 대한 인벨로프 및 평균을 형성할 수 있다. 도 19 및 20의 차트는 다수의 주입을 거친 평균을 나타낸다. 도 19A-C, 및 20A-C는 주입이 시작되고 끝나는 곳을 나타냄은 물론, 임의의 가능한 엄격한 사양 제한, 윗 라인 및 아래 라인, 즉 0과 200초 사이를 나타낸다.
나타난 이러한 실험적 결과, 예컨대, 예측가능하고 비교적 일정한 가스 상태를 보장하기 위해, 도 21A-C는 실험 전체의 전체 전압, 대역폭, 및 에너지를 도시한다. 이 값은 실험 전체에 걸쳐 약간씩 변하는 것을 볼 수 있는데, 이는 실험이 실제적으로 일정한 플러시 모드를 달성할 수 없으므로 인한 것일 수 있으나, 결국, 예컨대, 주입 크기가 실험동안 약간 변하므로, 하나로 어림할 수 있고, 단지 비교 적 큰, 예컨대, 1.1:9 주입이 적절한 농도였던 것으로 생각된다. 또한, 본 출원인은 벌크 가스, 예컨대, ArNe만의 주입이 마주친 분열된 소프트웨어 제약을 가질 수 있어, 예컨대, 실제적인 일정한 플러시 모드보다 다소 더 기울어지게(F2에서 더 낮게) 밝혀진 가스의 전체 농도가 달성할 수 있어야 함을 알게 되었다. 그러나, 이러한 실험적 결과는 결과적인 dE/dV 및 유효 에너지 변화 데이터 내에 대응하는 경향이 없는 것으로 나타나므로, 유효하다.
Figure 112009055204515-PCT00037
본 출원인은 주입이, 매우 큰 주입일지라도, dE/dV가 임의의 환경하에서 사양을 위반하게 해서는 안된다고 생각한다. 이것은 본 시스템이 에너지 컨트롤러에 과다한 디스럽션을 일으키지 않고 큰 주입을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 주입 동안 에너지의 유효한 변화가 오해될 수 있거나, 적어도 지나치게 보수적인 관점의 데이터일 수 있는 사양을 때때로 위반할 수도 있다고 생각된다. 예를 들어, 도 17은 주입 시작 전에도(즉, 레이저가 본질적으로 정지한, 3000Hz로의 연속 모드로 방전하는), 최악의 경우의 에너지 변화는 몇몇 포인트에서 사양을 위반함을 보여주지만, 이것이 성능을 평가하는 유효한 방법이 아닌 것으로 생각된다. 인벨로프의 중간을 지나는 라인에 도시된, 앙상블 평균 값은 실제 성능의 훨씬 더 우수한 지시자인 것으로 볼 수 있다. 성능을 경가하기 위해 이러한 수량을 사용하여, 유효 에너지 변화 또한 모든 주입에 대한 사양 내에 잘 있는 것으로 나타난다. 그러나, 또한 앙상블 평균은 아웃라이어의 효과, 또는 주입과 주입 사이에 그 외 큰변화의 약간의 위상 지연을 가릴 수 있다. 그러므로, 대안의 방법은 주입동안 유효 에너지 변화를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 전압 데이터를 "평탄화(smooth)"하는 일반적인 방법은 이동 평균 또는 버스트 평균을 사용하는 것이다. 이러한 데이터에서, 버스트가 존재하지 않으면(즉, 방전이 연속적인 모드라면), 이동 평균을 수행하기 위해 적절한 윈도우 크기를 대안으로 선택할 수 있다. 본 출원인은 매우 보수적인 크기가, 예컨대, 본 출원인의 XLA360 레이저 시스템 사양에 대하여 특정된 최소 윈도우 크기를 기초로, 대략 40샷이라고 생각한다. 이것은 800Hz에서 관측가능하도록 250ms의 단위로 발생하는 변화를 허용할 수 있다. 본 출원인이, 가스 주입이 2 내지 10초(또는 그 이상)의 기간에 걸쳐 발생하기 때문에, 충분할 것으로 생각하는 3000Hz에서, 심지어 더 빠른 변화가 관찰될 것이다.
전압을 평균을 구하기 위해 40 샷 이동 윈도우를 사용하고, 유효 에너지 변화를 재계산함으로써, 표 1의 통계는 표 2에 도시된 대안의 결과를 산출한다. 최대값은 대부분의 경우에 여전히 사양 위에 남아있으나, 평균 값은 (비록 몇몇은 경계선에 있긴 하지만) 모두 사양 내에 존재한다. 그러므로, 앙상블 평균은 임의의 그로스(gross) 효과를 가리지 않으며, 유효한 분석이다.
Figure 112009055204515-PCT00038
dE/dV, 유효 에너지, 및 대역폭의 변화는 일정 범위의 주입 크기에 대하여 주입 동안 검사되었고, 특히, 매우 큰 주입이 검사되었다(1.1kPa F2+9.0kPa 벌크 가스). 이 데이터는 매우 큰 주입조차도 dE/dV, 또는 유효 에너지의 변화가 예시의 사양을 위반하게 하지 않을 것임을 보여준다.
