TW202117462A - 氣體控制方法及相關用途 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種氣體控制系統及用於線上控制一輻射源之一氣體室的方法。該方法包括：測量諸如一準分子雷射的一輻射源之一參數，該參數描述施加於該雷射之一電刺激及/或由該雷射產生之一輻射特性及/或該氣體室中之一消耗品的一量。比較該參數之一函數與一臨限值，且若該參數突破該臨限值，則基於該參數計算一氣體量。提供一指令以向該氣體室提供該量之氣體或自該氣體室移除該量之氣體。在使用該輻射源期間，可將氣體注入或排放至該氣體室中，因此減少或消除使該輻射源離線以清洗及再填充該氣體室的需求。

Description

氣體控制方法及相關用途
本發明係關於一種氣體控制方法及相關用途。特定而言，其係關於一種用於一輻射源的氣體控制方法。
微影裝置為經構造以將所要圖案施加於基板上的一機器。微影裝置可例如用於製造積體電路(IC)。舉例而言，微影裝置可將圖案化器件(例如，遮罩)之圖案(通常亦被稱為「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(例如，晶圓)上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
隨著半導體製造程序持續進步，電路元件的尺寸持續減小，而每器件的功能元件(諸如電晶體)的量在數十年中穩定地增長，遵循通常被稱為「莫耳定律」的趨勢。為了跟上莫耳定律，半導體行業正在追求能夠創造越來越小特徵的技術。為在基板上投影圖案，微影裝置可使用電磁輻射。此輻射的波長至少部分地判定經圖案化於基板上之特徵的最小大小。當前使用的典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。與使用例如具有193 nm波長之輻射的微影裝置相比，使用極紫外線(EUV)輻射(具有在5 nm至100 nm範圍內的波長，例如6.7 nm或13.5 nm)的微影裝置可用於在基板上形成較小特徵。
一種已知的輻射源類型為準分子雷射。準分子雷射通常使用惰性氣體(例如，氬、氪或氙)及反應性氣體(例如，氟或氯)的組合來生產雷射光。在電刺激及控制壓力的條件下，產生準分子分子，該準分子分子例如在上文所列舉的波長下分離、產生鐳射光。
習用準分子雷射通常具有氣體室，該氣體室具有處於預定壓力及預定濃度之氣體。此預定壓力及預定濃度係取決於預期使用特性(例如，預期使用頻率、工作循環及/或驅動電壓)進行選擇，且經選擇以便在與該預期使用特性一起使用過程中改良雷射的效率。預期使用特性通常基於客戶將「通常」使用的特性進行選擇。通常使用的使用特性可被稱為平均使用案例。若使用者以非預期特性操作雷射，則雷射的效率可降低。亦即，若使用者以不同於平均使用案例的特性操作雷射，則雷射的效率可降低。
習用準分子雷射的效率通常隨時間的推移而降低，例如由於反應性氣體的消耗及/或雷射模組老化。此效率的降低通常藉由週期性地清洗及再填充氣體來克服。在清洗及再填充程序中，氣體室經清空且處於真空或接近真空，並再填充有處於預定壓力及預定濃度之氣體。
反應性氣體與氣體室之內表面相互作用(例如經由吸收、吸附及其他反應)較常見，因此降低氣體室內反應性氣體的濃度。反應性氣體亦經消耗以在氣體室內產生輻射，因此降低氣體室內反應性氣體的濃度。亦即，一些氣體可被視為消耗品。通常，消耗品隨著時間的推移而減少，且因此需要補充及/或更換。在習用準分子雷射系統中，已知方法基本上無法有效或高效地測量或預測消耗品的消耗量。因此，在過去，更合適地是，清洗及再填充氣體室，以便確保氣體重設為所要狀態。已知的清洗及再填充程序會週期性執行，例如每隔幾週。
在清洗及再填充程序中，雷射必須離線(亦即，雷射在清洗及再填充程序期間不會產生輻射)。使雷射離線會對使用者之輸送量產生負面影響(例如，經組態以接收來自雷射的輻射之微影裝置的使用會中斷達顯著時間量)。
可期望提供經改良的準分子雷射。舉例而言，可期望提供準分子雷射，該準分子雷射較之已知準分子雷射具有經改良的效率控制，及/或該準分子雷射克服與無論本文中亦是別處所提及的習用準分子雷射相關聯的一些其他缺點。
根據本發明之第一態樣，提供一種控制輻射源之氣體室之氣體控制系統的方法，該方法包含：測量準分子雷射之參數，其中該參數描述施加於雷射之電刺激及/或由雷射產生之輻射之特性及/或氣體室中之消耗品的量；比較該參數之函數與臨限值；回應於判定該參數突破臨限值而基於該參數計算氣體量；及向氣體控制系統提供指令，以向氣體室提供該量之氣體或自氣體室移除該量之氣體。
提供氣體控制系統及其相關聯的使用方法有利地實現對氣體室中之氣體壓力及/或氣體室中不同氣體的相對濃度的線上氣體控制。亦即，氣體控制系統可用於在使用輻射源期間注入或排放氣體，因此減少或消除使輻射源離線以清洗及再填充氣體室的需求。線上氣體控制有利地減少或避免與清洗及再填充程序相關聯的時間損失。線上氣體控制有利地增加輻射源根據個人使用者的需求進行定製的能力，例如，若使用者希望以諸如(但不限於)較低工作循環的非預期參數操作輻射源，而不損害效率。輻射源可為準分子雷射。
參數之函數可為一或多個參數之任何函數。函數可為麼正函數，亦即，參數之函數可就是該參數。
輻射源可在向氣體室提供氣體或自氣體室移除氣體期間產生輻射。輻射可為脈衝式。氣體室可含有氣體。氣體室中之氣體可包含氣體組合。亦即，氣體可包含第一種類氣體及第二種類氣體。氣體的組合可包含惰性氣體及反應性氣體。惰性氣體可包含惰性氣體，例如氬、氪等。反應性氣體可包含鹵素，例如氟。
計算氣體量可進一步包含基於參數之函數計算氣體特性。有益地，藉由計算與雷射相關聯的氣體特性，可使用標準且已知氣體理論及/或經驗觀測及/或使用案例來計算氣體量。有益地，藉由計算與雷射相關聯的氣體特性，可準確且高效地計算氣體量。
基於氣體特性，可進一步計算氣體量。
氣體特性可包含氣體壓力及/或氣體濃度。氣體特性可包含與壓力相關的另一特性，例如體積、分子數目、溫度。氣體特性可包含濃度的度量，例如第一及/或第二氣體的量及/或第一及/或第二氣體的相對濃度。
氣體量可包含第一氣體的量及第二氣體的量。有益地，藉由提供及/或移除第一及第二氣體，可控制氣體室中之氣體的濃度。第一氣體及第二氣體可為不同的種類。
該方法可進一步包含測量第一及第二參數。另外，可測量多於兩個參數。
氣體量可基於第一及第二參數計算。可使用多於兩個參數來計算氣體量。有益地，使用多於一個參數來計算氣體量可較之使用單個參數或不使用參數提供較準確計算。有益地，使用多於一個參數來計算氣體量可使得能夠控制氣體室中之氣體之多於一個特性。舉例而言，可控制氣體壓力及氣體濃度。
第一參數可為氣體室中之消耗品的量。有益地，使用消耗品的量來計算氣體量可提供較準確的計算。有益地，使用消耗品的量來計算氣體量可使得能夠控制氣體室中之氣體的多於一個特性。例如，可控制氣體室中之氣體壓力及消耗品的量。
該方法可進一步包含使用感測器來測量氣體室中的消耗品的量。使用感測器來測量消耗品的量有利地改良準確地補足消耗品的能力，而無需使用清洗及再填充程序。使用感測器來測量消耗品的量有利地進一步減少或避免與清洗及再填充程序相關聯的時間損失。
感測器可包含反應性氣體感測器。
感測器可包含氟感測器。舉例而言，感測器可包含F2 感測器。
臨限值可包含預定參數之函數。函數可為麼正的(亦即，臨限值可就是預定參數)。臨限值可包含多個預定參數的任何函數。該等預定參數可描述施加於雷射之電刺激及/或由雷射產生之輻射之特性及/或氣體室中之消耗品的量。
該方法可進一步包含，回應於判定參數之函數超過臨限值，更新與參數相關聯的計數器。計數器可藉由使其增加或減少預定量來更新。計數器可藉由使其增加或減少一函數(例如所測量參數及臨限值之函數)來更新。
氣體量的計算可另外基於計數器。
該方法可進一步包含：記錄參數的第一組測量值；計算該第一組測量值之第一函數；記錄參數之第二組測量值；計算該第二組測量值之第二函數；及基於第一及第二函數計算氣體量。第一函數可為第一組測量值的平均值。第二函數可為第二組測量值的平均值。第二函數可週期性進行更新。第二函數可在新的測量之後進行重新計算。第二函數可以給定時間間隔之後進行重新計算。舉例而言，第二函數可為移動平均值。
