KR20230045093A - 불소 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20230045093A
KR20230045093A KR1020237008301A KR20237008301A KR20230045093A KR 20230045093 A KR20230045093 A KR 20230045093A KR 1020237008301 A KR1020237008301 A KR 1020237008301A KR 20237008301 A KR20237008301 A KR 20237008301A KR 20230045093 A KR20230045093 A KR 20230045093A
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fluorine
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oxygen
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KR1020237008301A
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제임스 마이클 시모넬리
쓰위 천
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사이머 엘엘씨
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Abstract

혼합 가스 중의 불소 농도를 결정하기 위한 장치 및 방법은 불소와 관련된 반응에서 생성된 산소의 양에 기초하여 불소 농도의 측정값를 공급하는 검출기를 포함하고, 이렇게 측정된 불소의 양은 다른 요인에 따라 조정된다. 다른 요인은 측정 직전의 잔류 산소량과 직전 측정으로부터 경과된 시간의 양을 포함한다.

Description

불소 측정 장치 및 방법
관련출원의 상호참조
본 출원은 불소 측정 장치 및 방법이라는 명칭으로 2020년 9월 10일에 출원된 미국출원 제 63/076,681 호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 원용에 의해 그 전체가 본원에 포함된다.
개시된 요지는 불소를 포함하는 가스 혼합물 중의 불소 농도의 간접 측정에 관한 것이다.
혼합 가스 중의 불소 농도를 측정하는 것이 필요한 많은 어플리케이션이 있다. 일례로서, 리소그래피 장치는 반도체 재료의 웨이퍼와 같은 기판 상에, 통상적으로 기판의 타겟 부분 상에 원하는 패턴을 적용한다. 마스크 또는 레티클이라고도 부르는 패터닝 디바이스는 웨이퍼의 개별 층 상에 형성되는 회로 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공되는 방사선 감응성 물질(포토레지스트, 또는 간단하게는 "레지스트")의 층 상에 이미징함으로써 달성된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 부분들을 포함한다.
패턴을 조명하고, 이것을 기판 상에 투영하기 위해 사용되는 광원은 많은 구성 중 임의의 하나의 구성일 수 있다. 하나의 구성은 엑시머 레이저이다. 엑시머 레이저라는 명칭은, 전기적 자극(공급된 에너지) 및 (가스 혼합물의) 고압의 적절한 조건 하에서, 에너지를 부여한 상태에서만 존재하고 적외선 영역의 증폭된 광을 생성하는 엑시머라고 부르는 의사 분자(pseudo-molecule)가 생성된다는 사실로부터 유래한다
엑시머 광원은 전형적으로 아르곤, 크립톤, 또는 제논 등의 하나 이상의 희가스 및 불소 또는 염소 등의 반응성 종의 조합을 사용한다. 리소그래피 시스템에서 일반적으로 사용되는 심자외 엑시머 레이저에는 248 nm 파장의 크립톤 불화물(KrF) 레이저 및 193 nm 파장의 아르곤 불화물(ArF) 레이저가 포함된다. 이들 가스는 레이저 방전 체임버에 공급된다. 불소는 레이저 방전 프로세스 중에 고갈되므로 보충되어야 한다. 때때로 방전 체임버 내의 가스를 샘플링하고 보충이 필요한지 판단하기 위해 F2 농도를 측정해야 한다.
F2 농도를 측정하는 한 가지 방법은 스크러버에서 F2를 포함하는 샘플 가스를 활성 알루미나 등의 금속 산화물과 반응시킨 다음 센서를 사용하여 반응 생성물인 O2의 농도를 측정하여 원래 샘플링된 가스 중의 F2 농도를 추론하는 것이다. 이 방법에서는, 대책을 강구하지 않으면, 센서가 장시간 동안 사용되지 않는 경우, F2의 실제 농도보다 낮은 F2 농도의 간접 측정값을 얻을 수 있다. 이러한 과소측정값을 방지하기 위한 하나의 대책은 스크러버의 크기를 증가시키는 것이다. 그러나, 이는 O2 판독값이 스크러버 용적에 의해 허용된 샘플링 시간 내에 최종 정상상태 값으로 수렴하지 못하거나 예상대로 진전되지 않는다는 문제가 발생한다.
본 명세서에 개시된 장치 및 방법은 이러한 맥락에서 발생한다.
이하는 실시형태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 이상의 실시형태의 간결한 요약을 제시한다. 이 요약은 모든 고려된 실시형태의 광범위한 개관이 아니며, 모든 실시형태의 핵심적이거나 중요한 요소를 특정하거나 임의의 실시형태 또는 모든 실시형태의 범위를 기술하는 것을 의도하지 않는다. 이것의 유일한 목적은 후술되는 보다 상세한 설명의 서두로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시형태의 일부의 개념을 제시하는 것이다.
실시형태의 일 양태에 따르면, 본 명세서에 개시된 것은 O2를 생성하는 스크러버 등의 반응 체임버 내의 F2 반응에 의해 생성되는 O2의 양을 측정하고, 이 생성된 O2의 양을 사용하여 가스 샘플 중의 실제 F2 농도를 추론함으로써 F2의 양을 추론하는 방법이다. 실시형태의 일 양태에 따르면, 질소 등의 불활성 가스를 사용하여 반응 체임버 내의 잔류 O2를 O2 센서를 향해 밀어내고, 이 O2 센서에서 잔류 O2 판독값이 얻어진다. 다음에 반응 체임버에 샘플링될 가스를 충전한다. 반도체 포토리소그래피와 관련하여 사용되는 시스템의 일례에서, 이것은 마스터 오실레이터 체임버 등의 레이저 체임버들 중 하나 내의 가스 샘플일 수 있다. 제 2의 F2 반응이 충분히 완료된 후, 불활성 가스를 사용하여 반응 체임버 내의 O2를 O2 센서를 향해 밀어내고, 이 O2 센서에서는 다른 최종적인 O2 측정을 실행하여 F2 농도의 최종 간접 측정값을 얻는다. 최종 측정값은 F2 농도의 최종적인 더 정확한 추정값을 얻기 위해, 예를 들면, 부분적으로 잔류 O2 판독값에 기초하여 조정된다.
실시형태의 다른 양태에 따르면, 보상 방법은 센서에서 샘플링된 가스 중의 F2 농도를 얻기 위해 위의 시퀀스로부터의 총 O2 측정값을 사용한다. 특히, 보상된 불소 농도 f 2 (n)는 다음의 식에 따라 결정된다.
Figure pct00001
여기서, k3,k4, 및 k5는 테스트 데이터의 커브 피팅(curve fitting)으로부터 결정된 상수 계수이고,
O2(n)은 잔류 O2의 측정값이고,
F2(n)은 제 2의 O2 측정값으로부터 추론되는 F2 농도이고,
P(n)은 F2(n)의 측정 중에 센서에 충전된 체임버로부터의 F2 함유 가스의 총 압력이고,
ΔtIdle은 측정 직전으로부터의 초단위의 시간의 양이고,
ΔtPush는 반응 체임버로부터 잔류 O2를 밀어내는데 사용되는 초단위의 시간의 양(N2)이다.
