TW202212785A - 用於量測氟之設備及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於判定一混合氣體中之一氟濃度的設備及方法，該設備包括一偵測器，該偵測器基於在涉及氟之一反應中產生的氧氣之量而供應氟濃度之一量度，且其中如此量測之氟的量係根據其他因素進行調整。該等其他因素包括一緊接在前的量測後剩餘的氧氣之一量及自該緊接在前的量測起已經過的時間量。

Description

用於量測氟之設備及方法

所揭示之主題係關於間接量測包括氟之氣體混合物中之氟濃度。

存在需要量測混合氣體中之氟濃度的許多應用。作為實例，微影設備將所要圖案施加至諸如半導體材料之晶圓的基板上，通常施加至基板之目標部分上。被替代地稱作光罩或倍縮光罩之圖案化裝置可用以產生待形成於晶圓之個別層上的電路圖案。通常藉由將圖案成像至提供於基板上之輻射敏感材料(光阻，或簡單地「抗蝕劑」)層上來實現圖案之轉印。一般而言，單個基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分。

用以照明圖案且將其投影至基板上之光源可為數個組態中之任一者。一個組態為準分子雷射。準分子雷射之名稱衍生自在電刺激(所供應能量)及(混合氣體之)高壓的適當條件下會產生被稱為準分子之偽分子的實情，其僅以供能狀態存在且在紫外線範圍中產生經放大光。

準分子光源通常使用諸如氬氣、氪氣或氙氣之一或多種稀有氣體與諸如氟或氯之反應性物種的組合。常用於微影系統中之深紫外線準分子雷射包括處於248 nm波長下之氟化氪(KrF)雷射及處於193 nm波長下之氟化氬(ArF)雷射。將此等氣體供應至雷射放電腔室。氟在雷射放電過程期間耗乏且必須補充。有必要不時地對放電腔室中之氣體進行取樣且量測其F2濃度以判定是否有必要進行補充。

量測F2濃度之一種方法涉及在洗滌器中使包括F2之樣本氣體與諸如活性氧化鋁之金屬氧化物反應，且接著使用感測器來量測反應產物O2之濃度以推斷原始取樣氣體中之F2濃度。若感測器已閒置過長時間，則除非採取對策，否則此方法可間接量測低於F2之實際濃度的F2濃度。防止此量測不足之一種對策為增加洗滌器之大小。然而，此情形產生了O2讀數無法在洗滌器體積所允許之取樣時間內收斂或可預測地演變至最終穩態值的問題。

在此內容背景下出現本文中所揭示之設備及方法。

下文呈現一或多個實施例之簡潔概述以便提供對實施例之基本理解。此概述並非所有預期實施例之廣泛綜述，且既不意欲識別所有實施例之關鍵或決定性要素，亦不意欲劃定任何或所有實施例之範圍。其唯一目的在於以簡化形式呈現一或多個實施例的一些概念以作為稍後呈現之更詳細描述的序言。

根據一實施例之態樣，本文中揭示一種藉由量測O2之量及使用所產生之O2的量推斷氣體樣本中之實際F2濃度來估計F2之量的方法，O2係由諸如洗滌器之反應腔室中的產生O2之F2反應產生。根據一實施例之態樣，使用諸如氮氣之惰性氣體將反應腔室中之殘餘O2推送至O2感測器，在該感測器處獲取殘餘O2讀數。接著利用待取樣之氣體充填反應腔室。在結合半導體光微影使用之系統的實例中，此可為諸如主控振盪器腔室之一個雷射腔室中的氣體之樣本。在第二F2反應充分完成之後，使用惰性氣體將反應腔室中之O2推送至O2感測器，在該感測器處進行另一最終O2量測以獲得F2濃度之最終間接量測。舉例而言，部分地基於殘餘O2讀數調整最終量測以獲得F2濃度之最終且更準確的估計。

根據一實施例之另一態樣，一種補償方法使用來自以上序列之總O2量測以獲得在感測器中取樣之氣體中的F2濃度。特定而言，根據以下關係判定補償氟濃度 f ₂(n) ：

其中k ₃、k ₄及k ₅為自測試資料上之曲線擬合判定的常數係數， O ₂(n)為殘餘O2之量測， F ₂(n)為自第二O2量測推斷之F2濃度， P(n)為在量測F2(n)時自腔室充填至感測器的含F2氣體之總壓力， ΔtIdle為自最近先前量測以來的時間量，以秒為單位，且 ΔtPush為使用N2將殘餘O2推出反應腔室外之時間量，以秒為單位。