根據本發明之第二態樣，提供一輻射源，其包含：氣體室；氣體控制系統，其經組態以向氣體室提供一定量之氣體，或自氣體室移除一定量的氣體；以及處理器，其經組態以執行第一態樣之方法。
提供氣體控制系統有利地實現對氣體室中之氣體壓力及/或氣體室中不同氣體的相對濃度的線上氣體控制。亦即，氣體控制系統可用於在使用輻射源期間(亦即，在輻射源正產生輻射時)注入或排放氣體，因此減少或消除使輻射源離線執行清洗及再填充程序。線上氣體控制有利地減少或避免與清洗及再填充程序相關聯的輻射源的操作時間損失。線上氣體控制有利地改良輻射源根據個人使用者的需求進行定製的能力，例如，若使用者希望以諸如(但不限於)較低工作循環的非預期參數操作輻射源，而不損害效率。輻射源可為準分子雷射。
氣體控制系統可進一步包含第一管道，該第一管道在第一端處連接至第一氣體源或氣體匯，且在第二端處連接至氣體室。舉例而言，氣體源可為氣體供應器。舉例而言，氣體匯可為經設計以接納氣體之容器。第一管道可包含導管及/或可採取任何形式或形狀。
氣體控制系統可進一步包含第二管道，該第二管道在第一端處連接至第二氣體源或第二氣體匯，且在第二端處連接至氣體室。舉例而言，第二氣體源可為氣體供應器。舉例而言，第二氣體匯可為經設計以接納氣體之容器。第二管道可包含導管及/或可採取任何形式或形狀。
輻射源可進一步包含氣體控制裝置，該氣體控制裝置經組態以控制氣體室與第一及/或第二氣體源或氣體匯之間的氣體流動。
輻射源可進一步包含經組態以測量氣體室中消耗品的量的感測器。
感測器可位於氣體室中。替代地，感測器可位於氣體室之主腔室外部。舉例而言，感測器可例如經由管道連接至氣體室。
感測器可包含反應性氣體感測器。
感測器可包含氟感測器。舉例而言，感測器可包含F2 感測器。
根據本發明之第三態樣，提供輻射源，其包含氣體室及感測器，該感測器用於測量氣體室中之消耗品的量。
使用感測器來測量消耗品的量有利地改良可補足消耗品的準確度，同時避免執行清洗及再填充程序的需求。使用感測器來測量消耗品的量有利地避免與清洗及再填充程序相關聯的時間損失。
感測器可包含反應性氣體感測器。
感測器可包含氟感測器。舉例而言，感測器可包含F2 感測器。
輻射源可進一步包含氣體控制系統，該氣體控制系統經組態以向氣體室提供一定量之氣體，或自氣體室移除一定量之氣體。氣體控制系統可為第二態樣中所描述的氣體控制系統。
根據本發明之第四態樣，提供一氣體控制系統，該氣體控制系統經組態以向輻射源之氣體室提供一定量之氣體或自氣體室移除一定量之氣體，且進一步經組態以執行第一態樣之方法。
氣體控制系統可包含第一管道，該第一管道經組態用於在第一端處連接至第一氣體源或氣體匯且在第二端處連接至氣體室。舉例而言，氣體源可為氣體供應器。舉例而言，氣體匯可為經設計以接納氣體之容器。第一管道可包含導管及/或可採取任何形式或形狀。
氣體控制系統可進一步包含第二管道，該第二管道經組態用於在第一端處連接至第二氣體源或氣體匯且在第二端處連接至氣體室。舉例而言，氣體源可為氣體供應器。舉例而言，氣體匯可為經設計以接納氣體之容器。第二管道可包含導管及/或可採取任何形式或形狀。
氣體控制系統可進一步包含氣體控制裝置，其經組態以控制氣體室與第一及/或第二氣體源或氣體匯之間的氣體流動。
根據本發明之第五態樣，提供根據第二或第三態樣之一輻射源，該輻射源進一步包含處理器，該處理器經組態以執行第一態樣之方法。
根據本發明之第六態樣，提供一微影裝置，該微影裝置包含第二、第三或第五態樣之輻射源。
根據本發明之第七態樣，提供一電腦程式，該電腦程式包含指令，該等指令致使第二、第三、第四、第五或第六態樣中之任一者之器件執行第一態樣之方法的步驟。該器件可為輻射源及/或微影裝置及/或氣體控制系統。
根據本發明之第八態樣，提供一電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體其上儲存有第七態樣之電腦程式。
如對熟習此項技術者顯而易見，本文中關於一個態樣所描述的特徵可與本文中所描述之其他態樣組合使用。
在本文件中，使用術語「輻射」及「光束」來囊括所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如，具有365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長為)及EUV (極紫外線輻射，例如，具有在5 nm至100 nm範圍內之波長)。
如在本文中所使用的術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化器件」可廣義地解釋為係指一通用圖案化器件，該通用圖案化器件可用於賦予傳入輻射光束與在基板之目標部分形成之圖案相對應的一經圖案化的剖面。在此上下文中亦可使用術語「光閥」。除了傳統遮罩(透射或反射、二進位、相移、混合等)外，其他此類圖案化器件之實例亦包括可程式化鏡像陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。微影裝置LA包括：照明系統(亦稱為照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；遮罩支撐件(例如，遮罩台) MT，其經構造以支撐圖案化器件(例如，遮罩) MA且連接至第一定位器PM，該第一定位器經組態以根據某些參數準確地定位圖案化器件MA；基板支撐件(例如，晶圓台) WT，其經構造以固持基板(例如，抗蝕劑塗覆晶圓) W且連接至第二定位器PW，該第二定位器經組態以根據某些參數準確地定位基板支撐件WT；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) PS，該投影系統經組態以將由圖案化器件MA賦予輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包含一或多個晶粒)。
在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。輻射源SO包含氣體控制系統11，該氣體控制系統經組態以根據本文中所描述方法向輻射源SO之一部分提供一定量之氣體或自輻射源SO移除一定量之氣體。下文提供氣體控制系統11及相關聯方法的進一步細節。照明系統IL可包括用於定向、塑形及/或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型的光學組件，或其任何組合。照明器IL可用於調節輻射光束B，以在其剖面中在其剖面中在圖案化器件MA之平面處具有所要空間及角度強度分佈。
本文中所使用的術語「投影系統」PS應廣泛地解釋為囊括各種類型之投影系統，包括折射、反射、折反射、變像、磁性、電磁及/或靜電光學系統，或其任何組合，如適用於所使用的暴露輻射，及/或其他因素，諸如使用浸液或使用真空。本文中術語「投影透鏡」的任何使用可被視為與較通用術語「投影系統」PS同義。
微影裝置LA可為一種類型，其中至少一部分基板可由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間—此亦稱為浸潤式微影。關於浸潤技術之較多資訊在US6952253 (其以引用的方式併入本文)中給出。
微影裝置LA亦可為具有兩個或多於兩個基板支撐件WT (亦稱為「雙載物台」)的類型。在此類「多載物台」機器中，基板支撐件WT可並行使用，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W實施準備基板W之後續曝光的步驟，而另一基板支撐件WT上之另一基板W用於暴露其他基板W上之圖案。
除了基板支撐件WT外，微影裝置LA可包含測量載物台。測量載物台經配置以固持感測器及/或清潔器件。感測器可經配置以測量投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。測量載物台可固持多個感測器。清潔器件可經配置以清潔微影裝置LA之一部分，例如投影系統PS之一部分或提供浸液之系統之一部分。當基板支撐件WT遠離投影系統PS時，測量載物台可在投影系統PS下方移動。