상기 서술된 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 방법 및 장치들이 포토리소그래피에 사용되는 엑시머 레이저, 예컨대, 협대역 가스방전 엑시머 레이저에서 가스 성분 컨트롤을 위해 개시되었고, 여기서 가스 성분은 오리지널의 최적화된 사전혼합 구성성분으로 또는 그 부근으로 유지되고, 플루오르를 보충함과 동시에 챔버로부터 오염물을 포함한 가스를 플러싱함으로써, 예컨대, 할로겐 가스(전형적으로 플루오르)와 완충 가스의 혼합물(전형적으로 아르곤 희귀 가스 및 네온 완충 가스, 또는 크립톤 희귀 가스 및 네온 완충 가스)을 포함한 소량의 챔버 가스를 챔버로 균일하고 빈번하게 주입함으로써, 엄격하게 컨트롤되는 레이저 시스템 출력 오퍼레이팅 파라미터를 유지한다. 이러한 소량 가스 교체 기능은 고정된 레이저 펄스의 개수(레이저가 방전 중일 때), 또는 고정된 시간의 크기(레이저가 방전 중이 아닐 때), 또는 이 둘의 조합으로 규일정하게 수행될 수 있다. 각각의 가스 교체 주입에 사용되는 완충 가스 또는 희귀 가스/완충 가스의 양은 비교적 긴시간/펄스의 개수에 걸쳐 동일하게 유지할 수 있고, 주입 베이시스에 의한 주입 상의 가스 컨트롤 시스템에 의해 컨트롤되지 않는다. 각각의 가스 교체 기능에 사용되는 할로겐 가스의 양은, 예컨대, 장기간 동안 레이저 오퍼레이팅 입력/출력 파라미터의 일정한 변화를 고려하기 위한 장기간 베이시스, 또는 입력 베이시스에 의한 주입 상의 하나 이상의 레이저 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터를 기초로 하는 직접 피드백 루프, 또는 이 둘의 조합 중 하나 내의 레이저 오퍼레이팅 신호를 기초로 변할 수 있다.
사용될 수 있는 예시의 레이저 시스템 입력/출력 오퍼레이팅 파라미터는 측정된 레이저 광 대역폭, 광 에너지, 방전 전압, 또는 멀티-챔버 레이저 시스템의 챔버간 방전 딜레이의 대표적인 값을 포함하고, 이 값들은 다른 레이저 오퍼레이팅 상태, 예컨대, 출력 에너지 및/또는 듀티 사이클에 대하여 노멀라이징될 수 있고, 레이저 가스 내의 할로겐 농도의 변화의 지시자인 것으로 간주될 수 있다. 이러한 신호가 원하는 레벨, 예컨대, 선택된 기준값, 예컨대, VREF, EMOREF, E95REF, 또는 dtMOPAREF과 상이할 때, 필요한 할로겐의 크기의 추정값이 계산되고, 주어진 챔버에 대한 주입 기회 동안 주입될 수 있고, 예컨대, 본 명세서 및 하나 이상의 상기 참조된 특허 및 계류중인 특허출원에 서술된 멀티-챔버 레이저 또는 단일 챔버 레이 저에 대하여 상기 참조된 "멀티-챔버 엑시머 또는 분자 플루오르 가스 방전 레이저 플루오르 주입 컨트롤"이란 제목의 동시계류중인 출원번호 제10/953,100호에 서술된 바와 같은 가스 보충 기능이 수행될 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 가스 보충은 상기 서술된 바와 같이, 예컨대, 레이저 오퍼레이션이 시작된 후, 예컨대, 설치 및, 최초의 가스 충진, 및 아마도 또한 생산 오퍼레이션을 시작하기 전, 및/또는 몇몇 최초의 주입 홀드-오프 기간 몇몇 초기 테스팅 후, 예컨대, 매 주입 기회마다, 즉, 선택된 시간 기간 또는 가스 방전(샷) 횟수마다, 또는 이 둘의 조합으로 수행될 수 있다. 이러한 주입은 주입이 할로겐 소비량의 몇몇 피드백 추정값을 기초로 주입 기회 시 필요로 될 수 있는, 예컨대, 임의의 계산된 할로겐의 추정된 소비량에 무관할 수 있다. 각각의 보충에서 완충 가스/희귀 가스의 양 또한 고정될 수 있다. 각각의 주입 기회에서 주입되는 할로겐의 고정된 양은 주입 기회마다 변경될 수 있다, 즉, 보충 기능의 일부로서, 몇몇 주입에 대해서는 고정된 양이지만, 다른 주입에 대해서는 0일 수 있다. 즉, 할로겐은, 몇몇 고정된 양으로, 매 4번째 주입마다 주입될 수 있고, 또는 동일한 전체 할로겐(예컨대, 플루오르) 보충 비율을 위해 각각의 주입에서 주입되는 양의 1/4일 수 있다.
다양한 유도된 신호 및 알고리즘을 사용하여, 예컨대, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 가스 수명의 끝을 예측할 수 있고, 리필이 필요로 될 때를 다이나믹하게 판정할 수 있다. 리소그래피 사용자의 펄스 사용 패턴을 기초로, 미리 정해진, 비교적 고정된 리필 스케줄과 같은, 단순하고 보수적인 리필 스 케줄을 따르는 것보다는, 리필간 가스 수명을 연장할 수 있다. 본 출원인은 실험을 통해 유의미하게 더 긴 가스 수명이, 예컨대, 표준 가스 컨트롤 알고리즘과 연결된 가스 수명 예측기를 사용하여 달성될 수 있다고 판단하였다.