실시형태의 일 양태에 따르면, 샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성되는 반응 공동을 획정하는 용기 - 이 용기는 혼합 가스 중의 불소와 반응하여 산호를 포함하는 생성물 가스를 형성하도록 배치된 금속 산화물을 수용하고, 이 용기는 불활성 가스의 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 더 구성됨 -, 생성물 가스를 수용하기 위해 용기와 선택가능한 유체 연통으로 배치되어 생성물 가스 중의 산소의 양을 감지하도록 구성되는 산소 센서를 포함하는 장치가 개시된다. 용기는 또한 진공 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성될 수 있다. 금속 산화물은 알루미나를 포함할 수 있다. 샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스는 레이저 방전 체임버를 포함할 수 있다. 불활성 가스의 소스는 질소의 소스를 포함할 수 있다.
실시형태의 다른 양태에 따르면, 샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 샘플을 수용하기 위해 레이저 방전 체임버와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성된 반응 공동을 획정하는 용기 - 이 용기는 혼합 가스 중의 불소와 반응하여 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하도록 배치된 금속 산화물을 수용함 -, 용기와 선택가능한 유체 연통되는 불활성 가스의 소스, 및 생성물 가스를 수용하기 위해 용기와 선택가능한 유체 연통으로 배치되어 생성물 가스 내의 산소의 양을 감지하도록 구성된 산소 센서를 포함하는 장치가 개시된다. 용기는 또한 진공 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성될 수 있다. 금속 산화물은 알루미나를 포함할 수 있다. 샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스는 레이저 방전 체임버를 포함할 수 있다. 불활성 가스의 소스는 질소의 소스를 포함할 수 있다.
실시형태의 다른 양태에 따르면, 이 장치는 레이저 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템, 이 가스 유지보수 시스템 및 검출 장치에 접속되고, 산소 센서의 출력을 수신하고, 가스 방전 체임버로부터 받아들여진 혼합 가스 중의 불소 농도를 추론하고, 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터의 가스 혼합물 중의 불소 농도가 혼합 가스 중의 추정 불소 농도에 기초하여 변경되어야 하는지를 결정하고, 레이저 방전 체임버로의 가스 업데이트 중에 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터 레이저 방전 체임버로 공급되는 가스 혼합물 중의 상대 불소 농도를 변경하도록 가스 유지보수 시스템에 신호를 송신하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.
실시형태의 다른 양태에 따르면, 불활성 가스의 제 1 부분을 사용하여 반응 공동 내의 잔류 가스를 센서를 향해 밀어내는 것, 이 센서를 사용하여 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것, 반응 공동에 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 공급하는 것 - 이 혼합 가스는 불소를 포함함 -, 혼합 가스의 일부 중의 불소를 반응 체임버 내의 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하는 것, 불활성 가스의 제 2 부분을 사용하여 반응 공동 내의 생성물 가스를 센서를 향해 밀어내는 것, 생성물 가스 내의 산소의 제 2 농도를 감지하는 것, 감지된 산소의 제 2 농도에 기초하여 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 추정 불소 농도를 추론하는 것, 및 산소의 제 1 농도 및 추정 불소 농도에 적어도 부분적으로 기초하여 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 보상된 불소 농도를 결정하는 것을 포함하는 방법이 개시된다. 이 방법은 센서를 사용하여 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것과 반응 공동에 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 공급하는 것 사이에서 반응 공동을 배기시키는 것을 더 포함할 수 있고, 혼합 가스는 불소를 포함한다. 이 방법은 불소 농도의 직전 결정으로부터 현재 측정의 시작까지 경과된 시간의 양을 나타내는 양 ΔtIdle 및 불활성 가스의 제 1 부분이 생성된 가스 혼합물을 센서를 향해 밀어내는 시간의 양을 나타내는 양 ΔtPush를 결정하는 것을 더 포함할 수 있고, 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 보상된 불소 농도를 결정하는 것은 또한 적어도 부분적으로 ΔtIdle 및 ΔtPush에 기초할 수 있다. 잔류 가스는 측정 직전으로부터의 것일 수 있다. 금속 산화물은 알루미나를 포함할 수 있다. 불활성 가스는 질소를 포함할 수 있다. 이 방법은 추정 불소 농도에 기초하여 레이저 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급할 추가의 불소 함유 가스의 양을 결정하는 것, 및 이 추가의 불소 함유 가스의 양을 레이저 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급하는 것을 더 포함할 수 있다.
실시형태의 다른 양태에 따르면, , 불활성 가스의 제 1 부분을 사용하여 반응 공동 내의 잔류 가스를 센서를 향해 밀어내는 것, 이 센서를 사용하여 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것, 반응 공동에 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 공급하는 것 - 이 혼합 가스는 불소를 포함함 -, 혼합 가스의 일부 중의 불소를 반응 체임버 내의 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하는 것, 불활성 가스의 제 2 부분을 사용하여 반응 공동 내의 생성물 가스를 센서를 향해 밀어내는 것, 생성물 가스 내의 산소의 제 2 농도를 감지하는 것, 감지된 산소의 제 2 농도에 기초하여 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 추정 불소 농도를 추론하는 것, 및 산소의 제 1 농도 및 추정 불소 농도에 적어도 부분적으로 기초하여 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 보상된 불소 농도를 결정하는 것, 추정 불소 농도에 기초하여 레이저 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급할 추가의 불소 함유 가스의 양을 결정하는 것, 및 이 추가의 불소 함유 가스의 양을 레이저 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급하는 방법이 개시된다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점, 뿐만 아니라 본 발명의 다양한 실시형태의 구조 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명한다. 본 발명은 본 명세서에 기재된 특정 실시형태에 제한되지 않음에 주의한다. 이러한 실시형태는 예시의 목적만을 위해 본 명세서에 제공된다. 추가의 실시형태는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 당업자에게 명백할 것이다.
본 명세서에 포함되고, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 제한이 아닌 예시로서 본 발명의 실시형태의 방법 및 시스템을 예시한다. 상세한 설명과 함께 도면은 또한 당업자가 본 명세서에 제시된 방법 및 시스템을 실시 및 사용할 수 있게 하고, 이 방법 및 시스템의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면에서 동일한 찬조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 개시된 주제의 양태에 따른 포토리소그래피 시스템의 전체적인 넓은 개념의 비축척 부분 개략 블록도이다.
도 2는 개시된 주제의 일 양태에 따른 체임버 내의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 측정하도록 구성된 검출 장치를 포함하는 장치의 비축척 부분 개략 블록도이다.
도 3은 개시된 주제의 일 양태에 따른 체임버의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 측정하기 위한 검출 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이다.