在操作中，輻射光束B入射於固持於遮罩支撐件MT上之圖案化器件(例如，遮罩) MA上，且由存在於圖案化器件MA上之圖案(設計佈局)圖案化。已橫穿遮罩MA，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影通將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助第二定位器PW及位置測量系統(未展示)，可準確地移動基板支撐件WT，例如，以便將輻射光束B之路徑中不同目標部分C定位於聚焦及對準位置處。類似地，第一定位器PM及可能的另一位置感測器(其在圖1中未明確描繪)可用於相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化器件MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記W1、W2來使圖案化器件MA及基板W對準。儘管基板對準標記W1、W2如所說明佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中。當基板對準標記W1、W2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記被稱為切割道對準標記。
圖2根據本發明之實例實施方案示意性地描繪輻射源SO。輻射源SO包含一準分子雷射，且在本文中可被簡稱為源或雷射SO。雷射SO亦可被稱為雷射系統。雷射SO包含氣體室20。氣體室20亦可被稱為室、氣體腔室或簡稱為腔室。氣體室20含有氣體，例如惰性氣體(例如，氬、氪、氖或氙)與反應性氣體(例如，鹵化物，諸如氟或氯)之組合。氣體具有相對濃度，此取決於組合中不同氣體的相對量，例如氪的量相對於氟的量。相對濃度可被簡稱為濃度。氣體以受控壓力保持在氣體室內。舉例而言，氣體之壓力可在200-500 kPa範圍內。
向氣體室20內之氣體提供電刺激。舉例而言，可將電壓遞送至氣體室20上或其內之電極(未展示)。輻射自氣體室20產生及射出，例如通過孔徑(未展示)。輻射形成輻射光束B，輻射光束可遞送至微影裝置之照明系統IL (例如，參見圖1)。
在使用中，氣體在氣體室20中之性質可改變。氣體室20中之氣體壓力可變化。氣體室20中之氣體之溫度可變化。在使用中，氣體室20之溫度及/或壓力受到控制，以便不會偏離選定值。替代地，或另外，氣體的濃度可改變。應理解，氣體(其為多種氣體之組合)的濃度為與氣體室20中之氣體總量相比的第一氣體的量之度量。一些氣體可被視為係消耗品。消耗品可隨著時間的推移而減少，且因此可能需要更換。
雷射SO進一步包含氣體控制系統21。氣體控制系統21控制氣體流入及/或流出氣體室20。亦即，其可向氣體室20提供氣體或自該氣體室移除氣體。氣體控制系統21包含管道22，該管道在第一端23處連接至氣體室20。
管道22亦連接至另一端之外部氣體供應器(未展示)，並且可操作以將氣體自外部氣體供應器遞送至氣體室20。外部氣體供應可被稱為氣體源。此過程亦可被稱為注入氣體、提供氣體、遞送氣體或將氣體推入至氣體室20中。注入氣體可使氣體室20中之氣體壓力增加。另外或替代地，注入氣體可變更一類型氣體的相對濃度。舉例而言，將額外氟氣體注入至氬與氟氣體之組合中可增加氟相對於氬的相對濃度。替代地，管道22可操作以將氣體自氣體室20移除。此程序可被稱為排放氣體。排放氣體可降低氣體室20中之氣體壓力。經移除氣體可返回至外部氣體供應器或另一氣體裝置，例如廢物容器或氣體清除裝置，所有這些皆可被稱為氣體匯。
本文中所使用之術語管道可經認為意指用於流體或氣體輸送之導管。導管可採取任何形式或形狀，且僅限於其必須能夠輸送流體，例如氣體。
氣體控制系統21可進一步包含一或多個閥及/或泵(未展示)，以及任何其他氣體控制裝置。管道22可例如藉由閥連接至氣體室20，因此該閥可控制管道22與氣體室20之間(或氣體室20與管道22之間)的氣體流動。因此，氣體控制裝置可控制氣體自氣體源流動至氣體室20及/或氣體自氣體室20流動至氣體匯(亦即，氣體控制裝置可控制氣體源與氣體室20之間以及氣體室20與氣體匯之間的氣體流動)。泵可用於致動氣體在所要方向上之流動。
氣體控制系統可進一步包含處理器及/或操作氣體控制系統的電腦實施構件。處理器可用於操作閥及/或泵，例如藉由向閥及/或泵發送指令。舉例而言，指令可為打開閥、關閉閥、增加流量、減少流量、停止流動、開始流動等。
圖3根據本發明之實施例描繪另一實例輻射源SO。輻射源SO為一準分子雷射且在本文中可被簡稱為源或雷射SO。圖3中之雷射SO包含兩個氣體室MO、PA。該等氣體室含有氣體，例如惰性氣體(例如，氬、氪、氖或氙)與反應性氣體(例如，鹵化物，諸如氟或氯)之組合。氣體具有相對濃度，此取決於組合中不同氣體的相對量，例如氪的量相對於氟的量。相對濃度可被簡稱為濃度。氣體具有氣體壓力。每一氣體室MO、PA中之氣體壓力可不同。氣體類型及/或濃度在每一氣體室MO、PA中可相同，或在每一氣體共件MO、PA中可不同。
第一氣體室可被稱為主振盪器MO，且充當種子雷射，其中產生雷射輻射。橫跨主振盪器MO或在主振盪器MO內提供電刺激，例如，藉由向氣體室MO上或其內的電極(未展示)遞送電壓。輻射由主振盪器MO中之雷射產生，該輻射可經遞送至第二氣體室PA。第二氣體室可被稱為功率放大器PA，且充當放大器，其中自主振盪器MO接收的雷射輻射經放大至較高功率。經放大輻射出射功率放大器PA且形成輻射光束B，輻射光束可遞送至微影裝置之照明系統IL (例如，參見圖1)。
雷射SO進一步包含兩個氣體控制系統31MO、31PA。每一氣體控制系統31MO、31PA分別控制氣體流入及/或流出主振盪器MO及功率放大器PA的流量。亦即，氣體控制系統31MO、31PA可向氣體室MO、PA提供氣體或自氣體室MO、PA移除氣體。雖然圖3中之氣體控制系統31MO、31PA經說明為單獨的氣體控制系統，但其可替代地構成一個單一氣體控制系統。
每一氣體控制系統31MO、31PA包含多個管道30a至30c、32，該多個管道在每一管道30a至30c、32之第一端(未展示)處連接至氣體室MO、PA。每一管道30a至30c、32與參考圖2所描述之管道22相當，且可如此操作。舉例而言，每一管道30a至30c、32可連接至氣體源及/或氣體匯(未展示)，且可操作以向其各別氣體室MO、PA提供氣體或自其各別氣體室MO、PA移除氣體。本文中所使用之術語「管道」可經理解為意指用於流體或氣體輸送之導管。導管可採取任何形式或形狀，且僅限於其必須能夠輸送流體，例如氣體。
氣體控制系統31MO、31PA可進一步包含一或多個閥及/或泵(未展示)，以及任何其他氣體控制裝置。例如，管道30a、30b、30c、32可藉由閥連接至其各別氣體室MO、PA，因此該閥可控制管道30a至30c、32與氣體室MO、PA之間或(氣體室MO、PA與管道30a至30c、32之間)的氣體流動。因此，氣體控制裝置可控制氣體自氣體源流動至氣體室MO、PA中之一者或兩者及/或氣體自氣體室MO、PA中之一或多者流動至氣體匯(亦即，氣體控制裝置可控制氣體源與氣體室MO、PA之間以及氣體室MO、PA與氣體匯之間的氣體流動)。泵可用於致動氣體在所要方向上之流動。
氣體控制系統31MO、31PA可進一步包含處理器(未展示)及/或操作氣體控制系統31MO、31PA的電腦實施構件。處理構件可用於操作閥及/或泵，例如向閥及/或泵發送指令。該等指令可包含要求，諸如例如，打開閥、關閉閥、增加流量、減少流量、停止流動、開始流動等。
第一氣體控制系統31MO包含連接至主振盪器MO的三個管道30a至30c。第一管道30a連接至第一外部氣體供應器(未展示)，例如氪氣體供應器，並且可操作以向主振盪器MO輸送第一氣體(例如，氪)。第二管道30b連接至第二外部氣體供應器(未展示)，例如氟氣體供應器，並且可操作以向主振盪器MO輸送第二氣體(例如，氟)。藉由變更第一管道30a及第二管道30b的氣體流量，可控制氣體壓力及第一及第二氣體的相對濃度。第三管道30c可操作以自主振盪器MO移除氣體，因此降低主振盪器MO中之氣體壓力。第一管道30a及第二管道30b可被稱為入口管道。第三管道30c可被稱為出口管道。