최근 증가된 가스 컨트롤 알고리즘은 진보된 가스 보충 방법 및 더 높은 성능의 추정기를 통해 가스 수명의 수배의 연장을 증명하였다. 또한, 최신의 가스 알고리즘 개발과 가스 수명 예측기를 연결하는 것은 가스 관리의 발전에 있어서 후속의 다수의 단계를 제공할 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 가스 보충은 광원이 계속 동작하면서, 예컨대, 광 특성이 사양 내에서 유지됨을 보장하기 위한, 제약에 따를 수 있는, 주입이라 불리는, 부분적 보충일 수 있다. 대안으로서, 종래에 사용된 바와 같은, 레이저가 방전하지 않는 동안 모든 챔버 가스가 교체되는 리필이라 불리는 완전 보충이 채용된다. 상기 언급된 리필은 광원과 스캐너 오퍼레이션에 모두 큰 디스럽션을 도입하기 때문에 최소화 되어야 한다. 이러한 리필 보충 동안, 이전 가스 수명 동안 발생된 대부분의 오염물을 포함하여, 모든 할로겐은 챔버로부터 진공 펌핑되어야 한다. 그 다음, 신선한 할로겐 가스가 챔버 내에 초기의 시작의 프리-믹스를 재설정하기 위해 벌크 가스와 함께 챔버로 도입되고, 레이저 효율은 그것의 기준선으로 거의 완전히 복귀한다. 그러나, 전체 챔버의 가스를 교환하는 것의 단점은 진공이 본질적으로 발생하고, 지수형 시간 곡선 및 임의의 주어진 양의 가스를 제거하기 위한 시간이 할로겐 가스 부분 압력을 0 또는 대략 0으로 감소시키는 공정을 매우 시간 소비적으로 만드는 시간과 함께 증가한다는 것이다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 보충 시간을 줄이는 하나의 유망한 방법은, 예컨대, 부분적 리필만 수행함으로써, 이루어질 수 있다. 각각의 시간에 전체 챔버의 가스의 일부를 교환하는 것은 광원의 중단시간 및 관련된 정지시간을 유의미하게 감소시킴과 동시에, 예컨대, 유의미한 양의 오염물의 제거하는, 특히 보충이 스캐너 정지를 필요로 하지 않는다는 이점을 제공할 수 있다. 실제로, 어떠한 레이저 성능 파라미터가 이러한 부분적 리필 동안 사양 내에서 유지될 수 있다면, 광원을 정지시킬 필요가 없으므로, 중단시간이 존재하지 않는다. 또한, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 부분적 리필이 완전한 리필보다 더 높은, 몇몇 레벨의 챔버내 남은 오염물을 남겨둘 수 있으므로, 부분적 리필은, 예컨대, 연관된 효율 손실을 통해 수용할 수 없는 전압 상승을 피할만큼 충분히 빈번하게 발생해야 한다. 주입, 또는 부분 리필, 및 매우 드물게 완전한 리필을 트리거하는 컨트롤 알고리즘의 사용에도 불구하고, 본 출원인은 전체 광원 정지시간은 유의미하게 감소될 것으로 생각한다.
전통적으로, 가스 컨트롤 알고리즘의 주된 목적은 할로겐 가스 농도가 대역폭, 방전 전압 효율, 및 에너지 안정도를 포함하는 레이저 성능 파라미터에 영향을 미치기 때문에 중요한 방전 챔버 내의 할로겐 가스 농도의 기준 안정도를 제공하는 것이였다. 도 19는 할로겐 가스(예컨대, F2/ArNe) 농도가, 예컨대, 전형적인 예시의 MOPA 구성 상의 MO 챔버 내에서 조절될 때, 예컨대, 레이저를 빠져나가는 광의 E95 대역폭이 어떻게 변하는지를 보여준다. 사이머 XLA 플랫폼(MOPA 시스템) 내의 MO 챔버 응답은, 예컨대, 사이머 ELS-7010 플랫폼의 단일 챔버 응답과 유사함을 볼 수 있다. 레이저가 방전 중일 때, 상기 서술한 바와 같이, 플루오르가 고갈되고, 현 세대의 가스 컨트롤 알고리즘은 챔버로 주입되는 플루오르의 비율 및 크기를 어떠한 기준 특성(예컨대, 대역폭, 방전 전압 효율, 및 에너지 안정도)이 모두 사양 내에 유지하도록 조절한다. 예컨대, 하나 이상의 상기 언급된 특허/계류중인 특허 출원에 서술된 바와 같은 이러한 현 세대의 컨트롤 알고리즘과 함께, 예컨대, 전압, MO 및 PA 에너지, 전압 방전 효율, MO와 PA 사이의 커뮤테이션(commutation) 시간차, E95 대역폭, 펄스 듀티 사이클, 및 MO 및 PA 챔버 압력, 및 온도 신호를 포함하는, 예컨대, 레이저 신호의 세트는 신호 프로세서를 통해, 그리고 예시적인 MO 및 PA 챔버, 또는 이러한 가스 시스템인 단일 챔버 내의 F2 농도를 예측하기 위한 2개의 추정기로 라우팅될 수 있다. F2 농도 정보의 변화는 주요 레이저 기준 성능 특성이 사양 내로 유지되도록, 적절한 F2 농도를 회복하기 위해, MO 및 PA 챔버로 F2/ArNe 주입의 비율 및 크기를 결정하는 컨트롤 알고리즘으로 공급된다.
이러한 기준 특성의 안정성은 다른 레이저 컨트롤 알고리즘 및 액츄에이터가 특정의 레이저 속성의 성능을 최적화하는 것을 가능하게한다. 예를 들어, E95 대역폭은 기준 안정성이 가스 컨트롤 알고리즘을 사용하여 달성된 후 다른 액츄에이터를 사용하여 조절될 수 있다. 그러나, 현 세대의 가스 컨트롤 알고리즘은 고정된 가스 농도를 유지할 수 있을 뿐이므로, 기준 특성은 유한한 기간, 예컨대, 누적된 오염물 레벨이 리필에 의해 개선될 수 있을 때까지의 기간 동안 안정하다. 오 염물 억제 기술의 임의의 추가없이, F2 농도 컨트롤 알고리즘만이 마치 F2 농도의 감소인 것처럼 증가하는 오염물에 반응할 수 있다. 본질적으로 F2 추정기는 오염물 레벨의 증가와 F2 농도 레벨의 감소 사이의 효과의 차이를 관찰할 수 없다.