도 4는 개시된 주제의 다른 양태에 따른 체임버의 가스 혼합물 중의 불소 농도를 측정하기 위한 검출 장치에 의해 수행되는 프로시저의 흐름도이다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점, 뿐만 아니라 본 발명의 다양한 실시형태의 구조 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명한다. 본 발명이 본 명세서에 기재된 특정 실시형태에 제한되지 않음에 주의한다. 이러한 실시형태는 예시의 목적만을 위해 본 명세서에 제공된다. 추가의 실시형태는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 당업자에게 명백할 것이다.
본 명세서는 본 발명의 특징을 포함하는 하나 이상의 실시형태를 개시한다. 개시된 실시형태(들)은 본 발명의 단순한 예시이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시형태(들)에 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
설명된 실시형태(들) 및 명세서에서 "일 실시형태", "실시형태", "예시 실시형태", "예시적인 실시형태" 등의 언급은 설명된 실시형태(들)이 특정의 피처, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있으나, 모든 실시형태가 반드시 특정의 피처, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있는 것은 아니다. 또한, 이러한 어구가 반드시 동일한 실시형태를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정의 피처, 구조, 또는 특성이 일 실시형태와 관련하여 설명되는 경우, 명시적으로 설명되어 있는지 여부에 무관하게 다른 실시형태와 관련하여 이와 같은 피처, 구조 또는 특성을 달성하는 것은 당업자의 지식의 범위 내에 있다는 것이 이해된다.
특정의 실시형태를 보다 상세히 설명하기 전에 본 발명의 실시형태를 구현할 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다. 도 1을 참조하면, 포토리소그래피 시스템(10)은 조명 시스템(100)을 포함한다. 아래에서 더 충분히 설명되는 바와 같이, 조명 시스템(100)은 펄스형 광빔(20)을 생성하고, 이것을 웨이퍼(40) 상에 마이크로일렉트로닉 피처를 패터닝하는 포토리소그래피 노광 장치 또는 스캐너(30)에 안내한다. 웨이퍼(40)는 이 웨이퍼(40)를 유지하도록 구성된, 그리고 특정 파라미터에 따라 웨이퍼(40)를 정확하게 위치시키도록 구성된 포지셔너(positioner)에 연결된 웨이퍼 테이블(50) 상에 배치된다.
포토리소그래피 시스템(10)은, 예를 들면, 248 나노미터(nm) 또는 193 nm 파장의 심자외선(DUV) 범위의 파장을 갖는 광빔(20)을 사용한다. 웨이퍼(40) 상에 패터닝될 수 있는 마이크로일렉트로익 피처의 최소 크기는 광빔(20)의 파장에 따라 달라지며, 파장이 짧을 수록 최소 피처 크기를 더 작게 할 수 있다. 광빔(20)의 파장이 248 nm 또는 193 nm인 경우, 마이크로일렉트로닉 피처의 최소 크기는, 예를 들면, 50 nm 이하일 수 있다. 광빔(20)의 대역폭은 광빔(20)의 광 에너지가 상이한 파장에 걸쳐 어떻게 분포되는지에 대한 정보를 포함하는 그 광 스펙트럼(또는 발광 스펙트럼)의 실제의 순간적 대역폭일 수 있다. 스캐너(30)는, 예를 들면, 하나 이상의 집광 렌즈, 마스크, 및 대물렌즈 장치를 갖는 광학 장치를 포함한다. 마스크는 광빔(20)의 광축과 같은 하나 이상의 방향을 따라 또는 광축에 수직인 평면에서 이동가능하다. 대물렌즈 장치는 투영 렌즈를 포함하고, 마스크로부터 웨이퍼(40) 상의 포토레지스트로의 이미지 전사를 가능하게 한다. 조명 시스템(100)은 마스크 상에 입사하는 광빔(20)의 각도 범위를 조정한다. 조명 시스템(100)은 또한 마스크의 전체에 걸쳐 광빔(20)의 강도 분포를 균질화(균일하게 만듦)한다.
스캐너(30)는 특히 리소그래피 제어기(60), 공조 장치, 다양한 전기적 구성요소를 위한 전원을 포함할 수 있다. 리소그래피 제어기(60)는 웨이퍼(40) 상에 층이 인쇄되는 방법을 제어한다. 리소그래피 제어기(60)는 프로세스 레시피(process recipe)와 같은 정보를 저장하는 메모리를 포함한다. 프로세스 프로그램 또는 레시피는, 예를 들면, 사용되는 마스크 및 노광에 영향을 주는 기타 인자에 기초하여 웨이퍼(40) 상의 노광의 길이를 결정한다. 리소그래피 중에, 복수의 펄스의 광빔(20)이 웨이퍼(40)의 동일한 영역을 조사함으로써 조명 선량(illumination dose)을 구성한다.
포토리소그래피 시스템(10)은 또한 일부의 실시형태의 경우에 바람직하게는 제어 시스템(70)을 포함한다. 일반적으로, 제어 시스템(70)은 디지털 전자 회로, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 중 하나 이상을 포함한다. 제어 시스템(70)은 또한 리드 온리 메모리 및/또는 랜덤 액세스 메모리일 수 있는 메모리를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 유형적으로 구현하기에 적합한 저장 장치는, 예를 들면, EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치; 내장 하드 디스크 및 이동식 디스크와 같은 자기 디스크; 광자기 디스크; 및 CD-ROM 디스크와 같은 모든 형태의 비휘발성 메모리를 포함한다.
제어 시스템(70)은 또한 하나 이상의 입력 장치(예를 들면, 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰, 마우스, 휴대형 입력 장치, 등) 및 하나 이상의 출력 장치(예를 들면, 스피커 및 모니터)를 포함할 수 있다. 제어 시스템(70)은 또한 하나 이상의 프로그램가능 프로세서, 및 하나 이상의 프로그램가능 프로세서에 의해 실행되는 기계 판독가능 저장 장치 내에 유형적으로 구현된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품을 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로그램가능 프로세서는 각각 명령 프로그램을 실행하여 입력 데이터를 조작함으로써 그리고 적절한 출력을 생성함으로써 원하는 기능을 수행할 수 있다. 일반적으로, 프로세서는 메모리로부터 명령 및 데이터를 수취한다. 전술한 임의의 것은 특별히 설계된 ASIC(주문형 집적 회로)에 의해 보완될 수 있고, 또는 ASIC 내에 포함될 수 있다. 제어 시스템(70)은 포토리소그래피 시스템(10)에 집중되거나 부분적으로 또는 전체적으로 포토리소그래피 시스템(100)의 전체에 걸쳐 분포될 수 있다.