主振盪器MO亦包含感測器34。感測器34經選擇來測量消耗品。例如，感測器34可測量第一氣體室MO中之反應性氣體的量。在特定實例中，感測器34包含氟感測器(例如，F2 感測器)，用於測量第一氣體室MO中之氟的量。有益地，藉由測量雷射SO之第一氣體室MO中之消耗品的量，可監測該消耗品且視需要予以補足。使用感測器34測量消耗品結合具有多個管道30a至30c之氣體控制系統31MO特別有利，此係因為消耗品的消耗量可改變氣體的濃度。具有能夠提供不同的氣體的多個管道30a至30c的氣體控制系統31MO可用於在消耗品耗盡後在第一氣體室MO中達到所要濃度。在特定實例中，氟感測器可監測氬-氟氣體中之氟的量。若第一氣體室MO中之氟的量(或濃度)下降低於所要量，則氣體控制系統31MO可指示藉由第一管道30a向第一氣體室MO提供一定量的氟。視情況，第二管道30b可向第一氣體室MO提供一定量的氬氣。藉由控制所提供的氬及氟的相對量，可控制氣體之壓力及濃度兩者。雖然感測器34經描繪在主振盪器MO中，但其可設置在準分子雷射SO的任何氣體室(例如，第二氣體室PA)中。另外，替代地，感測器34可與任何氣體控制系統31MO、31PA組合使用。
在圖3之實例中，第二氣體控制系統31PA包含連接至功率放大器PA之單個管道32。單個管道32包含與單個管道32相關聯的多個導管(未展示)，例如，多個導管可經容納在單個管道32中。例如，管道32可為容納多個較小導管的護套，或其可包含具有多個導管的歧管總成。與單個管道32相關聯的多個導管可與三管道30a至30c相當，且可如此操作，但表示管道/導管的不同配置。
應理解，圖3中所說明之氣體控制系統31MO、31PA不限於與此配置的雷射SO (例如，與主振盪器MO及功率放大器PA)一起使用，但可與圖2中所描繪之任何其他準分子雷射配置一起使用。亦應理解，任何數目個不同配置的氣體控制系統皆為可能的。舉例而言，對於氣體室MO及氣體室PA兩者，可使用任何數目個管道，例如一個進氣口及兩個出口，或一歧管入口及一單個出口。
圖2及圖3中之準分子雷射SO為準分子雷射輻射源的實例配置。然而，其他準分子雷射配置係可能的，例如，具有不同數目個氣體室或呈不同定向。本發明之特徵可應用於具有至少一個氣體室的準分子雷射的任何配置，且如此不限於上文所描述配置中之任一者。
準分子雷射(例如，圖2及圖3中所描繪的雷射SO)的效率為輻射光束B之輸出能量與供應至雷射SO的能量(例如藉由施加電壓來提供氣體之電刺激)相比的度量。雷射SO的效率可能受多個變數的影響，諸如例如，氣體室中之氣體的壓力、氣體室中不同氣體的相對濃度、氣體室內部的物理狀態(例如，氣體室中之污染可能會降低效率)及/或使用者使用雷射的特性(例如，使用頻率、工作循環或較佳驅動電壓)。
氣體控制系統實現線上控制自雷射之氣體室提供及/或移除氣體。亦即，雷射在提供及/或移除氣體期間可產生輻射。使雷射離線會對雷射的操作產生負面影響(亦即，雷射的使用中斷達顯著時間量)。因此，提供氣體控制系統實現線上控制氣體室中之氣體壓力及/或氣體室中不同氣體的相對濃度。因此，氣體控制系統的提供有利地提供對雷射的效率的控制。
在此返回至圖2，提供氣體控制系統21實現線上控制氣體室20中之氣體壓力及/或氣體室20中不同氣體的相對濃度。亦即，氣體控制系統21可用於在使用雷射SO時(亦即，在雷射產生輻射時)注入或排放氣體，因此減少或消除使用雷射離線進行清洗及再填充的需求。此程序可被稱為線上再填充或線上氣體控制。線上氣體控制有利地避免與清洗及再填充程序相關聯的時間損失。線上氣體控制有利地使得能夠在雷射產生輻射時控制氣體室中之氣體的特性，因此增加雷射可操作的時間量。
線上氣體控制在與用於測量雷射中之消耗品的量的感測器(例如，上文所描述之反應性氣體或氟感測器)一起使用時可為特別有益。在已知準分子雷射系統中，依賴清洗及再填充程序的主要原因為無法監測諸如氟等消耗品的消耗量。為了高效且有效地測量消耗品的量，測量器件將較佳地具有以下特性中之一或多者：高準確性(例如，±0.01%)、僅使用少量氣體進行測量(例如，為了不顯著降低氣體室中之氣體壓力)、快速(例如，測量比濃度改變較快)、小(例如，顯著地小於氣體室，以便安裝於氣體室中)、使用壽命長(例如，避免使雷射離線更換或維修器件)。已發現，可使用諸如反應性氣體(例如，氟)感測器等感測器，可高效且有效地測量消耗品的量。消耗品的量可例如使用感測器進行測量，且在無需清洗及再填充程序的情況下準確補足，從而增加雷射可操作的時間量。作為使用感測器的替代或附加，亦可例如使用與雷射相聯的理論估計及使用參數(例如工作循環、輸入電壓、輸出能量等)來推斷或估計消耗器的量，且消耗器可類似地得以準確補足，而無需清洗及再填充程序。
線上氣體控制亦允許根據個人使用者的需求對系統進行定製，例如，若使用者希望以諸如(但不限於)較低工作循環的非預期參數操作雷射，而不損害雷射的效率。圖2及圖3中所展示的氣體控制系統21、31MO、31PA可使用氣體控制方法及程序進行控制。下文描述根據本發明之實例實施方案的實例氣體控制方法及程序。
圖4描繪可用於控制氣體控制系統的實例程序。該程序為線上氣體控制程序。第一步驟40包括測量雷射的參數。該參數可描述施加於雷射之電刺激(例如，電壓V)及/或雷射產生的輻射(例如，輸出輻射之能量)及/或雷射之氣體室中之消耗品的量(例如，反應性氣體(諸如氟)的量或濃度)。圖4中之實例描述為測量電壓V，但該方法可相應地應用於任何其他適當的參數，例如輸出能量及/或消耗品的量。在此情況下，應理解向雷射提供電壓V，以便提供大體上一致的輸出輻射脈衝，例如每一脈衝的目標能量或劑量。
在測量電壓V時，可利用絕對電壓或濾波電壓。絕對電壓V為在無額外因素的情況下施加於雷射的輸入電刺激的度量。濾波電壓由絕對電壓V計算，並由與雷射相關聯且已知影響效率的其他因素(例如工作循環、目標能量輸出、氣體濃度等)加權。濾波電壓可經視為絕對電壓V之函數f(V)。有益地，濾波電壓可用本文中所描述的方法進行測量並與其一起用於改良已知使用狀況的效率及氣體控制。有利地，絕對電壓可用本文中所描述的方法進行測量並與其一起用於改良已知使用狀況的效率及氣體控制。雖然此處已描述電壓V，但同樣類似地適用於描述電刺激率的其他參數，例如電流。在本文中所描述的方法中，應理解，儘管電壓V或絕對電壓V經特別提及，但可使用描述輸入電刺激的任何其他參數，例如濾波電壓、絕對電流等。
程序的第二步驟42包括比較所測量參數之函數與參數臨限值，該參數臨限值可簡稱為臨限值。函數可為麼正的(亦即，函數f(p)可等於參數p，例如f(p)=1*p)。以下實例將使用其中函數為麼正的(亦即，比較參數與參數臨限值)的情況進行描述。在其他實例中，函數可為參數的任何其他函數，例如濾波電壓，稍後將更詳細地對其進行描述。
圖4中所展示的實例中之臨限值包含最大電壓臨限值τVmax 。若所測量電壓突破最大電壓臨限值τVmax ，則發生進一步方法步驟，而若所測量電壓未突破最大電壓臨限值τVmax ，則不執行任何動作，且方法重新開始。突破可包含電壓超過最大電壓臨限值τVmax 。
程序之第三步驟44包括基於參數計算氣體量。第三步驟44係回應於判定電壓V突破臨限值τVmax 而執行。計算44可基於所測量電壓V。舉例而言，計算可基於電壓V (或例如濾波電壓之電壓V之某一函數f(V))突破臨限值τVmax 的量值。氣體量可表示可需要向雷射之氣體室提供(或自其移除)的氣體量，以便改良氣體壓力及/或氣體濃度。舉例而言，氣體量可經計算以提高雷射的效率及/或輸出能量及/或控制供應至雷射的電壓。計算44可為單個氣體的量或氣體混合物的量，或可包含第一氣體的量及第二氣體的量。舉例而言，若期望分離壓力及濃度(例如，僅變更壓力或僅變更濃度，而非同時變更壓力及濃度兩者)，則計算第一氣體的量及第二氣體的量可為有益的。舉例而言，計算44可在如上文所描述之雷射系統相關聯的處理器中計算。
該程序的第四步驟46包括向氣體控制系統提供指令，以向雷射之氣體室提供該量之氣體或自該氣體室移除該量之氣體。舉例而言，氣體控制系統可為上文所描述氣體控制系統，且參考圖2及圖3。以此方式移除或向雷射之氣體室提供氣體的動作允許藉由監測與雷射相關聯的參數線上控制氣體壓力及/或濃度。