도 24는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 리필이 필요할 때까지의 샷의 예측을 도시한다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른, 기준 F2 농도 안정화 및 부분 리필 기술 모두를 채용하고, 예컨대, 성능 파라미터를 사양 내로 유지하면서, 레이저가 방전을 지속하게 할 수 있는 컨트롤 알고리즘은 유의미하게 증가된 가스 수명 용량을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 도 23은 이러한 컴비네이션 컨트롤러(250)의 예를 개략적인 블록 다이어그램 형태로 도시한다. 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 기존의 F2 농도 컨트롤 알고리즘(252) 및 오염물 컨트롤 알고리즘(254)의 병렬화가 채용될 수 있다. 이러한 두 컨트롤 알고리즘(252, 254)은, 예컨대,전체 할로겐 가스 보충, 즉 완전 리필이 필요하기 전에 매우 긴 광원 오퍼레이션의 전체적인 목적을 달성하기 위해 나란히 동작할 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라, 두 추정기(258)는, 예컨대, 온보드 레이저 오퍼레이팅 파라미터 입력 신호, 및/또는 오퍼레이팅 파라미터 출력 신호를 사용하여 챔버 오염물의 레벨을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 그 다음, 이러한 오염물 추정값은, 예컨대, 분산된 부분적 리필을 초기화하기 위해,오염물 컨트롤 알고리즘(254)에 의해 사용될 수 있다. 부분적 리필을 조밀하게 바운딩된 증분으로 분산함으로써, 알고리즘(250)은 연속 동작을 위해 요규되는 오염물 제거 레벨을 제공함과, 동시에 레이저 기준 성능 특성을 사양 내로 유지하기 위해 필요한 제약을 만족시킬 수 있다. 예컨대, 오염물 완화를 채용한 이러한 컨트롤 알고리즘(250)은 본 출원인의 양수인 사이머의 레이저 시스템과 같은 레이저 시스템의 다른 기술적 진보로 인한 오염물 소스의 감소 때문에, 실행가능할 수 있다. 개선된 챔버 오염물의 회피 및 크리너 챔버 빌드 과정은 부분적으로 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 가스 컨트롤 알고리즘의 사용을 가능하게 하고, 그 결과 완전 챔버 리필이 요구되기 전 매우 긴 가스 수명을 야기하거나, 오염물을 완전히 효과적으로 제거할 수 있다.
도 11 및 12A-C는 전압 차트, 및 dE/dV 차트, 및 E95(위쪽) 차트를 도시하는데, 각각, 예시의 레이저 시스템, 예컨대, 사이머 XLA100 플랫폼의 도 11에서 요구된(commanded) 전압 및 효율, 및 도 12에서 E95 대역폭을 도시한다. 이것은 레이저 듀티 사이클의 변경하고, 그리고/또는 임의의 추가적인 챔버 리필없이, 타겟 에너지를 변화시킴과 동시에 수십억 샷의 기간에 걸쳐 무시할 수 있는 전압 상승을 보여준다. 본 출원인은 가스가 심지어 10억 펄스에서도 노화의 징조를 나타내지 않거나 거의 나타내지 않는다고 판단하였다. 이러한 플롯은 사용가능할 수 있는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따른 가스 컨트롤 알고리즘을 사용한 가스 수명 연장 가능성을 보여준다.
(a) 광 모듈이 노화하는 속도, (b) 플루오르가 고갈되는 속도, 및 (c) 이러한 속도에 영향을 주는 파라미터의 지식을 결합하여, 본 출원인은 특정 광원에 대 한 가스 수명을 예측하기 위해 사용될 수 있는 다이나믹 모델을 구성할 수 있었다. 이러한 모델은 오퍼레이팅 파라미터의 히스토리와 함께 계산하는 것은 가스 수명의 시작한 후, 레이저로부터의 특정 측정값이 주어졌을 때, 장래의 몇몇 기간에 대하여 성능의 예측을 가능하게 할 수 있다.
도 24는 이러한 예측기가 동작하는 방법의 하나의 예를 도시한다. x-축은 가스 수명에 대하여 누적된 샷의 현재 개수를 나타낸다. y-축은 리필이 요구되기 전 가스 수명에 남은 예측된 개수의 샷이다. 유사한 예로서, x-축은 차량 내의 주행기록계로 간주될 수 있고, y-축은 주행가능거리 지시계로 간주될 수 있다. 최초, 리필과 대략 300Mshot 사이에, 예측기는, 예컨대, 광원 성능 데이터를 수집하고, 또한 예컨대, 다이나믹 모델의 프로세스를 통해 그 데이터를 필터링한다. 가스 수명의 길이가 증가하는 만큼 모델의 신뢰도가 증가한다면, 예측된 나머지 샷의 개수가 증가하는 것을 볼 수 있다. 결국, 나머지 샷의 개수는 가스 수명이 진행함에 따라 가스 수명의 실제 끝에 도달할 때까지, 감소하기 시작함을 볼 수 있다. 이러한 포인트에서, 예측기는 광원이 더이상 성능 사양 요구사항을 충족시킬 수 없고, 리필이 필요함을 나타낼 수 있다. 도면의 왼쪽 아래 부분의 직선에 의해 지시되는 바와 같은 단순한 스케쥴 하에서, 300Mshot에서 리필을 포싱한다면, 가스 수명은 임의적이고 조기에 끝날 것이다.
예측의 효과는 모델 정밀도 및 그로인해 유도되는 신뢰성에 의존한다. 차례로, 모델 정밀도는 광원이 오퍼레이팅하는 방법, 및 다른 모델링되지 않은 다이나믹스의 크기에 의존할 수 있다. 그러나, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태 에 따른 가스 수명 연장 알고리즘이 연결된 때, 이러한 변화성은 예측에 대하여 덜 중요하게 될 수 있고, 그러므로 다수의 오퍼레이팅 방식에 걸쳐 예측기의 정밀도를 증가시킨다. 사용가능한 예산(budget)에 최소 영향을 보장하도록 신속한 모듈 변경을 위한 최선의 실행 및 더 긴 수명의 모듈 설계는 또한 완전한 리필이 필요하기 전에 할로겐 가스 수명을 최대화하고, 그러므로 생산 시간에 대한 가스 보충 영향을 최소화하는 컨트롤 알고리즘과 함께 보완될 수 있다. 이러한 알고리즘은, 예컨대, 10억 펄스를 초과하는 매우 긴 가스 수명이 리필이 요구되기 전에 달성될 수 있도록 F2 농도를 조절하고, 챔버 오염물 성장속도를 최소화하기 위해 협력 동작하는 복수의 추정기 및 컨트롤러를 채용할 수 있다.