도 2를 참조하면, 조명 시스템(100)은 체임버 방전 체임버(110) 내의 가스 혼합물(107) 중의 불소(F2)의 농도를 측정하거나 추론하도록 구성된 검출 장치(105)를 포함한다. 체임버 방전 체임버(110) 내의 불소 분자(F2)의 농도는 불소의 직접 검출을 허용하기에는 너무 높은 범위에 있을 수 있다. 예를 들면, 체임버 방전 체임버(110) 내의 불소 농도는 약 500 ppm을 초과할 수 있고, 약 1000 ppm 또는 최대 약2000 ppm일 수 있다. 그러나, 시판되는 불소 센서는 전형적으로 10 ppm에서 포화되고, 따라서 시판되는 불소 센서를 사용하여 레이저 방전 체임버(110) 내의 불소 농도를 직접 측정하는 것은 실용적이지 않게 된다. 대신에, 검출 장치(105)는 O2를 생성하는 화학 반응에 의존하고, 생성되는 O2의 양은 반응에 관여하는 불소의 양에 공지된 방식으로 관련된다. 이 경우에 O2의 양은 시판되는 O2 센서(115)로 측정될 수 있다. 따라서 검출 장치(105)는 화학 반응 후에 존재하는 O2의 양(O2 센서(115)로부터 공급됨) 및 그 화학 반응에 대한 정보에 기초하여 화학 반응의 시작 전에 존재했던 불소의 양을 계산하기 위한 기초를 공급할 수 있다. 여기서 그리고 다른 부분에서, "양" 및 "농도"라는 용어는 문맥이 허용하는 한 상호교환가능하게 사용되며, 한쪽이 다른 쪽으로부터 직접 계산가능한 것으로 이해된다.
이러한 추론이 정확해지도록 하기 위해, 검출 장치(105)의 작동은 불소를 소비하고 O2를 방출하는 화학 반응이 화학 반응의 시작 전의 불소 농도와 화학 반응의 종료시의 O2의 농도 사이에 직접적인 알려진 상관관계에 있는 선형 반응이라는 가정에 기초한다. 경우에 따라, 작동은 불소의 소비가 완료되고 따라서 화학 반응 후에 가스 중의 잔류 분자 불소(F2)가 존재하지 않는다는 가정에 기초한다.
포토리소그래피 시스템(10)(도 1)은 도관 시스템(127)을 통해 체임버 방전 체임버(110)에 유체적으로 접속된 적어도 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템(120)을 포함한다. 가스 유지보수 시스템(120)은 하나 이상의 가스 공급원 및 이 공급원으로부터 어느 가스가 도관 시스템(127)을 통해 체임버 방전 체임버(110)에 출입하는지 제어하기 위한 제어 유닛(이것은 또한 밸브 시스템을 포함함)을 포함한다.
검출 장치(105)는 제어기(130)와 인터페이스하고, 이 제어기는 O2 센서(115)로부터의 출력을 수신하고, 가스 혼합물(107) 중의 불소의 양을 추론하기 위해 화학 반응의 시작 전에 존재했던 불소의 양을 계산한다. 제어기(130)는 제어 시스템(70)의 일부(도 1), 독립형 제어기, 또는 포토리소그래피 시스템(10)의 일부의 다른 제어 시스템의 일부일 수 있고, 또는 이들 중 일부 또는 전부에 분산될 수 있다. 이 제어기(130)는 이 정보를 사용하여 가스 혼합물(107) 중의 불소 농도(F)가 조정될 필요가 있는지 여부를 결정한다. 따라서, 제어기(130)는 이 결정에 기초하여 레이저 방전 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 레이저 방전 체임버(110)에의 가스 업데이트 중에 가스 혼합물(107) 중의 불소의 상대 농도를 조절한다.
검출 장치(105)는 알루미나 등의 금속 산화물(145)을 수용하는 반응 공동(140)이 형성된 반응 용기(135)를 포함한다. 반응 공동(140)은 스크러버로 지칭될 수도 있다. 반응 공동(140)은 도관(137)을 통해 체임버 방전 체임버(110)에 유체적으로 접속되어 체임버 방전 체임버(110)로부터 불소를 포함하는 혼합 가스(150)를 받아들인다. 제어기(130)의 제어 하에서 혼합 가스(150)가 반응 공동(140)에 공급되는 타이밍을 조절하기 위해 뿐만 아니라 반응 용기(202) 내로의 혼합 가스(150)의 유량을 제어하기 위해 유체 제어 디바이스(138)(예를 들면, 밸브)가 도관(137)에 설치될 수 있다. 이러한 방식으로, 반응 공동(140)은 수용된 혼합 가스(150) 중의 불소와 금속 산화물(145) 사이의 화학 반응을 가능하게 하여 새로운 가스 혼합물(155)을 형성하게 한다. 반응 공동(140)을 형성하는 반응 용기(135)의 내부는 수용된 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.
O2 센서(115)는 새로운 가스 혼합물(155)을 수용하도록, 즉 유체 연통하도록 유체적으로 접속되고, 새로운 가스 혼합물(155) 내의 O2의 양을 감지하도록 배치된다. O2 센서(115)는 반응 공동(140) 내에서의 화학 반응으로 인해 예상되는 농도 범위에서 O2의 농도를 검출할 수 있는 시판되는 O2 센서(115)일 수 있다. 예를 들면, O2 센서(115)는, 일부의 실시형태에서, 200 내지 1000 ppm의 범위로 새로운 가스 혼합물(155) 내의 O2를 감지한다.
이러한 농도 범위에 적합한 O2 센서의 일례는 O2를 검출하기 위해 정밀 지르코니아 산화물 센서를 사용하는 O2 분석기이다. 지르코니아 산화물 센서에는 고순도, 고밀도, 안정화 지르코니아 세라믹으로 제작된 셀이 포함된다. 지르코니아 산화물 센서는 새로운 가스 혼합물(155)의 O2 농도를 나타내는 전압 신호를 생성한다. 또한, 지르코니아 산화물 센서의 출력은 O2 센서(115) 내의 고속 마이크로프로세서에 의해 분석(예를 들면, 변환 및 선형화)되어 제어기(130)에 의해 사용되는 직접적인 디지털 판독값을 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 O2 이온 전도성 전해질이 된다. 이 전극은 O2 분자(O2)에서 산소 이온으로, 그리고 산소 이온에서 O2 분자로 변화시키기 위한 촉매 표면을 제공한다. 셀의 고농고 기준 가스 측에 있는 O2 분자는 전자를 얻어 이온이 되고, 이 이온은 전해질로 들어간다.
동시에, 내부 전극에서, 산소 이온은 전자를 잃고, O2 분자로서 표면으로부터 방출된다. 센서의 양측에서 O2 농도가 다른 경우, 산소 이온은 고농도 측으로부터 저농도 측으로 이동한다. 이 이온 흐름은 전기적 불균형을 생성하여 전극들 사이에 DC 전압을 생성한다. 이 전압은 센서 온도 및 센서의 양측 상의 O2 분압(농도)의 비율의 함수이다. 이 경우에 전압은 제어기(130)에 의한 직접 판독을 위해 O2 센서(115) 내의 고속 마이크로프로세서에 의해 분석된다.