然後，該程序可自開始再次執行。該程序可連續地重複(亦即，持續監測參數)。替代地，在預定時間過去之後，可重複該程序之一或多個步驟。預定時間可為標準時間段，例如每20 ms。替代地，預定時間可與雷射之光線/脈衝的數目相關聯。雷射輻射為脈衝式的。亦即，在給定時間間隔內發射多個脈衝。每一輻射脈衝可被稱為一光線。由雷射的重複率定義的每一時間間隔發射輻射的一道光線。舉例而言，若雷射以6 kHz進行操作，則大約每0.17毫秒發射一道光線。應注意，雖然雷射可發射脈衝輻射(亦即，其可在第一時間段內反覆發射輻射突發，且在第二時間段內不發射輻射)，但在第一及第二時間段內，雷射被認為係「線上」的。
系統可計數光線的數目並儲存光線計數S，例如使用處理器。光線計數S可表示已出現光線的數目。可選擇光線臨限值，使得在發生預定數目的光線之後可執行程序(或程序的一步驟)。若光線臨限值經設定為τS = 100萬，則每百萬道光線皆發生該步驟。若光線臨限值經設定為τS = 1000萬，則每1000萬道光線發生程序步驟。光線臨限值τS 可取任何正整數值。在一個實例程序中，每百萬道光線測量40參數，且每2000萬道光線，提供至氣體控制系統之指令46。此程序可無限地迭代執行。
此程序內可發生額外步驟。例如，在測量步驟40與比較步驟42之間，或在比較步驟42與計算步驟44之間添加額外決策，以判定雷射是否正常操作。舉例而言，若雷射正在進行校準、預熱或其他維護或非標準操作，則電壓可不在較佳電壓範圍內。如此，系統可切換至非標準操作模式。若比較步驟42判定參數突破臨限值，但雷射未在正常操作中，則程序可判定回應於臨限值的突破將不採取任何動作。替代地或另外，可使用模式相關臨限值，例如，若雷射處於異常模式(例如校準模式)中，則可比較參數與校準臨限值，該校準臨限值不同於在正常操作期間使用的臨限值。
替代地或另外，在向氣體控制系統提供指令46之後(亦即在程序重新開始之前)，可添加額外決策。此決策可判定氣體室中之氣體壓力及/或氣體濃度是否已改變。舉例而言，可進行氣體室中之氣體壓力的測量，以判定氣體控制系統是否成功地提供所計算量的氣體。舉例而言，若判定氣體壓力尚未改變，則此可指示氣體控制系統故障，或可指示在程序的下一次迭代之前需要其他改變。
圖5描繪可用於控制氣體控制系統的另一實例程序。該程序為線上再填充程序。該程序的第一步驟50包括測量雷射的參數。該參數可描述施加於雷射之電刺激(例如，電壓V)及/或雷射產生的輻射(例如，輸出輻射之能量)及/或雷射之氣體室中之消耗品的量(例如，反應性氣體(諸如氟)的量或濃度)。圖5中之實例描述為測量50電壓V，但該方法可相應地應用於任何其他適當的參數。在此情況下，應理解電壓V提供至雷射，以便以目標能量提供輸出輻射。
該程序之第二步驟52包括比較電壓與參數臨限值，該參數臨限值可被簡稱為臨限值。圖5中所展示的實例中之臨限值包含最大電壓臨限值τVmax 。若所測量電壓突破最大電壓臨限值τVmax ，則發生進一步方法步驟，而若所測量電壓未突破最大電壓臨限值τVmax ，則不執行任何動作，且方法重新開始。可使用其他臨限值，諸如最小電壓臨限值。多個電壓臨限值可經同時監測，且突破多個臨限值的不同臨限值可能導致採取不同的動作。
該程序可儲存一或多個值，例如臨限值及/或參數及/或計數。該等值可儲存在處理器或儲存構件上，例如儲存在電腦上。在圖5中所展示的程序中，儲存兩個計數器。可儲存任何數目個計數器。計數器使用任意或預定值初始化。
該程序的第三步驟54包括更新一或多個計數器。在此情況中，回應於判定 V突破臨限值τVmax 而更新計數器。下文且參考圖6較詳細地描述實例計數器操作。
在判定52所測量突破最大電壓臨限值τVmax 並且一或多個計數器已經更新54之後，程序繼續至第四步驟56。第四步驟56包括基於參數及計數器來計算氣體量。舉例而言，若所測量電壓V已突破臨限值τVmax 多次，則將多次更新計數器，且所計算氣體量之量值可大於所測量電壓突破臨限值τVmax 一次的狀況。氣體量可表示需要向雷射之氣體室提供(或自其移除)的氣體量，以便改良氣體壓力及/或氣體濃度。舉例而言，氣體量可經計算以提高雷射的效率及/或輸出能量及/或控制供應至雷射的電壓。氣體計算可為單個氣體的量或氣體混合物的量，或可包含第一氣體的量及第二氣體的量，例如在濃度改變為有益的情況下。舉例而言，此計算56可在如上文所描述之雷射系統相關聯的處理器中計算。
在已計算出56氣體量之後，該程序繼續至第五步驟58。第五步驟58包括向氣體控制系統提供指令，以向雷射之氣體室提供該量之氣體或自該氣體室移除該量之氣體。舉例而言，氣體控制系統可為根據上文且參考圖2及圖3所描述之彼等的氣體控制系統。以此方式移除或向雷射之氣體室提供氣體的動作允許藉由監測與雷射相關聯的參數線上(亦即，在雷射正產生輻射時)控制氣體壓力及/或濃度。
最大電壓臨限值τVmax 可表示一臨限值，其中突破此臨限值的電壓對使用者而言可為不合意的。最大電壓臨限值τVmax 可與最大允許電壓有關，其中最大允許電壓可表示例如其為由於設備或成本因素使用者可獲得的最大電壓的電壓。替代地，最大允許電壓τVmax 可表示高於其對應於次最佳化效率及/或輸出能量的電壓。最大電壓臨限值τVmax 可與最大允許電壓有關，因為其可由預定值分離，例如，最大電壓臨限值τVmax 可為小於最大允許電壓0.1 kV。最大電壓臨限值τVmax 可與最大允許電壓有關，因為其可由最大允許電壓的分數分離，例如最大電壓臨限值τVmax 可為最大允許電壓的90%。藉由具有低於最大允許電壓的最大電壓臨限值τVmax ，氣體控制系統可在獲得最大允許電壓之前及時致動，因此維持雷射的使用的所要條件。
上述實例已參考電壓V及最大電壓臨限值τVmax 進行描述，但該程序可另外或替代地以不同的參數(例如，所測量及/或自例如濾波電壓f(V)的測量值導出)及/或不同臨限值(恆定臨限值及/或時間相關臨限值及/或光線相關臨限值)操作。下文描述使用不同參數及/或不同臨限值的一些實施方案。此等實例實施方案可組合使用。亦即，線上再填充程序可檢測以下各項中之一或多者：電壓或電流或輸出輻射的能量或雷射中之消耗品的量或與雷射系統相關聯的任何其他適當參數。
在實例實施方案中，使用最小電壓臨限值τVmin 。最小電壓臨限值τVmin 可表示一臨限值，其中突破此臨限值的電壓對使用者而言為不合意的。在此情況下，應將突破視為意指所測量參數(電壓)低於最小電壓臨限值τVmin 。最小電壓臨限值τVmin 可與最小允許電壓有關，其中最小允許電壓可表示例如其為由於設備或成本因素使用者可獲得的最小電壓的電壓。替代地，最小允許電壓τVmax 可表示低於其對應於次最佳化效率及/或輸出能量的電壓。最小電壓臨限值τVmin 可與最小允許電壓有關，因為其可由預定值分離，例如，最小電壓臨限值τVmin 可為高於最小允許電壓0.1 kV。最小電壓臨限值τVmin 可與最小允許電壓有關，因為其可由最大允許電壓的分數分離，例如最小電壓臨限值τVmax 可為最小允許電壓的110%。藉由具有低於最小允許電壓的最小電壓臨限值τVmin ，氣體控制系統可在獲得最小允許電壓之前及時致動，因此維持雷射的使用的所要條件。與圖4及圖5中所描述的程序相對應，若所測量電壓突破最小電壓臨限值τVmin ，則發生進一步方法步驟，而若所測量電壓未突破最小電壓臨限值τVmin ，則不執行任何動作，且方法重新開始。
在另一實例實施方案中，輸入電壓V保持恆定，且替代地測量雷射的輸出能量E。在此情況下，相關臨限值可為最小能量臨限值及最大能量臨限值中之一或多者。
在另一實例實施方案中，測量雷射的消耗品。舉例而言，可測量使用氬及氟氣的氣體混合物的雷射中之氟的量或濃度。在此情況下，相關臨限值可為最小氟臨限值及最大氟臨限值中之一或多者。
此外，可測量多於一個參數。舉例而言，可測量電壓並使用其來計算增加腔室中壓力所需的氣體量。同時地，可測量消耗品的量並使用其來計算向腔室提供的消耗品的量。兩個參數測量值皆可用於計算氣體量。舉例而言，可測量電壓及消耗品的量且兩者皆可用於計算欲提供至腔室以改良腔室中之氣體的壓力及/或濃度的第一氣體的量及第二氣體的量。可使用多於兩個參數來計算氣體量。
圖6大體而言說明氣體控制系統及相關方法(諸如上文所論述的彼等)對準分子雷射之效率及/或能量輸出的影響。特定而言，圖6說明用於計算氣體量的計數器的實例用途。舉例而言，計數器可為上文參考圖5所描述之計數器，該計數器回應於所測量電壓突破最大電壓臨限值τVmax 的判定52而經更新54。圖6中之曲線圖描繪施加於準分子雷射以例如橫跨與氣體室相關聯的電極施加電刺激之電壓V，以及雷射之輸出能量E，亦即，由雷射所產生之輻射的能量。