포토리소그래피 공정용 가스 방전 레이저 광원에 대한 가스 수명 예측을 포함하는 방법 및 장치가 개시되어 있는데, 이 광원은 레이징 가스를 함유한 할로겐을 포함하고, 본 방법 및 장치는 복수의 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터 중 적어도 하나를 사용하는 단계; 각각의 입력 또는 출력 파라미터에 관한 가스 사용 모델을 결정하기 위해 포토리소그래피 공정에서 이용되는 한 세트의 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 단계; 상기 모델 및 각각의 입력 또는 출력 파라미터의 측정값을 기초로 가스 수명의 끝을 예측하는 단계를 포함함을 당업자들은 이해될 것이다. 상기 파라미터는 펄스 이용 패턴을 포함할 수 있다. 본 방법 및 장치는 포토리소그래피 공정용 가스 방전 레이저 광원에 대한 가스 관리를 수행하는 단계를 포함하고, 이 광원은 레이징 가스를 함유한 할로겐을 포함하고, 본 방법 및 장치는 전체 가스 리필에서 일반적으로 레이저에 제공된 사전혼합 비율과 동일한 비율로, 그리고 주입 이전에 전체 가스 압력의 2퍼센트 미만의 양으로, 할로겐 가스 및 벌크 가스의 혼합물을 포함한 주입을 포함하는 주기적이고 빈번한 부분적 가스 리필을 사용하는 단계를 포함한다. 본 방법 및 장치는 포토리소그래피 공정용 가스 방전 레이저 광원에 대한 가스 수명을 예측하는 예측 수단을 포함하고, 광원은 레이징 가스를 함유한 할로겐을 포함하고, 본 방법 및 장치는 복수의 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터 중 적어도 하나를 사용하는 수단; 각각의 입력 또는 출력 파라미터에 관한 가스 사용 모델을 결정하기 위해 포토리소그래피 공정에서 이용되는 한 세트의 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 수단; 및 각각의 입력 또는 출력 파라미터의 상기 모델 및 측정값을 기초로 가스 수명의 끝을 예측하는 단계를 포함할 수 있다. 본 장치 및 방법은 펄스식 라인 내로우드 가스 방전 레이저 리소그래피 광원으로서, 할로겐을 포함한 레이징 매체 가스를 담고 있는 레이저 챔버; 일정 양의 벌크 가스를 플러싱하는 것과 함께, 일정 양의 할로겐 보충하는 주입 기회의 발생 시점에 주입을 수행하는 단계를 포함하는 보충 스킴을 실행하는 컨트롤러를 갖춘 가스 보충 시스템을 포함하는 광원을 포함할 수 있다. 할로겐은 플루오르를 포함할 수 있다. 플러싱 양은 컨트롤 시스템이 주입 이전에 챔버 내의 압력에 근접한 레벨로 챔버 내의 압력을 감소시킬 때, 레이징 매체 가스로부터의 유의미한 양의 오염물의 제거가 가능할 만큼 충분할 수 있다. 플러싱 양은 연장된 시간 기간에 걸쳐 레이징 가스 매체의 구성성분의 일반적인 리필 퍼센트의 유지를 가능하게 한다. 컨트롤러는 경과된 시간 및 샷 카운트 중 하나 또는 모두 를 포함하는 팩터에 의해 결정되는 규칙적인 인터벌로 발생하는 주입 기회에서 보충 스킴을 수행한다. 보충 스킴은 임의의 할로겐없이 플러싱하는 일정 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함한다. 보충 스킴은 선택된 하나의 주입 기회에서 임의의 할로겐없이 플러싱하는 일정 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함한다. 가스 컨트롤러는 챔버 내의 실제 플루오르 소비의 추정값에 따라 선택된 보충 양을 조절할 수 있다. 실제 플루오르 소비의 추정값은 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 알고 있는 방식으로 변하는 레이저 시스템 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 할 수 있다. 본 방법 및 장치는 할로겐을 포함한 레이징 매체 가스를 담고 있는 레이저 챔버로 펄스식 라인 내로우드 가스 방전 레이저 리소그래피 광원 내의 가스 보충을 컨트롤하는 단계를 포함하고, 레이저 입력/출력 오퍼레이팅 파라미터 값의 장기간 변화에 응답하여, 이러한 오퍼레이팅 파라미터 중 하나 이상이 동작적으로 또는 사용자 선택된 경계 조건을 초과하기 전에 시간 또는 샷 누적을 최대화하는 단계; 이러한 파라미터의 서브셋 S2의 최대화와 결합하여, 이러한 오퍼레이팅 파라미터의 서브셋 S1을 최소화하는 단계를 포함할 수 있는 단계 의해 레이저 효율을 조절하기 위해 측정된 레이저 오퍼레이팅 시스템 파라미터의 세트로부터 유도된 서브셋의 하나 이상의 멤버를 조절하는 것을 포함할 수 있는 방법을 사용한다. 본 방법 및 장치는 각각의 서브셋 멤버에 중요도 순서를 할당하기 위해 서브셋 멤버에 가중하고, 그리고/또는 노멀라이징하는 단계를 더 포함할 수 있다. 서브셋 S1 또는 S2는 공집합을 포함할 수 있 다. 상기 장치 및 방법은 파라미터의 서브셋 S3 사이의 놈 값 또는 다른 놈을 최소화하는 단계를 포함할 수 있고, S3 사이의 놈 값 또는 다른 놈을 최대화하는 단계를 포함할 수 있고, S3 사이의 놈 값 또는 다른 놈을 최소화하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 최대화하는 단계 또는 최소화하는 단계를 소프트 제약 및/또는 하드 제약을 조건에 따르도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 따라 개시된 가스 관리 시스템은 AFI의 NAFFA와 같은, 피드백 시스템과 오픈 루프 시스템의 조합으로 간주될 수 있음이 당업자들은 이해될 것이다. 