O2 센서(115)는 측정 용기(170)의 측정 공동(175)의 내부에 있을 수 있다. 측정 공동(175)은 도관(177)을 통해 반응 공동(140)에 유체적으로 접속된다. 실시형태에 따르면, 제어 유닛(130)의 제어 하에서, 새로운 가스 혼합물(155)이 측정 공동(175)으로 향하는 타이밍을 조절하기 위해 뿐만 아니라 측정 용기(170) 내로의 새로운 가스 혼합물(155)의 유량을 제어하기 위해 하나 이상의 유체 제어 디바이스(178)(예를 들면, 밸브)가 도관(177)에 설치될 수 있다.
금속 산화물(145)은 혼합 가스(150) 중의 불소와 반응하도록 선택되는데, 이는 불소와 금속 산화물 사이의 화학 반응이 화학양론적으로 간단하고, 구현 및 제어가 쉽기 때문이다. 또한, 화학 반응의 제어된 화학양론비는 고정되어 있다. 또한, 불소와 금속 산화물 사이의 화학 반응은 안정된 화학 반응이다. 화학 반응이 반대 방향으로 동시에 진행하지 않고, 새로운 가스 혼합물의 성분이 불소를 형성하기 위해 새로운 가스 혼합물 중의 어느 것과도 반응하지 않는 경우에 화학 반응은 안정적일 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 이동은 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)은 알루미늄 등의 금속을 포함할 수 있다. 더욱이, 금속 산화물(145)은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 수소, 및 탄소가 없는 것이 바람직하다. 따라서, 금속 산화물(145)은 알루미나(이것은 알루미늄 산화물 또는 Al2O3임)일 수 있다. 알루미나는 가스 중의 불소와의 화학 반응을 용이하게 하기 위해 충분한 표면을 제공하는 충분한 기공을 갖는 분말 및 고체 형태이다. 분말 입자들 사이의 공간은 불소 함유 가스가 알루미나 내로 유입하여 화학 반응을 가능하게 하도록 충분히 크다. 예를 들면, 알루미나는 컬럼 내에 충전된 분말 또는 입자 형태일 수 있고, 0.35 cm3/g 이상의 총 기공 용적을 가질 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) 중의 불소가 존재하면, 다음의 화학 반응이 일어난다:
6F2 + 2Al2O3 = 4AlF3 + 3O2.
따라서, 금속 산화물(Al2O3)의 2 개의 분자와 상호작용하는 불소 분자 6 개 마다 무기 불소화합물(알루미늄 불소화합물 또는 AlF3) 분자 4 개와 O2 분자 3 개가 생성된다. 이 화학 반응은 선형적이고 화학양론적으로 단순한 반응이다. 따라서, 불소 및 O2에만 주목하면, 이 화학 반응에 투입된 불소(F2) 분자 2 개마다 O2 분자 1 개가 이 화학 반응으로부터 생성된다. 따라서, 화학 반응에 투입되는 불소(F2)의 농도가 1000 ppm인 경우, 500 ppm 농도의 O2가 화학 반응 후에 방출되어 O2 센서(115)에 의해 검출된다. 따라서, 예를 들면, 검출 장치(105)에서의 측정의 결과를 해석하면, 이 화학 반응에서 소비되는 불소 대 생성되는 O2의 비율이 2:1이라고 가정되므로 O2 센서(115)에 의해 600 ppm의 O2가 검출되는 경우, 이는 1200 ppm의 불소가 가스 혼합물(107) 중에 존재했다는 것을 의미한다. 다른 구현형태에서, 검출 장치(105)는 샘플 중의 불소의 변환이 완료되었다(따라서, 화학 반응 후에 가스 중에 잔류 분자 불소(F2)가 존재하지 않는다)는 가정에 기초하여 작동할 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 습도 제어된 환경과 같은 제어된 환경에서 일어날 수 있다.
가스 혼합물(107)에는 희가스 및 불소와 같은 할로겐을 포함하는 이득 매질이 포함된다. 작동 중에 가스 혼합물(107) 중의 불소(이것은 광 증폭을 위한 이득 매체를 제공함)는 시간이 경과함에 따라 고갈된다. 이로 인해 광 증폭의 양이 감소하고, 이에 따라 조명 시스템(100)에 의해 생성되는 광빔(20)(도 1)의 특성이 변화한다. 명세서의 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함되는 1999년 11월 2일에 허여된 "엑시머 레이저용 불소 제어 시스템"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,978,406를 참조할 것. 가스 유지보수 시스템(120)은 체임버 방전 체임버(110) 내의 가스 혼합물(107) 내의 불소 농도를 초기 가스 재충전 프로시저에서 설정된 불소의 농도에 비해 목표값의 특정 허용오차 내로 유지하려고 한다. 불소는 벽 및 기타 레이저 컴포넌트와 반응하여 불소의 비교적 규칙적인 고갈을 일으킨다. 소모율은 많은 요인에 의존하지만 내용연수 내의 특정의 시간에서 특정 레이저의 소모율은 레이저가 동작하고 있는 경우에 주로 펄스율 및 부하율에 의존한다. 이로 인해 가스 유지보수 시스템(120)의 제어 하에서 정기적으로 체임버 방전 체임버(110)에 추가의 불소가 추가된다. 불소 소비량은 가스 방전 체임버마다 다르므로 각각의 기회에 체임버 방전 체임버(110) 내에 밀어넣거나 주입되기 위한 불소의 양을 결정하기 위해 폐루프 제어가 사용된다. 따라서, 레이저 체임버 내로의 이러한 불소의 주입은 레이저가 작동 중이며 펄스를 생성할 때 실행될 수 있다. 검출 장치(105)는 체임버 방전 체임버(110) 내의 가스 혼합물 중의 불소 농가를 결정하기 위해 사용되므로 체임버 방전 체임버(110) 내로 밀어넣거나 주입할 불소의 양을 결정하기 위한 전체적인 계획 내에서 사용된다.
언급한 바와 같이, 위에서 설명한 방법을 사용하면, 센서가 너무 오랫동안, 예를 들면,약 수분 또는 수시간 휴지 상태인 경우, F2 농도의 간접 측정 결과가 F2의 실제 농도보다 낮아지는 경향이 있다. 반응 체임버의 크기를 증가시키면 이러한 경향에 어느 정도까지 저항하지만, O2 판독값이 수렴하지 못하거나 반응 체임버 용적에 의해 허용되는 샘플링 시간 내에 최종 정상상태 값으로 예측가능하게 발전하지 못하는 문제가 있다.