第一電壓能量曲線60A描繪了與實例雷射使用相關聯的典型施加電壓V及所發射能量E。諸如此類的曲線可理論地計算或經驗地自實際使用案例測量。第一電壓能量曲線60A之形狀及位置取決於雷射操作的參數(例如，工作循環、使用頻率、氣體選擇、氣體壓力、絕對及相對氣體濃度等)。第二電壓能量曲線60B描繪與另一實例雷射使用相關聯的典型施加電壓V及所發射能量E，該雷射以較低工作循環操作。在此情況下，與第二電壓能量曲線60B相關聯的雷射的特定操作與相關聯於第一電壓能量曲線60A相關聯的雷射的特定操作相比較產生較低輸出能量E。
如上文所論述，雷射的效率可受到多種因素的影響，例如氣體室中之氣體壓力、使用頻率、工作循環等。圖6中之陰影區域61說明一區域，其中給定特定使用特性(例如，特定使用頻率、特定工作循環、特定氣體壓力、雷射使用年限等)，雷射將以可接受效率操作。亦即，效率高於所要的臨限值效率。理想效率62經描繪位於陰影區域61內，其可表示最高可實現效率(其亦可被稱為最期望效率)。給定一組使用特性的理想效率62與理想能量62E (或能量範圍)及理想電壓62V (或電壓範圍)相關聯。亦即，為在給定特定使用特性下實現理想效率62，在理想電壓62V下操作雷射且隨後可實現理想能量62E可為有益的。
若使用者希望以不同使用特性(例如，較低工作循環)操作雷射，則電壓能量曲線可能無法達到理想效率62，或可甚至自陰影區域62下降。若使用者希望以不同使用特性(例如，較低工作循環)操作雷射，則給定其不同使用特性，可能無法實現所要能量輸出。舉例而言，第二電壓能量曲線60B穩定在低於理想能量62E之輸出能量處。在此情況下，線上再填充可用於控制氣體壓力及/或濃度。藉由控制氣體壓力及/或濃度，可改良雷射之效率及/或輸出能量。藉由控制氣體壓力及/或濃度，可實現所要輸出能量及/或效率，而不損害所要輸入電壓及/或其他使用特性。有益地，藉助線上再填充，使用者可以經改良效率操作雷射及/或實現其理想能量輸出，即使其選擇「非標準」使用特性。例如，非標準使用特性可包含以下中之一或多者：使用舊雷射、低工作循環、較不頻繁使用雷射等。
舉例而言，線上再填充程序可為上文參考圖4及圖5所描述的程序中之一者。線上再填充可結合氣體控制系統(諸如上文參考圖2及圖3所描述彼等)使用。
圖6亦說明可使用計數器來計算欲作為指令提供至氣體控制系統的氣體量的方式。舉例而言，計數器可為上文參考圖5所描述之計數器，該計數器回應於所測量電壓突破最大電壓臨限值τVmax 的判定52而經更新54。
圖6中描繪最大電壓臨限值τVmax 及最小電壓臨限值τVmin 。此等最大電壓臨限值τVmax 及最小電壓臨限值τVmin 可被視為與上文所論述彼等臨限值相當。舉例而言，且可與雷射之最大及最小允許電壓有關。在此實例中，最大電壓臨限值τVmax 及最小電壓臨限值τVmin 在所要效率區域61內(例如，距所要效率區域61之邊緣0.1 kV)。
計算使用最小電壓計數器CVmin 及最大電壓計數器CVmax 。此等計數器CVmin 、CVmax 可經初始化為任意值。在此情況下，計數器CVmin 、CVmax 經初始化為零。上述情形不應解釋為限制性，且計數器可經初始化為任何值。
測量至雷射之輸入電壓V，例如維持目標輸出能量所要的電壓。若所測量電壓V突破最大電壓臨限值τVmax ，則更新最大電壓計數器CVmax 。舉例而言，最大電壓計數器CVmax 可增加1。替代地，最大電壓計數器CVmax 可增加參數(例如，電壓V)及/或臨限值(例如，τVmax )之函數，例如，最大電壓計數器CVmax 可增加函數w*(V‒ τVmax )，其中w為任意或預定常數。藉由使用V及τVmax 之函數，計數器可反映所測量電壓已突破臨限值的程度(亦即，電壓V突破最大電壓臨限值τVmax 的量)舉例而言，若使用函數w*(V‒ τVmax )且w為正數，則較大電壓將對應於最大電壓計數器CVmax 之較大增加。有益地，藉由取決於臨限值突破的程度將最大電壓計數器CVmax 更新一值，可計算進一步取決於臨限值突破程度的氣體量，因此實現對氣體室中之氣體壓力及/或濃度之較有效地及/或較快控制。
若所測量電壓V突破最小電壓臨限值τVmin ，則更新最小電壓計數器CVmin 。舉例而言，最小電壓計數器CVmin 可增加1。替代地，最小電壓計數器CVmin 可增加參數(例如，電壓V)及/或臨限值(例如，τVmin )之函數，例如，最小電壓計數器CVmin 可增加函數w*(V‒ τVmin )，其中w為任意或預定常數。藉由使用V及τVmin 之函數，計數器可反映突破的程度(亦即，電壓V突破最小電壓臨限值τVmin 的量)。舉例而言，若使用函數w'*(τVmin ‒V)且w'為正數，則較小電壓將對應於最小電壓計數器CVmin 之較大增加。有益地，藉由取決於突破程度將最小電壓計數器CVmin 更新一值，可計算進一步取決於突破程度的氣體量，因此實現對氣體室中之氣體壓力及/或濃度之較有效地及/或較快控制。
由於測量程序經連續或迭代地重複，計數器CVmin 、CVmax 通常取決於所測量電壓V之值進行多次更新。計數器的更新方式(例如，計數器經增加/減少的值、增量比例)可被稱為更新值。更新值可基於使用案例、科學理論、電腦建模、經驗觀測或任何其他合適的方法進行選擇。
計數器CVmin 、CVmax 然後用於計算氣體量。所使用計算可基於使用案例、科學理論、電腦建模、經驗觀測或任何其他合適的方法進行選擇。計算可直接或間接地計算氣體量。亦即，計算可包括首先計算氣體的特性(例如，壓力、濃度)，且然後計算氣體量。有益地，藉由計算與雷射相關聯的氣體特性，可使用標準且已知氣體理論及/或經驗觀測及/或使用案例來計算氣體量。有益地，藉由計算與雷射相關聯的氣體特性，可準確且高效地計算氣體量。
在實例實施方案中，若所測量電壓V突破最大電壓臨限值τVmax ，則增加最大電壓計數器CVmax 。若所測量電壓V突破最小電壓臨限值τVmin ，則增加最小電壓計數器CVmin 。在電壓過高的常見使用案例中(例如，由於氣體室中之氣體耗盡)，可使用以下公式計算壓力Pu 的所要改變：
Figure 02_image001
(方程式1) 其中z為步長。取決於期望壓力改變的攻擊性，可選擇步長z。舉例而言，小步長z可對壓力進行小改變，而較大步長z可對壓力進行較大改變。在一些情況下，較不頻繁進行大改變(例如使用大步長z及低重複/更新率)可為有益的，而在其他情況下，頻繁地進行較小改變(亦即，使用較小步長z及高重複/更新率)可為較佳的。氣體壓力的增加可導致輸入電壓V的降低(亦即，可能需要較低的電壓V來實現所要效率及/或輸出能量)。靈敏度可用於描述將電壓降低特定量(例如，1伏)所需要的壓力增加(例如以kPa為單位)。步長z可取決於靈敏度進行選擇。
然後例如基於已知科學關係(例如，標準氣體定律)，自所計算更新壓力Pu 判定氣體量。藉助用以向氣體室提供該量的氣體，或自氣體室取出該量氣體的指令，將此量氣體傳遞至氣體控制系統。舉例而言，若Pu 為正，則可向氣體室提供該量氣體，而若Pu 為負，則可自氣體室移除該氣體量。
雖然參考監測輸入電壓V進行說明，但可藉由使用對應的最小及最大能量臨限值及最小及最大能量計數器以大體上恆定輸入電壓V監測輸出能量E來類似地使用程序。類似地，該程序可類似地藉由監測消耗品(例如，諸如氟的反應性氣體)的量，並使用最小消耗品臨限值來使用，因此若消耗品的量下降低於最小消耗品臨限值，則計算消耗氣體的量並將其提供至氣體室。
有時可期望重設計數器CVmax 、CVmin 。舉例而言，在判定已達到所要氣體壓力及/或濃度時，可期望重設計數器CVmax 、CVmin 。重設計數器CVmax 及CVmin 可防止進行進一步調整，且使得系統能夠對所監測特性(例如，輸入電壓V)的未來改變做出適當反應。
圖7說明計算氣體量的另一實例方法。該曲線圖描繪與準分子雷射(特定而言電壓V及變數X)相關聯的測量曲線圖。變數X可取決於使用者要求進行選擇，但可包括可影響電壓V的任何特性，例如工作循環或，與雷射相關聯的光學條件，例如向第一氣體室提供電刺激與向雷射之第二氣體室提供電刺激之間的時間。電壓V及參數X會隨著時間的推移進行檢測，且每一測量值經記錄為曲線圖上之圓圈70、72。輸出能量E可經測量及記錄，而非電壓，其中參數X可包括可影響輸出能量E之任何特性。下文所描述之方法係關於測量電壓V進行描述，但該等方法可對應地在測量輸出能量E時應用，或對應地應用於輸入電刺激及/或輸出輻射的任何其他測量，或氣體室中之消耗品的測量。