그러나, 오픈 루프 부분과 피드백 부분은 일반적으로 이러한 어플리케이션의 목적으로 개별적인 엔티티로 간주되지는 않는다. 개시된 본 발명은, 예컨대, 항상 필요한 F2 주입량을 계산할 수 있다. 그 다음, 예컨대, 매 주입 기회마다, 가스 주입이 수행될 수 있다. 주입된 가스는 희귀 가스(ArNe), 및 할로겐 가스(F2)를 포함할 수 있다. 주입되는 ArNe의 양은 고정될 수 있다. 주입되는 F2의 양은 또한 고정되거나, 예컨대, 주입 기회 시에 계산된, 추정된 F2 소비량을 기초로 하여, 계산된 F2 주입량으로부터 결정될 수 있다. 이러한 계산된 양이 가스 관리 시스템이 일정 레벨의 허용공차 내의 정밀도로 주입할 수 있는 가장 낮은 주입량일 수 있고, 또는 심지어 0으로 설정될 수도 있는 선택된 Injectmin 미만이라면, Injectmin이 주입될 수 있다. 이러한 계산된 양이, 예컨대, 가스 관리 시스템 한계 및/또는 사양을 벋어나는 것과 같은, 다른 레이저 출력 파 라미터의 보장되지 않는 디스터번스없는 최대 주입을 기초로 할 수 있는 선택된 최대 주입량보다 크다면, Injectmax가 주입될 수 있다. 그 외에는, F2의 계산된 크기가 주입될 수 있다. 그러므로, 시스템은 주입 기회에서 Injectmin보다 작은 F2의 값을 계산할 수는 있지만, 시스템은 이러한 계산을 무시할 수 있고, 결국 Injectmin 주입을 진행할 수 있다. 시스템이 주입 기회에서 Injectmin보다 큰 F2의 값을 계산하면, 시스템은 선택된 최대값 Injectmax까지는, 그 계산된 양을 주입할 수 있다. 또한, 대안의 예로서, 예컨대, 계산된 F2가 Injectmin보다 작다면, ArNe만 주입되고, F2는 그러한 경우 주입되지 않도록 설정가능한 소프트웨어가 존재할 수 있다. 이러한 피처는 제조시 공장에서 설정가능한 세트일 수 있고, 한번 설정된 후에, 추후 변경될 것으로 예상될 수도 있고, 아닐 수도 있다.
상기 서술된 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태는 바람직한 실시예인 것으로만 의도된 것이며, 임의의 방법으로 그리고 특히 특정의 바람직한 실시예 만으로 개시된 발명을 한정하고자 하지 않았음이 당업자들은 이해될 것이다. 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 개시된 형태에 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자들은 이해될 것이다. 첨부된 청구항은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 개시된 형태를 커버함을 물론, 당업자들에게 명백한 이러한 동등물 및 다른 수정 및 변형을 모두 커버하기 위한 범위 및 의미로 의도된 것이다. 상기 언급된 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 개시되고 청구된 형태에 변형 및 수정과 더불 어, 다른 것이 구현될 수 있다.
35 U.S.C. §112를 충족시키기 위해 요구되는 본 특허출원에서 상세하게 서술되고 설명된 "레이저 가스 주입 시스템"의 특정 형태의 실시예가 임의의 상기 서술된 목적, 임의의 다른 이유에 의해 해결되어야할 문제, 또는 상기 서술된 실시예의 형태의 목적을 완전히 달성할 수 있으나, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 현재 서술된 형태가 개시된 본 발명에 의해 광범위하게 생각될 수 있는 본 발명의 예시, 설명 및 대표일 뿐임을 당업자들은 이해해야 한다. 현재 개시되고 청구된 형태의 실시예의 범위는 명백하거나, 또는 본 명세서의 교시를 기초로 당업자들에게 명백해질 수 있는 다른 실시예를 완전히 포함한다. "레이저 가스 주입 시스템"의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 단독으로 완전히 제한되고, 첨부된 청구항의 내용을 벗어나지 않는다. 이러한 청구항 내의 단수로서 엘리먼트에 대한 참조는 그 청구 엘리먼트가 "하나 및 하나만"으로 해석되고자 한 것이 아니라, 명백하게 명시된 것이 없다면 "하나 이상의"로 해석되어야 한다. 당업자들이 알고 있거나 알게될 상기 서술된 형태의 실시예의 임의의 엘리먼트에 대한 모든 구조적 및 기능적 동등물은 참조에 의해 특별히 여기에 통합되었고, 본 청구항에 의해 포함되도록 의도하였다. 본 명세서, 및/또는 청구항에서 사용된 임의의 용어, 및 본출원에서 본 명세서 및/또는 청구항에 특별히 주어진 의미는 임의의 사전적 의미와 무관하거나, 그러한 용어에 대하여 일반적으로 사용되는 의미와 관계없이 그러한 의미를 가져야 한다. 본 출원에서 개시된 실시예의 형태에 의해 해결되어야할 각각의 모든 문제를 다루기 위해 임의의 형태의 실시예로서 명세서에 서술된 디바이스 또는 방법은 필수적인 것으로 의도되지 않으며, 본 청구항에 의해 포함될 것이다. 본 명세서 내의 엘리먼트, 컴포넌트, 또는 방법 단계는 엘리먼트, 컴포넌트, 또는 방법 단계가 청구항에서 명시적으로 언급된 여부와 관계없이 대중에게 헌납하고자 한 것이 아니다. 첨부된 청구항 내의 청구 엘리먼트는 그 엘리먼트가 문구"~하는 수단"을 사용하여 특별히 언급되어 있지 않다면, 또는, 방법 청구항의 경우에, 그 엘리먼트가 "동작" 대신에 "단계"로 언급되어 있지 않다면, 35 U.S.C. §112 6단락의 규정에 따라 해석되지 않아야 한다.