실시형태의 일 양태에 따르면, 이 문제를 회피하기 위해, 측정은 질소 등의 불활성 가스를 사용하여 반응 공동(140) 내의 잔류 O2를 잔류 O2 판독값을 취하는 O2 센서(115)을 향해 밀어내는 것을 포함한다. 다음에 반응 공동(140)은 샘플링될 가스로 충전된다. 반도체 포토리소그래피와 연동하여 사용되는 시스템의 실시례에서, 이것은 마스터 오실레이터 체임버 등의 체임버 방전 체임버 중 하나 내의 가스의 샘플이다. 제 2의 F2 반응이 완료에 충분히 근접한 후, 불활성 가스는 반응 체임버 내의 생성된 O2를 O2 센서(115)를 향해 밀어내는 데 사용되며, 여기서 제 2의 O2 측정이 이루어져서 F2 농도의 최종 조정된 측정값을 위한 기초를 얻는다.
이 프로시저를 수행하기 위해, 검출 장치(105)는 도관(210)을 통해 반응 공동(140)에 질소 등의 불활성 가스(220)을 공급하도록 배치된 불활성 가스의 소스(200)에 선택가능하게 접속된다. 유체 제어 디바이스(230)(예를 들면, 밸브)가 도관(210)에 설치되어, 제어 유닛(130)의 제어 하에서, 반응 공동(140)에의 불활성 가스(220)의 흐름을 조절할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부의 실시형태에 따르면,도 4와 관련하여 아래에서 설명되는 프로세스의 일부로서 반응 공동(140)을 배기시키기 위해 펌프 또는 진공 압력에 가까운 용기 등의 진공 소스(400)와 유체 연통 상태로 반응 공동(140)을 선택가능하게 배치하는 밸브(430)를 구비하는 도관(410)이 있다.
도 3은 방금 기술한 프로세스를 더 설명하는 흐름도이다. 단계 S10에서 불활성 가스 소스(200)는 불활성 가스를 반응 공동(140)에 공급하여 반응 공동(140) 내의 임의의 가스를 O2 센서(115)를 향해 밀어낸다. 단계 S20에서 O2 센서(115)는 이 O2 센서로 밀려나온 가스 중의 O2 농도를 측정한다. 실시형태에 따르면, 이들 판독값이 수집되고 합산되어 O2 측정값이 얻어진다. 이 측정값은 반응 공동(140) 내에 있던 O2의 잔류량이기 때문에 본 명세서에서는 잔류 O2 측정값이라고 한다.
단계 S30에서 반응 공동(140)은 반응 공동(140) 내의 반응이 실질적으로 완료할 때까지 진행하는 데 충분하다고 알려진 시간 동안 그곳에 존재하는 체임버 가스로 일정 압력까지 충전된다.
단계 S40에서 불활성 가스의 소스(200)는 불활성 가스의 제 2 부분을 반응 공동(140)에 공급하여 반응 공동(140) 내의 가스를 O2 센서(115)를 향해 밀어낸다. 단계 S50에서 O2 센서(115)는 이 O2 센서로 밀려나온 가스 중의 O2 농도를 측정한다. 실시형태에 따르면, 판독값이 수집되고 합산되어 제 2의 O2 측정값이 얻어진다. 이 제 2 측정값은 F2(n)를 측정하기 위해 반응 공동(140) 내에서 생성된 O2의 양이기 때문에 본 명세서에서는 최종 O2 측정값이라고 한다. 단계 S60에서, F2(n)는 최종 O2 측정값으로부터 추론된다. 단계 S70에서 결정된 F2 농도(F2(n))는 잔류 O2 측정값에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다. 일부의 실시형태에서, 이 프로세스는 추정 불소 농도에 기초하여 체임버 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급할 추가의 불소 함유 가스의 양을 결정하는 단계(S80)까지 계속되고, 다음에 이 추가의 불소 함유 가스의 양을 체임버 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급하는 단계(S90)로 진행된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일부의 실시형태에 따르면, 이 프로세스는, 단계 S20과 단계 S30 사이에, 반응 공동(140)을 진공 소스(400)와 유체 연통 상태로 배치함으로써 이것을 배기시키는 단계(S100)를 포함할 수 있다.
실시형태의 다른 양태에 따르면, 보상 방법은 센서에서 샘플링된 가스 중의 F2 농도를 얻기 위해 위의 시퀀스로부터의 총 O2 측정값을 사용한다. 여기서 "총 O2 측정값"은 F2의 비보상 결정을 위한 O2 측정값 뿐만 아니라 F2 측정값의 보상을 위한 기초로서 사용되는 잔류 O2의 예비 측정값을 의미한다. 특히, 수정 불소 농도 또는 보상된 불소 농도(f 2 (n))는 다음의 식에 따라 결정된다.
Figure pct00002
여기서, k3,k4, 및 k5는 테스트 데이터의 커브 피팅(curve fitting)으로부터 결정된 상수 계수이고,
O2(n)는 잔류(제 1) O2 측정의 결과이고,
F2(n)은 최종(제 2) O2 측정값으로부터 추론되는 비보상 F2 농도이고,
P(n)은 F2(n) 측정 중에 센서에 충전된 체임버 가스의 총 압력이고,
ΔtIdle은 가장 최근, 즉 직전 측정으로부터 현재 측정 시작까지의 초단위로의 시간의 양이고,
ΔtPush는 상기 현재 측정 시작시의 상기 잔류 O2 측정값을 얻기 위해 상기 불활성 가스(예를 들면, N2)를 사용하여 잔류 O2를 상기 반응 체임버로부터 밀어내는 시간의 양이다.
따라서, 위의 장치 및 위의 방법을 사용하면 측정과 측정 사이에 경과되는 시간의 양에 무관하게 F2 농도의 개선된 측정이 달성될 수 있다.
개요 및 요약 부분이 아닌 상세한 설명 부분은 청구범위를 해석하기 위해 사용되도록 의도됨을 이해해야 한다. 개요 및 요약 부분은 발명자(들)에 의해 기도되는 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시형태의 전부는 아니지만 하나 이상을 설명할 수 있고, 따라서, 본 발명 및 첨부된 청구범위를 결코 제한하려고 의도하지 않는다.
본 발명은 위에서 특정 기능의 구현형태 및 그 관계를 예시하는 기능적 구성 요소를 이용하여 설명하였다. 이들 기능적 구성 요소의 경계는 설명의 편의상 본 명세서에서 의의로 정의되었다. 특정된 기능 및 그 관계가 적절히 수행되는 한 대안적인 경계가 정의될 수 있다.
상기 특정 실시형태의 설명은 본 발명의 일반적인 성질을 충분히 드러내므로, 당업자의 지식을 적용함으로써 과도한 실험을 하지 않고, 본 발명의 일반적인 개념으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 이러한 특정 실시형태를 다양한 용도에 대해 용이하게 변경 및/또는 적합시키는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 적합 및 수정은 본 명세서에 제시된 교시 및 안내에 기초하여 개시된 실시형태의 균등물의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서의 용어 및 전문용어는 본 명세서의 용어 및 전문용어가 교시 및 안내에 비추어 당업자에 의해 해석되도록 설명하기 위한 것이며 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다.