測量在第一時間段期間進行，並由實心圓圈70表示。在時間段期間不同時間可進行多次測量，例如每百萬光線進行一次測量，或每1億道光線進行一次測量。對於第一時間段期間進行的測量70，找到第一平均值(或所測量參數的任何其他函數) 71。
測量亦在第二時間段期間進行，並由空白圓圈72表示。在時間段期間不同時間可進行多次測量，例如每百萬光線進行一次測量，或每1億道光線進行一次測量。對於第二時間段期間進行的測量72，找到第二平均值或任何其他函數73。
第二時間段可在時間上與第一時間段分開。舉例而言，時間段之間的差可為一小時、一天或一週。替代地，第一時間段與第二時間段之間的時間差可為零。第一時間段及第二時間段可重疊。舉例而言，第一時間段可自1道光線至300萬道光線發生，而第二時間段可自200萬道光線至5000萬道光線發生。時間段可為基於時間(例如，秒、小時、天等)及/或可基於光線。
在第一時間段與第二時間段之間的時間期間，雷射內的條件可改變。舉例而言，壓力及/或濃度可能將改變(例如，壓力可已降低及/或消耗品的量且因此對應的濃度可降低)。因此，效率及/或能量及/或電壓將改變，且然後平均值將改變，亦即，第二平均值73將不同於第一平均值71。
平均值或測量參數的任何函數可以1維方式進行監測，例如計算平均電壓。替代地，平均值可以2維進行監測，例如平均電壓及平均參數X兩者。參數X本身可為多維的。參數X可包含一或多個影響電壓V且可測量的參數。有益地，藉由監測此等平均值(或測量參數的其他函數) 71、73及參數X，可考慮可能影響電壓但無法直接測量的其他因素(例如，老化效應)。
可基於第一平均值71與第二平均值73之間的差值計算氣體量(亦即，欲傳遞至氣體控制系統並提供至氣體室的氣體量)。氣體控制系統隨後將氣體提供至氣體室及/或自氣體室清除氣體，如上文所描述。
可計算移動的平均值，而非在兩個不同且時間上分開的時間計算平均值71、73。亦即，可計算第一平均值71，例如基於第一組測量值70。替代地，可基於歷史值、使用者規定的值或製造商規定的值選擇第一平均值71。替代地，可基於校準程序中之計算選擇第一平均值71。然後，可藉助所取得的每一測量值計算並更新移動平均值。可選擇平均臨限值(亦即，與第一平均值71及移動平均值相關的臨限值)，使得若移動平均值突破平均臨限值，則可計算氣體量。平均臨限值可為預定值(例如，平均電壓±0.1 kV)。替代地，平均臨限值可為第一平均值的比例(例如，第一平均值±10%)。
在計算氣體量之前，將濾波器應用於測量可為有利的。舉例而言，異常值可係由錯誤測量引起的。異常值可與平均值較遠，如在圖7中說明為離群測量值74。包括異常值可導致計算錯誤的氣體量。藉由對測量值應用濾波器，例如，藉由忽略距離第一或第二平均值超過特定臨限距離(例如，第一平均值±50%)的所有數據，或藉由使用異常值偵測演算法，可降低異常值的消極效應。視情況，在移除此等離群測量值後，可重新計算第二平均值。
儘管本文中可對用於微影的準分子雷射的使用進行特定提及，但應理解，本文中所描述之雷射及相關聯系統及方法可具有其他應用。其他可能應用包括計量裝置及光學測量裝置。
儘管本文中可對在製造IC中使用微影裝置進行特定提及，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用。其他可能應用包括整合式光學系統的製造、磁域記憶體之導引及偵測型樣、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。
在上下文允許的情況下，本發明之實施例可實施在軟體、韌體、軟體或其任何組合中。本發明之實施例亦可作為儲存於機器可讀媒體上的指令實施，該指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於以機器(例如，計算器件)可讀的形式儲存或傳輸資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁性儲存媒體；光儲存媒體；快閃記憶體器件；電氣、光學、聲學或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等)及其他。此外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此類描述僅係為了方便起見，且此類動作實際上係由計算器件、處理器、控制器或其他執行韌體、軟體、常式、指令等器件引起，且如此做可致使致動器或其他器件與實體世界交互。
本發明之其他態樣在以下編號條項中予以闡明。 1.   一種控制一輻射源之一氣體室之一氣體控制系統的方法，該方法包含： 測量準分子雷射之一參數，其中該參數描述施加於該雷射之一電刺激及/或由該雷射產生之輻射之一特性及/或該氣體室中之一消耗品的一量； 比較該參數或該參數之一函數與一臨限值； 回應於判定該參數或該參數之函數突破該臨限值，基於該參數計算欲提供或移除的一氣體量； 向該氣體控制系統提供一指令，以向該氣體室提供該量之氣體或自該氣體室移除該量之氣體。 2.   如條項1之方法，其中該輻射源在該向該氣體室提供氣體或自該氣體室移除氣體期間繼續產生輻射。 3.   如任何前述條項之方法，其中計算一氣體量進一步包含基於該參數計算一氣體特性。 4.   如條項3之方法，其進一步包含基於該氣體特性計算該氣體量。 5.   如條項3或4之方法，其中該氣體特性包含一氣體壓力及/或一氣體濃度。 6.   如任何前述條項之方法，其中該氣體量包含一第一氣體的一量及一第二氣體的一量。 7.   如任何前述條項之方法，其中測量一參數包含測量一第一及第二參數。 8.   如條項7之方法，其中基於該第一及第二參數計算該氣體量。 9.   如條項7或8之方法，其中該第一參數為該氣體室中之一消耗品的該量。 10.  如任何前述條項之方法，其進一步包含使用一感測器來測量該氣體室中之一消耗品的該量。 11.  如條項10之方法，其中該感測器包含一反應性氣體感測器。 12.  如條項11之方法，其中該感測器包含一氟感測器。 13.  如任何前述條項之方法，其中該臨限值包含一預定參數之一函數。 14.  如任何前述條項之方法，該方法進一步包含，回應於判定該參數的該函數超過該臨限值，更新一計數器。 15.  如條項14之方法，其中該計算該氣體量另外基於該計數器。 16.  如任何前述條項之方法，該方法進一步包含： 記錄該參數之一第一組測量值； 計算該第一組測量值的一第一函數； 記錄該參數之一第二組測量值； 計算該第二組測量值的一第二函數； 基於該第一及第二函數計算該氣體量。 17.  一種輻射源，其包含：一氣體室；一氣體控制系統，其經組態以向該氣體室提供一定量之氣體或自該氣體室移除一定量之氣體；及一處理器，其經組態以執行如條項1至16中任一項之方法。 18.  如條項17之輻射源，其中該氣體控制系統包含一第一管道，該第一管道在一第一端處連接至一第一氣體源且在一第二端處連接至該氣體室。 19.  如條項18之輻射源，其中該氣體控制系統進一步包含一第二管道，該第二管道在一第一端處連接至一第二氣體源且在一第二端處連接至該氣體室。 20.  如條項18或19之輻射源，其進一步包含一氣體控制裝置，該氣體控制裝置經組態以控制該氣體室與該第一及/或第二氣體源之間的一氣體流動。 21.  如條項17至20中任一項之輻射源，其進一步包含一感測器，該感測器經組態以測量該氣體室中之一消耗品的一量。 22.  如條項21之輻射源，其中該感測器位於該氣體室中。 23.  如條項21或22之輻射源，其中該感測器包含一反應性氣體感測器。 24.  如條項21至23中任一項之輻射源，其中該感測器包含一氟感測器。 25.  一種輻射源，其包含一氣體室及一感測器，該感測器用於測量該氣體室中之一消耗品的一量。 26.  如條項25之輻射源，其中該感測器包含一反應性氣體感測器。 27.  如條項26之輻射源，其中該感測器包含一氟感測器。 28.  如條項25至27中任一項之輻射源，其進一步包含一氣體控制系統，該氣體控制系統經組態以向該氣體室提供一定量之氣體，或自該氣體室移除一定量之氣體。 29.  一種氣體控制系統，其經組態以向一輻射源之一氣體室提供一定量至氣體或自該氣體室移除一定量之氣體，且進一步經組態以執行如條項1至16中任一項之方法。 30.  如條項29之氣體控制系統，其中該氣體控制系統包含一第一管道，該第一管道經組態用於在一第一端處連接至一第一氣體源且在一第二端處連接至該氣體室。 31.  如條項30之氣體控制系統，其進一步包含一第二管道，該第二管道經組態用於在一第一端處連接至一第二氣體源且在一第二端處連接至該氣體室。 32.  如條項29至31中任一項之氣體控制系統，其進一步包含一氣體控制裝置，該氣體控制裝置經組態以控制該氣體室與該第一及/或第二氣體源之間的一氣體流動。 33.  如條項17至28中任一項之輻射源，其進一步包含一處理器，該處理器經組態以執行如條項1至16中任一項之方法。 34.  一種微影裝置，其包含如條項17至28或條項33中任一項之輻射源。 35.  一種電腦程式，其包含指令，該等指令用以致使如條項17至34中任一項之器件執行如條項1至16之方法之步驟。 36.  一種電腦可讀媒體，其上儲存有如條項35之電腦程式。