또한 미국 특허법에 따라, 본 출원인은 본 출원 내의 명세서에 첨부된 임의의 각각의 청구항에 서술된 각각의 발명의 적어도 하나의 가능하고 동작하는 실시예를 개시하였고, 아마도 몇몇 경우에는 하나만 개시하였음을 당업자들은 이해될 것이다. 본 출원의 길이 및 도면 시간을 절약하고, 본 출원을 발명자 및 다른 사람들에게 더 읽기 쉽게 할 목적으로, 본 출원인은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태/피처/엘리먼트를 정의하는데, 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태/피처/엘리먼트의 기능의 액션을 정의하는데, 그리고/또는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 형태/피처/엘리먼트 임의의 다른 정의를 설명하는데 있어서, 때때로, 또는 본 출원 전체에 한정 동사("이다", "하다", "포함하다" 등), 및/또는 다른 한정 동사("생산하다", "하게 하다", "샘플링하다", "판독하다", "시그널링하다" 등), 및/또는 동명사("생산하는", "사용하는", "취하는", "유지하는", "만드는", "판단하는", "측정하는", "계산하는" 등)를 사용하였다. 임의의 이러한 한정 단어 또는 문구 등이 본 명세서에 개시된 임의의 하나 이상의 실시예의 형태/피처/엘리먼트, 즉, 임의의 피처, 엘리먼트, 시스템, 서브-시스템, 컴포넌트, 서브-컴포넌트, 프로세스 또는 알고리즘 단계, 특정 재료 등를 설명하기 위해 사용될 때마다, 그것은, 출원인이 발명하고 청구한 본 발명의 범위를 해석할 목적으로서, 다음의 제한적 구문, "예시의 방법으로", "예를 들어", "예로서", "단지 설명으로", "단지 설명의 방법으로" 등 중 하나 이상 또는 모두에 의해 선행되도록, 그리고 임의의 하나 이상의 또는 문구, "일 수 있다", "~이 가능하다" 등를 포함하도록 해석되어야 한다. 이러한 피처, 엘리먼트, 단계, 재료 등은 단지 하나 이상의 개시된 실시예의 가능한 형태로서 서술된 것이며, 청구된 본 발명의 단독의 가능한 실시예, 및/또는 임의의 실시예의 임의의 하나 이상의 형태/피처/엘리먼트의 단독의 가능한 구현으로서 서술된 것이 아닌 것으로 간주되어야 하고, 설사 특허법의 요구사항에 따라, 청구된 본 발명의 임의의 실시예 또는 실시예의 임의의 이러한 형태/피처/엘리먼트의 하나의 가능한 예만을 개시하였다 하더라도 그러하다. 본 출원 또는 본 출원의 수속중 특별히 명확하게 언급되지 않았다면, 본 출원인은 청구된 본 발명의 임의의 특정 개시된 실시예, 또는 임의의 특정 개시된 실시예의 특정 형태/피처/엘리먼트가 결과적으로 이러한 청구항에 언급된 임의의 형태/피처/엘리먼트, 또는 청구된 본 발명을 구현하기 위한 유일한 방법의 하나가 될 수 있다고 생각하며, 본 출원인은 본 특허 출원에 청구된 본 발명의 임의의 개시된 실시예 또는 모든 실시예의 임의의 개시된 형태/피처/엘리먼트의 임의의 설명이 그것의 임의의 형태/피처/엘리먼트 또는 청구된 본 발명을 구현하기 위한 하나의 유일한 방법인 것으로 해석되고자 의도하지 않았고, 그러므로, 임의의 청구항은 이러한 개시된 실시예 또는 이러한 개시된 실시예의 개시된 형태/피처/엘리먼트에 대하여, 청구된 발명의 다른 가능한 구현과 함께 임의의 개시된 구현을 커버할 만큼 충분히 광범위하다. 본 출원인은 직접적으로 또는 간접적으로 종속하는 모 청구항에 인용된 청구된 본 발명의 임의의 형태/피처, 엘리먼트, 단계 등의 임의의 추가 세부사항을 가진 종속항으로부터 그것을 종속하는 임의의 청구항이 모 청구항의 내용이 다른 구현방법과 함께 종속항에 추가 세부사항을 커버할 만큼 충분히 넓은 의미로 해석되어야 하고, 추가 세부사항은 임의의 모 청구항에 청구된 형태/피처/엘리먼트를 구현하기 위한 유일한 방법으로 해석되지 않아야 하고, 그러므로, 종속항의 추가 세부사항을 모 청구항에 통합함으로써 포함하는, 임의의 모 청구항의 더 넓은 형태/피처/엘리먼트의 범위를 임의의 방법으로 제한하기 위해, 임의의 종속항에 서술된 임의의 형태/피처/엘리먼트의 추가 세부사항으로 제한되지 않음을 명확하게, 특별히, 그리고 명백하게 의도한다.