根據一實施例之態樣，揭示一種設備，其包含：容器，其界定反應空腔，該反應空腔置放成與待取樣之包括氟的混合氣體之源可選擇地流體連通，該容器含有經配置以與混合氣體中之氟反應，以形成包括氧氣之產物氣體的金屬氧化物，該容器經進一步調適以置放成與惰性氣體之源可選擇地流體連通；及氧氣感測器，其經組態以置放成與容器可選擇地流體連通，以接收產物氣體且感測產物氣體中之氧氣的量。該容器亦可經調適以置放成與真空源可選擇地流體連通。金屬氧化物可包含氧化鋁。待取樣之包括氟的混合氣體之源可包含雷射放電腔室。惰性氣體之源可包含氮氣源。

根據一實施例之另一態樣，揭示一種設備，其包含：雷射放電腔室；容器，其界定反應空腔，該反應空腔經調適以置放成與雷射放電腔室可選擇地流體連通，以接收待取樣之包括氟的混合氣體之樣本，該容器含有經配置以與混合氣體中之氟反應以形成包括氧氣之產物氣體的金屬氧化物；惰性氣體之源，其與容器可選擇地流體連通；及氧氣感測器，其經組態以置放成與容器可選擇地流體連通，以接收產物氣體且感測產物氣體內之氧氣的量。該容器亦可經調適以置放成與真空源可選擇地流體連通。金屬氧化物可包含氧化鋁。待取樣之包括氟的混合氣體之源可包含雷射放電腔室。惰性氣體之源可包含氮氣源。

根據一實施例之另一態樣，該設備可進一步包含：氣體維持系統，其包含流體地連接雷射放電腔室之氣體供應系統；控制系統，其連接至氣體維持系統及偵測設備且經組態以進行以下操作：接收氧氣感測器之輸出且估計自氣體放電腔室接收到之混合氣體中的氟之濃度；判定是否應基於混合氣體中之所估計氟濃度而改變來自氣體維持系統之氣體供應系統的氣體混合物中之氟的濃度；及將信號發送至氣體維持系統以改變在雷射放電腔室之氣體更新期間自氣體維持系統之氣體供應系統供應至雷射放電腔室的混合氣體中之氟的相對濃度。

根據一實施例之另一態樣，揭示一種方法，其包含：使用惰性氣體之第一部分將反應空腔中之殘餘氣體推送至感測器；使用感測器感測殘餘氣體內之氧氣的第一濃度；將來自雷射放電腔室之混合氣體之至少一部分供應至反應空腔，其中該混合氣體包括氟；使混合氣體部分中之氟與反應腔室中之金屬氧化物反應以形成包括氧氣之產物氣體；使用惰性氣體之第二部分將反應空腔中之產物氣體推送至感測器；感測產物氣體內之氧氣的第二濃度；基於氧氣之感測到之第二濃度而推斷來自雷射放電腔室之混合氣體的部分中之所估計氟濃度；及至少部分地基於氧氣之第一濃度及所估計氟濃度而判定來自雷射放電腔室之混合氣體的部分中之補償氟濃度。該方法可進一步包含在使用感測器感測殘餘氣體內之氧氣之第一濃度與將來自雷射放電腔室之混合氣體之至少一部分供應至反應空腔之間抽空反應空腔，其中該混合氣體包括氟。該方法可進一步包含判定指示自緊接在前的氟濃度判定起至當前量測開始所經過的時間量之量ΔtIdle及指示惰性氣體之第一部分將所產生之混合氣體推送至感測器之時間量的量之量ΔtPush，且判定來自雷射放電腔室之混合氣體的部分中之補償氟濃度亦可接著至少部分地基於ΔtIdle及ΔtPush。殘餘氣體可來自緊接在前的量測。金屬氧化物可包含氧化鋁。惰性氣體可包含氮氣。該方法可進一步包含基於所估計氟濃度而判定待供應至雷射放電腔室中之混合氣體的額外含氟氣體之量；及將該量之額外含氟氣體供應至雷射放電腔室中之混合氣體。