上文所描述實施方案及其他實施方案在申請專利範圍之範疇內。雖然本發明之具體實施例已在上文進行描述，但將瞭解，本發明可以除所描述外的方式進行實踐。上述描述意欲為說明性，而非限制性。因此，對熟習此項技術者將顯而易見，可如所述對本發明進行修改，而不會脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇。
11:氣體控制系統 20:氣體室 21:氣體控制系統 22:管道 23:第一端 30a:管道/第一管道 30b:管道/第二管道 30c:管道/第三管道 31MO:氣體控制系統 31PA:氣體控制系統 32:管道 34:感測器 40:第一步驟/測量步驟 42:第二步驟/比較步驟 44:第三步驟/計算步驟 46:第四步驟 50:第一步驟 52:第二步驟 54:第三步驟 56:第四步驟 58:第五步驟 60A:第一電壓能量曲線 60B:第二電壓能量曲線 61:陰影區域/所要效率區域 62:理想效率 62E:理想能量 62V:理想電壓 70:圓圈/實心圓圈/測量/第一組測量值 71:第一平均值 72:圓圈/空白圓圈/測量 73:第二平均值 74:離群測量值 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 C:目標部分 E:輸出能量 IL:照明系統/照明器 LA:微影裝置 M1 :遮罩對準標記 M2 :遮罩對準標記 MA:圖案化器件/遮罩 MO:氣體室/第一氣體室/主振盪器 MT:遮罩支撐件 PA:氣體室/第二氣體室/功率放大器 PM:第一定位器 PS:投影系統 PW:第二定位器 SO:輻射源/雷射/準分子雷射 V:電壓 W:基板 W1 :基板對準標記 W2 :基板對準標記 WT:基板支撐件 X:參數
現在將僅藉由實例的方式參考隨附示意圖描述本發明之實施例，在附圖中：
圖1示意性描繪包含氣體控制系統之微影裝置。
圖2示意性描繪包含氣體控制系統之實例輻射源。
圖3示意性描繪包含氣體控制系統之另一實例輻射源。
圖4描繪可用於控制氣體控制系統的實例程序。
圖5描繪可用於控制氣體控制系統的另一實例程序。
圖6說明使用計數器計算氣體量的實例方法。
圖7說明計算氣體量之另一實例方法。
30a:管道/第一管道
30b:管道/第二管道
30c:管道/第三管道
31MO:氣體控制系統
31PA:氣體控制系統
32:管道
34:感測器
B:輻射光束
MO:氣體室/第一氣體室/主振盪器
PA:氣體室/第二氣體室/功率放大器
SO:輻射源/雷射/準分子雷射

Claims (31)

  1. 一種控制一輻射源之一氣體室之一氣體控制系統的方法，該方法包含： 測量一準分子雷射之一參數，其中該參數描述施加於該準分子雷射之一電刺激及/或由該準分子雷射產生之輻射之一特性及/或該氣體室中之一消耗品的一量； 比較該參數或該參數之一函數與一臨限值； 回應於判定該參數或該參數之函數突破該臨限值，基於該參數計算欲提供或移除的一氣體量； 向該氣體控制系統提供一指令，以向該氣體室提供該量之氣體或自該氣體室移除該量之氣體。
  2. 如請求項1之方法，其中該輻射源在該向該氣體室提供氣體或自該氣體室移除氣體期間繼續產生輻射。
  3. 如請求項1之方法，其中該計算一氣體量進一步包含基於該參數計算一氣體特性。
  4. 如請求項3之方法，其中該計算該氣體量進一步基於該氣體特性。
  5. 如請求項3之方法，其中該氣體特性包含一氣體壓力及/或一氣體濃度。
  6. 如請求項1之方法，其中該氣體量包含一第一氣體的一量及一第二氣體的一量。
  7. 如請求項1之方法，其中測量一參數包含測量一第一參數及一第二參數。
  8. 如請求項7之方法，其中基於該第一及第二參數計算該氣體量。
  9. 如請求項7之方法，其中該第一參數為該氣體室中之一消耗品的該量。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包含使用一感測器來測量該氣體室中之一消耗品的該量。
  11. 如請求項10之方法，其中該感測器包含一反應性氣體感測器。
  12. 如請求項10之方法，其中該感測器包含一氟感測器。
  13. 如請求項1之方法，其中該臨限值包含一預定參數之一函數。
  14. 如請求項1之方法，其進一步包含回應於判定該參數之該函數超過該臨限值，更新一計數器。
  15. 如請求項14之方法，其中該計算該氣體量另外基於該計數器。
  16. 如請求項1之方法，其進一步包含： 記錄該參數之一第一組測量值； 計算該第一組測量值之一第一函數； 記錄該參數之一第二組測量值； 計算該第二組測量值之一第二函數； 基於該第一及第二函數計算該氣體量。
  17. 一種輻射源，其包含：一氣體室；一氣體控制系統，其經組態以向該氣體室提供一定量之氣體或自該氣體室移除一定量之氣體，且經組態以執行包含以下步驟之一方法： 測量準分子雷射之一參數，其中該參數描述施加於該準分子雷射之一電刺激及/或由該準分子雷射產生之輻射之一特性及/或該氣體室中之一消耗品的一量； 比較該參數或該參數之一函數與一臨限值； 回應於判定該參數或該參數之函數突破該臨限值，基於該參數計算欲提供或移除的該氣體量； 向該氣體控制系統提供一指令，以向該氣體室提供該量之氣體或自該氣體室移除該量之氣體。
  18. 如請求項17之輻射源，其中該氣體控制系統包括一第一管道，該第一管道在一第一端處連接至一第一氣體源且在一第二端處連接至該氣體室。
  19. 如請求項18之輻射源，其中該氣體控制系統進一步包含一第二管道，該第二管道在一第一端處連接至一第二氣體源且在一第二端處連接至該氣體室。
  20. 如請求項19之輻射源，其進一步包含一氣體控制裝置，該氣體控制裝置經組態以控制該氣體室與該第一及/或第二氣體源之間的一氣體流動。
  21. 如請求項17之輻射源，其進一步包含一感測器，該感測器經組態以測量該氣體室中之一消耗品的該量。
  22. 如請求項21之輻射源，其中該感測器位於該氣體室中。
  23. 如請求項21之輻射源，其中該感測器包含一反應性氣體感測器。
  24. 如請求項21之輻射源，其中該感測器包含一氟感測器。
  25. 如請求項17之輻射源，其進一步包含一處理器，該處理器經組態以執行該方法。
  26. 如請求項25之輻射源，其進一步包含一電腦可讀媒體，其上儲存有一電腦程式，該電腦程式包含供該處理器執行該方法的指令。
  27. 一種微影裝置，其包含如請求項17之輻射源。
  28. 一種輻射源，其包含一氣體室及一感測器，該感測器用於測量該氣體室中之一消耗品的一量。
  29. 如請求項28之輻射源，其中該感測器包含一反應性氣體感測器。
  30. 如請求項29之輻射源，其中該感測器包含一氟感測器。
  31. 如請求項30之輻射源，其進一步包含一氣體控制系統，該氣體控制系統經組態以向該氣體室提供一定量之氣體，或自該氣體室移除一定量之氣體。
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