본 발명의 다른 양태들은 이하의 번호가 매겨진 절에 기재되어 있다:
1. 장치로서,
샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성되는 반응 공동을 획정하는 용기 - 상기 용기는 상기 혼합 가스 중의 불소와 반응하여 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하도록 배치된 금속 산화물을 수용하고, 상기 용기는 불활성 가스의 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 더 구성됨 -; 및
상기 생성물 가스를 수용하기 위해 상기 용기와 선택가능한 유체 연통으로 배치되고, 상기 생성물 가스 중의 산소의 양을 감지하도록 구성되는 산소 센서를 포함하는, 장치.
2. 제 1 절에 있어서, 상기 용기는 진공 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 더 구성되는, 장치.
3. 제 1 절에 있어서, 상기 금속 산화물은 알루미나를 포함하는, 장치.
4. 제 1 절에 있어서, 샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스는 레이저 방전 체임버를 포함하는, 장치.
5. 제 1 절에 있어서, 상기 불활성 가스의 소스는 질소의 소스를 포함하는, 장치.
6. 장치로서,
레이저 방전 체임버;
샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 샘플을 수용하기 위해 레이저 방전 체임버와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성된 반응 공동을 획정하는 용기 - 상기 용기는 상기 혼합 가스 중의 불소와 반응하여 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하도록 배치되는 금속 산화물을 수용함 -;
상기 용기와 선택가능한 유체 연통하는 불활성 가스의 소스; 및
상기 생성물 가스를 수용하기 위해 상기 용기와 선택가능한 유체 연통으로 배치되고, 상기 생성물 가스 내의 산소의 양을 감지하도록 구성되는 산소 센서를 포함하는, 장치.
7. 제 6 절에 있어서, 상기 용기는 또한 진공 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성되는, 장치.
8. 제 6 절에 있어서, 상기 금속 산화물은 알루미나를 포함하는, 장치.
9. 제 6 절에 있어서, 샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스는 레이저 방전 체임버를 포함하는, 장치.
10. 제 6 절에 있어서, 상기 불활성 가스의 소스는 질소의 소스를 포함하는, 장치.
11. 제 6 절에 있어서,
상기 레이저 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템, 및
상기 가스 유지보수 시스템 및 상기 검출 장치에 접속되고, 상기 산소 센서의 출력을 수신하고, 상기 가스 방전 체임버로부터 받아들여진 혼합 가스 중의 불소 농도를 추론하고, 상기 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터의 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 혼합 가스 중의 추정 불소 농도에 기초하여 변경되어야 하는지를 결정하고, 상기 레이저 방전 체임버로의 가스 업데이트 중에 상기 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터 상기 레이저 방전 체임버로 공급되는 가스 혼합물 중의 상대 불소 농도를 변경하도록 상기 가스 유지보수 시스템에 신호를 송신하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함하는, 장치.
12. 방법으로서,
불활성 가스의 제 1 부분을 사용하여 반응 공동 내의 잔류 가스를 센서를 향해 밀어내는 것;
상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것;
레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 상기 반응 공동에 공급하는 것 - 상기 혼합 가스는 불소를 포함함 -;
상기 혼합 가스의 일부 중의 불소를 상기 반응 체임버 내의 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하는 것;
상기 불활성 가스의 제 2 부분을 사용하여 상기 반응 공동 내의 상기 생성물 가스를 상기 센서를 향해 밀어내는 것;
상기 생성물 가스 내의 산소의 제 2 농도를 감지하는 것;
감지된 산소의 제 2 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 추정 불소 농도를 추론하는 것; 및
상기 산소의 제 1 농도 및 상기 추정 불소 농도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 보상된 불소 농도를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
13. 제 12 절에 있어서, 상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것과 상기 반응 공동에 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 공급하는 것 사이에서 상기 반응 공동을 배기시키는 것을 더 포함하고, 상기 혼합 가스는 불소를 포함하는, 방법.
14. 제 12 절에 있어서, 불소 농도의 직전 결정으로부터 현재 측정의 시작까지 경과된 시간의 양을 나타내는 양 ΔtIdle 및 불활성 가스의 제 1 부분이 상기 생성된 가스 혼합물을 상기 센서를 향해 밀어내는 시간의 양을 나타내는 양 ΔtPush를 결정하는 것을 더 포함하고, 상기 레이저 방전 체임버로부터의 상기 혼합 가스의 일부 중의 상기 보상된 불소 농도를 결정하는 것은 또한 적어도 부분적으로 ΔtIdle 및 ΔtPush에 기초하는, 방법.
15. 제 12 절에 있어서, 상기 보상된 불소 측정값
Figure pct00003
은
Figure pct00004
에 따라 결정되고,
여기서 k3, k4, 및 k5는 테스트 데이터로부터 결정된 상수 계수이고,
O2(n)은 상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 O2의 제 1 농도를 감지한 결과이고,
F2(n)은 측정된 바와 같은 추정 불소 농도이고,
P(n)은 상기 생성된 가스 혼합물에서 F2의 추정값을 얻을 때 센서에 가해지는 총 압력이고,
ΔtIdle은 직전의 측정으로부터 현재 측정 시작까지의 초 단위로의 시간의 양이고;
ΔtPush는 상기 현재 측정 시작시의 잔류 O2 측정값을 얻기 위해 상기 불활성 가스를 사용하여 잔류 O2를 상기 반응 체임버로부터 밀어내는 초 단위로의 시간의 양인, 방법.
16. 제 12 절에 있어서, 상기 잔류 가스는 직전 측정으로부터의 것인, 방법.
17. 제 12 절에 있어서, 상기 금속 산화물은 알루미나를 포함하는, 방법.
18. 제 12 절에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소를 포함하는, 방법.
19. 제 12 절에 있어서, 상기 추정 불소 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버 내의 상기 혼합 가스에 공급할 추가의 불소 함유 가스의 양을 결정하는 것을 더 포함하는, 방법.
20. 방법으로서,
불활성 가스의 제 1 부분을 사용하여 반응 공동 내의 잔류 가스를 센서를 향해 밀어내는 것;
상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것;
레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 상기 반응 공동에 공급하는 것 - 상기 혼합 가스는 불소를 포함함 -;
상기 혼합 가스의 일부 중의 불소를 상기 반응 체임버 내의 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하는 것;
상기 불활성 가스의 제 2 부분을 사용하여 상기 반응 공동 내의 상기 생성물 가스를 상기 센서를 향해 밀어내는 것;
상기 생성물 가스 내의 산소의 제 2 농도를 감지하는 것;
감지된 상기 산소의 제 2 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 상기 혼합 가스의 일부 중의 추정 불소 농도를 추론하는 것;
상기 산소의 제 1 농도 및 상기 추정 불소 농도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 보상된 불소 농도를 결정하는 것;
상기 추정 불소 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버 내의 상기 혼합 가스에 공급할 추가의 불소 함유 가스의 양을 결정하는 것; 및
상기 추가의 불소 함유 가스의 양을 상기 레이저 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급하는 것을 포함하는, 방법.