根據一實施例之另一態樣，揭示一種方法，其包含：使用惰性氣體之第一部分將反應空腔中之殘餘氣體推送至感測器；使用感測器感測殘餘氣體內之氧氣的第一濃度；將來自雷射放電腔室之混合氣體之至少一部分供應至反應空腔，其中該混合氣體包括氟；使混合氣體部分中之氟與反應腔室中之金屬氧化物反應以形成包括氧氣之產物氣體；使用惰性氣體之第二部分將反應空腔中之產物氣體推送至感測器；感測產物氣體內之氧氣的第二濃度；基於氧氣之感測到之第二濃度而推斷來自雷射放電腔室之混合氣體的部分中之所估計氟濃度；至少部分地基於氧氣之第一濃度及所估計氟濃度而判定來自雷射放電腔室之混合氣體的部分中之補償氟濃度；基於所估計氟濃度而判定待供應至雷射放電腔室中之混合氣體的額外含氟氣體之量；及將該量之額外含氟氣體供應至雷射放電腔室中之混合氣體。

下文參看隨附圖式詳細地描述本發明之其他特徵及優點以及本發明之各種實施例的結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文僅出於說明性目的呈現此等實施例。基於本文中所含之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將為顯而易見的。

本說明書揭示併有本發明之特徵的一或多個實施例。所揭示實施例僅例示本發明。本發明之範圍不限於所揭示實施例。本發明由在此隨附之申請專利範圍界定。

所描述之實施例及本說明書中對「一個實施例」、「一實施例」、「一實例實施例」、「一例示性實施例」等之參考指示所描述之實施例可包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必指同一實施例。另外，當結合實施例描述特定特徵、結構或特性時，應瞭解，無論是否明確地描述，結合其他實施例實現此特徵、結構或特性為熟習此項技術者所瞭解。

在更詳細地描述特定實施例之前，呈現可供實施本發明之實施例的實例環境為有益的。參看圖1，光微影系統10包括照明系統100。如下文更充分地描述，照明系統100包括光源，該光源產生脈衝光束20且將其導引至光微影曝光設備或掃描器30，該光微影曝光設備或掃描器將微電子特徵圖案化於晶圓40上。晶圓40置放於晶圓台50上，該晶圓台經建構以固持晶圓40且連接至經組態以根據某些參數準確地定位晶圓40之定位器。

光微影系統10使用光束20，該光束具有在深紫外線(DUV)範圍中之波長，例如具有248奈米(nm)或193 nm之波長。可圖案化於晶圓40上之微電子特徵的最小大小取決於光束20之波長，其中較低波長准許較小的最小特徵大小。當光束20之波長為248 nm或193 nm時，微電子特徵之最小大小可為例如50 nm或小於50 nm。光束20之頻寬可為其光譜(或發射光譜)之實際瞬時頻寬，其含有關於光束20之光能如何遍及不同波長而分佈的資訊。掃描器30包括具有例如一或多個聚光透鏡、一光罩及一物鏡配置之光學配置。光罩可沿著一或多個方向移動，諸如沿著光束20之光軸或在垂直於光軸之平面中移動。物鏡配置包括投影透鏡且使得影像能夠自光罩轉印至晶圓40上之光阻。照明系統100調整照射於光罩上之光束20的角度範圍。照明系統100亦使光束20橫跨光罩之強度分佈均勻化(使強度分佈均一)。

掃描器30可包括微影控制器60、空氣調節裝置及用於各種電組件之電源供應器，以及其他特徵。微影控制器60控制如何在晶圓40上印刷層。微影控制器60包括儲存諸如製程配方之資訊的記憶體。製程程式或配方基於例如所使用光罩以及影響曝光之其他因素而判定對晶圓40之曝光的長度。在微影期間，光束20之複數個脈衝照明晶圓40之同一區域以構成照明劑量。

對於一些實施例，光微影系統10亦較佳包括控制系統70。一般而言，控制系統70包括數位電子電路系統、電腦硬體、韌體及軟體中之一或多者。控制系統70亦包括記憶體，該記憶體可為唯讀記憶體及/或隨機存取記憶體。適合於有形地體現電腦程式指令及資料之儲存裝置包括所有形式之非揮發性記憶體，作為實例，包括半導體記憶體裝置，諸如EPROM、EEPROM及快閃記憶體裝置；磁碟，諸如內部硬碟及抽取式磁碟；磁光碟；及CD-ROM磁碟。

控制系統70亦可包括一或多個輸入裝置(諸如，鍵盤、觸控式螢幕、麥克風、滑鼠、手持型輸入裝置等)及一或多個輸出裝置(諸如，揚聲器或監視器)。控制系統70亦可包括一或多個可程式化處理器及有形地體現於機器可讀儲存裝置中以供一或多個可程式化處理器執行之一或多個電腦程式產品。一或多個可程式化處理器可各自執行指令程式以藉由對輸入資料進行操作及產生適當輸出來執行所要功能。通常，處理器自記憶體接收指令及資料。前述各者中之任一者可由經特殊設計之特殊應用積體電路(ASIC)補充或併入於其中。控制系統70可為集中式的或部分地或完全地分佈於整個光微影系統10中。