Claims (54)

  1. 할로겐 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 수명을 예측하는 단계를 포함하고, 이러한 예측하는 단계는
    복수의 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터 중 적어도 하나를 사용하는 단계;
    상기 각각의 입력 또는 출력 파라미터에 관한 가스 사용 모델을 결정하기 위해 상기 포토리소그래피 공정에서 이용되는 한 세트의 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 단계;
    상기 모델 및 상기 각각의 입력 또는 출력 파라미터의 측정값을 기초로 상기 가스 수명의 끝을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파라미터는 펄스 이용 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 할로겐 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 관리를 수행하는 단계를 포함하고, 이러한 가스 관리는
    일반적으로 전체 가스 리필에서 상기 레이저에 제공되는 사전혼합 비율과 동일한 비율이고, 주입 이전에 상기 전체 가스 압력의 2퍼센트 미만의 양인 할로겐 가스와 벌크 가스의 혼합물을 포함한 주입을 포함하는 주기적이고 반복적인 부분 가스 리필을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 할로겐을 함유 레이징 가스를 포함하는 포토리소그래피 공정용 가스방전 레이저 광원에 대한 가스 수명을 예측하는 예측 수단을 포함하고, 상기 예측 수단은
    적어도 하나의 복수의 레이저 오퍼레이팅 입력 및/또는 출력 파라미터를 사용하는 수단;
    각각의 입력 또는 출력 파라미터에 대한 가스 사용 모델을 결정하기 위해 상기 포토리소그래피 공정에서 이용되는 한 세트의 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 수단;
    상기 모델 및 상기 각각의 입력 또는 출력 파라미터의 측정값을 기초로 가스 수명의 끝을 예측하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 펄스식 라인 내로우드 가스방전 레이저 리소그래피 광원을 포함하는 장치로서,
    상기 펄스식 라인 내로우드 가스방전 레이저 리소그래피 광원은
    할로겐을 포함하는 레이징 매체 가스를 담고 있는 레이저 챔버;
    플러싱 양의 벌크 가스와 함께 보충양의 할로겐의 주입 기회의 발생 시점에 주입을 수행하는 것을 포함하는 보충 스킴을 실행하는 컨트롤러를 포함하는 가스 보충 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 할로겐은 플루오르인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 플러싱 양은, 상기 컨트롤러가 상기 챔버 내의 압력을 상기 주입 이전의 상기 챔버 내의 압력에 근접한 레벨로 감소시킨 때 상기 레이징 매체 가스로부터 유의미한 양의 오염물을 제거할 수 있을 만큼 충분한 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 플러싱 양은, 상기 컨트롤러가 상기 챔버 내의 압력을 상기 주입 이전의 상기 챔버 내의 압력에 근접한 레벨로 감소시킨 때 상기 레이징 매체 가스로부터 유의미한 양의 오염물을 제거할 수 있을 만큼 충분한 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 플러싱 양은 연장된 시간 기간에 걸쳐 상기 레이징 가스 매체의 성분의 일반적으로 리필 비율의 유지를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 플러싱 양은 연장된 시간 기간에 걸쳐 상기 레이징 가스 매체의 성분의 일반적으로 리필 비율의 유지를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 플러싱 양은 연장된 시간 기간에 걸쳐 상기 레이징 가스 매체의 성분의 일반적으로 리필 비율의 유지를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 플러싱 양은 연장된 시간 기간에 걸쳐 상기 레이징 가스 매체의 성분의 일반적으로 리필 비율의 유지를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 경과된 시간과 샷 카운트 중 하나 또는 모두를 포함하는 요인에 의해 결정된 일정한 인터벌로 발생하는 주입 기회에서 상기 보충 스킴을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 경과된 시간과 샷 카운트 중 하나 또는 모두를 포함하는 요인에 의해 결정된 일정한 인터벌로 발생하는 주입 기회에서 상기 보충 스킴을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 경과된 시간과 샷 카운트 중 하나 또는 모두를 포함하는 요인에 의해 결정된 일정한 인터벌로 발생하는 주입 기회에서 상기 보충 스킴을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 경과된 시간과 샷 카운트 중 하나 또는 모두를 포함하는 요인에 의해 결정된 일정한 인터벌로 발생하는 주입 기회에서 상기 보충 스킴을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 9 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 상기 주입 기회 중 선택된 하나의 기회에서 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 상기 주입 기회 중 선택된 하나의 기회에서 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 상기 주입 기회 중 선택된 하나의 기회에서 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 보충 스킴은 상기 주입 기회 중 선택된 하나의 기회에서 할로겐없이 플러싱 양의 벌크 가스의 주입을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 17 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 18 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 19 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 21 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 22 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 23 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 24 항에 있어서, 상기 가스 컨트롤러는 상기 챔버 내의 실제 플루오르 소비량의 추정값에 따라 상기 선택된 보충양을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 25 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 26 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 27 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 28 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 29 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 30 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 31 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제 32 항에 있어서, 상기 실제 플루오르 소비량의 추정값은, 상기 레이징 매체 가스 내의 플루오르 함유량의 변화와 함께 기지의 방식으로 변하는 레이저 시스템의 입력 또는 출력 오퍼레이팅 파라미터의 측정값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 할로겐을 포함하는 레이징 매체 가스를 담고 있는 레이저 챔버 내의 펄스식 라인 내로우드 가스방전 레이저 리소그래피 광원 내의 가스 보충을 컨트롤하는 단계를 포함하는 방법으로서,
    상기 방법은, 레이저 입/출력 오퍼레이팅 파라미터내 장기간 변화에 응답하 여, 레이저 효율을 조정하기 위해 한 세트의 측정된 레이저 오퍼레이팅 시스템 파라미터로부터 유도된 서브셋의 하나 이상의 멤버를 조절하는 단계를 사용하고,
    상기 조정은 하나 이상의 이러한 오퍼레이팅 파라미터 값이 동작적인 또는 사용자 선택된 경계 조건을 초과하기 전에 시간 또는 샷 누적을 최대화하는 스텝; 및 이러한 오퍼레이팅 파라미터의 서브셋 S2의 최대화와 함께 이러한 오퍼레이팅 파라미터의 서브셋 S1을 최소화하는 스텝을 포함하는 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 각각의 서브셋 멤버에 중요도 순서를 할당하도록 상기 서브셋 멤버를 가중치를 적용하는 단계, 및/또는 노멀라이징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 41 항에 있어서, 서브셋 S1 또는 S2는 공집합(empty set)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 42 항에 있어서, 서브셋 S1 또는 S2는 공집합(empty set)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 43 항에 있어서, 파라미터의 서브셋 S3 사이에 놈 값 또는 다른 놈을 최소화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 44 항에 있어서, 파라미터의 서브셋 S3 사이에 놈 값 또는 다른 놈을 최소화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 43 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 소프트 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 44 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 소프트 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 45 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 소프트 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 46 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 소프트 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 43 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 하 드 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 44 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 하드 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 45 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 하드 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 46 항에 있어서, 상기 최대화하는 단계 또는 상기 최소화하는 단계를 하드 제약에 종속시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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