Claims (20)

  1. 샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성되는 반응 공동을 획정하는 용기 - 상기 용기는 상기 혼합 가스 중의 불소와 반응하여 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하도록 배치된 금속 산화물을 수용하고, 상기 용기는 불활성 가스의 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 더 구성됨 -; 및
    상기 생성물 가스를 수용하기 위해 상기 용기와 선택가능한 유체 연통으로 배치되고, 상기 생성물 가스 중의 산소의 양을 감지하도록 구성되는 산소 센서를 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기는 진공 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 더 구성되는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미나를 포함하는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스는 레이저 방전 체임버를 포함하는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 가스의 소스는 질소의 소스를 포함하는, 장치.
  6. 레이저 방전 체임버;
    샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 샘플을 수용하기 위해 레이저 방전 체임버와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성된 반응 공동을 획정하는 용기 - 상기 용기는 상기 혼합 가스 중의 불소와 반응하여 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하도록 배치되는 금속 산화물을 수용함 -;
    상기 용기와 선택가능한 유체 연통하는 불활성 가스의 소스; 및
    상기 생성물 가스를 수용하기 위해 상기 용기와 선택가능한 유체 연통으로 배치되고, 상기 생성물 가스 내의 산소의 양을 감지하도록 구성되는 산소 센서를 포함하는, 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 용기는 또한 진공 소스와 선택가능한 유체 연통으로 배치되도록 구성되는, 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미나를 포함하는, 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    샘플링될 불소를 포함하는 혼합 가스의 소스는 레이저 방전 체임버를 포함하는, 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 불활성 가스의 소스는 질소의 소스를 포함하는, 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 방전 체임버에 유체적으로 접속된 가스 공급 시스템을 포함하는 가스 유지보수 시스템, 및
    상기 가스 유지보수 시스템 및 상기 검출 장치에 접속되고, 상기 산소 센서의 출력을 수신하고, 상기 가스 방전 체임버로부터 받아들여진 혼합 가스 중의 불소 농도를 추론하고, 상기 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터의 가스 혼합물 중의 불소 농도가 상기 혼합 가스 중의 추정 불소 농도에 기초하여 변경되어야 하는지를 결정하고, 상기 레이저 방전 체임버로의 가스 업데이트 중에 상기 가스 유지보수 시스템의 가스 공급 시스템으로부터 상기 레이저 방전 체임버로 공급되는 가스 혼합물 중의 상대 불소 농도를 변경하도록 상기 가스 유지보수 시스템에 신호를 송신하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함하는, 장치.
  12. 불활성 가스의 제 1 부분을 사용하여 반응 공동 내의 잔류 가스를 센서를 향해 밀어내는 것;
    상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것;
    레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 반응 공동에 공급하는 것 - 상기 혼합 가스는 불소를 포함함 -;
    상기 혼합 가스의 일부 중의 불소를 상기 반응 체임버 내의 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하는 것;
    상기 불활성 가스의 제 2 부분을 사용하여 상기 반응 공동 내의 상기 생성물 가스를 상기 센서를 향해 밀어내는 것;
    상기 생성물 가스 내의 산소의 제 2 농도를 감지하는 것;
    감지된 산소의 제 2 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 추정 불소 농도를 추론하는 것; 및
    상기 산소의 제 1 농도 및 상기 추정 불소 농도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 보상된 불소 농도를 결정하는 것을 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것과 상기 반응 공동에 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 공급하는 것 사이에서 상기 반응 공동을 배기시키는 것을 더 포함하고, 상기 혼합 가스는 불소를 포함하는, 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    불소 농도의 직전 결정으로부터 현재 측정의 시작까지 경과된 시간의 양을 나타내는 양 ΔtIdle 및 불활성 가스의 제 1 부분이 생성된 가스 혼합물을 상기 센서를 향해 밀어내는 시간의 양을 나타내는 양 ΔtPush를 결정하는 것을 더 포함하고, 상기 레이저 방전 체임버로부터의 상기 혼합 가스의 일부 중의 상기 보상된 불소 농도를 결정하는 것은 또한 적어도 부분적으로 ΔtIdle 및 ΔtPush에 기초하는, 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 보상된 불소 측정값
    Figure pct00005
    은
    Figure pct00006
    에 따라 결정되고,
    여기서 k3, k4, 및 k5는 테스트 데이터로부터 결정된 상수 계수이고,
    O2(n)은 상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 O2의 제 1 농도를 감지한 결과이고,
    F2(n)은 측정된 바와 같은 추정 불소 농도이고,
    P(n)은 상기 생성된 가스 혼합물에서 F2의 추정값을 얻을 때 센서에 가해지는 총 압력이고,
    ΔtIdle은 직전의 측정으로부터 현재 측정 시작까지의 초 단위로의 시간의 양이고;
    ΔtPush는 상기 현재 측정 시작시의 잔류 O2 측정값을 얻기 위해 상기 불활성 가스를 사용하여 잔류 O2를 상기 반응 체임버로부터 밀어내는, 초 단위로의 시간의 양인, 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 잔류 가스는 직전 측정으로부터의 것인, 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미나를 포함하는, 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 질소를 포함하는, 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 추정 불소 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버 내의 상기 혼합 가스에 공급할 추가의 불소 함유 가스의 양을 결정하는 것을 더 포함하는, 방법.
  20. 불활성 가스의 제 1 부분을 사용하여 반응 공동 내의 잔류 가스를 센서를 향해 밀어내는 것;
    상기 센서를 사용하여 상기 잔류 가스 내의 산소의 제 1 농도를 감지하는 것;
    레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 적어도 일부를 상기 반응 공동에 공급하는 것 - 상기 혼합 가스는 불소를 포함함 -;
    상기 혼합 가스의 일부 중의 불소를 상기 반응 체임버 내의 금속 산화물과 반응시켜 산소를 포함하는 생성물 가스를 형성하는 것;
    상기 불활성 가스의 제 2 부분을 사용하여 상기 반응 공동 내의 상기 생성물 가스를 상기 센서를 향해 밀어내는 것;
    상기 생성물 가스 내의 산소의 제 2 농도를 감지하는 것;
    감지된 상기 산소의 제 2 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 상기 혼합 가스의 일부 중의 추정 불소 농도를 추론하는 것;
    상기 산소의 제 1 농도 및 상기 추정 불소 농도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 레이저 방전 체임버로부터의 혼합 가스의 일부 중의 보상된 불소 농도를 결정하는 것;
    상기 추정 불소 농도에 기초하여 상기 레이저 방전 체임버 내의 상기 혼합 가스에 공급할 추가의 불소 함유 가스의 양을 결정하는 것; 및
    상기 추가의 불소 함유 가스의 양을 상기 레이저 방전 체임버 내의 혼합 가스에 공급하는 것을 포함하는, 방법.
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