參看圖2，照明系統100包括偵測設備105，該偵測設備經組態以量測或估計雷射放電腔室110內之氣體混合物107中的氟(F2)之濃度。雷射放電腔室110中之氟分子F2之濃度可在過高而不准許直接偵測氟之範圍內。舉例而言，雷射放電腔室110中之氟的濃度可大於約百萬分之500 (ppm)且可為約1000 ppm或高達約2000 ppm。然而，市售的氟感測器通常在10 ppm下飽和，因此使得使用此市售的氟感測器直接量測雷射放電腔室110中之氟的濃度係不切實際的。實情為，偵測設備105依賴於產生O2之化學反應，其中所產生之O2的量以已知方式與參與反應之氟的量相關。可接著用市售的O2感測器115量測O2的量。因此，偵測設備105可供應基於在化學反應之後存在的O2之量(如自O2感測器115供應)且基於關於化學反應之資訊而計算在化學反應開始之前存在多少氟的基礎。在此處及別處，當上下文准許時，術語「量」與「濃度」可互換地使用，應理解，一者可直接自另一者計算。

為了使此估計準確，偵測設備105之操作係基於消耗氟且釋放O2之化學反應為線性反應的假設，其中在化學反應開始之前氟之濃度與在化學反應結束時O2之濃度之間存在直接已知的相關性。在一些情況下，操作係基於氟消耗完成之假設，且因此在化學反應之後氣體中不存在殘餘分子氟F2。

光微影系統10 (圖1)包括氣體維持系統120，該氣體維持系統至少包括經由管道系統127流體地連接至雷射放電腔室110之氣體供應系統。氣體維持系統120包括一或多個氣體供應器；及一控制單元(其亦包括閥系統)，其用於控制來自供應器之哪些氣體經由管道系統127傳送進入或離開雷射放電腔室110。

偵測設備105與控制器130介接，該控制器自O2感測器115接收輸出且計算在化學反應開始之前存在多少氟以估計氣體混合物107中之氟的量。控制器130可為控制系統70 (圖1)之部分、獨立控制器，或光微影系統10中之某一其他控制系統的部分或分佈於此等者當中或所有一些中。控制器130使用此資訊以判定是否需要調整氣體混合物107中之氟的濃度。因此，控制器130基於該判定而判定如何調整氣體維持系統120之供應器中待傳送進入或離開雷射放電腔室110之氣體的相對量。控制器130將信號發送至氣體維持系統120以在雷射放電腔室110之氣體更新期間調整氣體混合物107中之氟的相對濃度。

偵測設備105包括反應容器135，該反應容器界定容納諸如氧化鋁之金屬氧化物145的反應空腔140。反應空腔140亦可被稱作洗滌器。反應空腔140經由管道137流體地連接至雷射放電腔室110以自雷射放電腔室110接收包括氟之混合氣體150。流體控制裝置138 (諸如，閥)可置放於管道137中以在控制器130之控制下調節何時將混合氣體150供應至反應空腔140之時序，以及控制混合氣體150流動至反應容器135中之速率。以此方式，反應空腔140使得接收到之混合氣體150之氟與金屬氧化物145之間的化學反應能夠形成新氣體混合物155。界定反應空腔140之反應容器135之內部應由非反應性材料製成，以免干擾或更改接收到之混合氣體150之氟與金屬氧化物145之間的化學反應。舉例而言，反應容器135之內部可由諸如不鏽鋼或蒙納合金(Monel metal)之非反應性金屬製成。

O2感測器115經流體地連接以接收新氣體混合物155，亦即，與新氣體混合物流體地連通，且經配置以感測新氣體混合物155內之O2的量。O2感測器115可為能夠偵測在由於反應空腔140中之化學反應而預期的濃度範圍內的O2之濃度的市售O2感測器。舉例而言，在一些實施例中，O2感測器115感測新氣體混合物155內之在200至1000 ppm之範圍內的O2。

適合於此濃度範圍之O2感測器的一個實例為O2分析器，該分析器利用精確氧化鋯感測器以用於偵測O2。氧化鋯感測器包括由高純度、高密度、穩定的氧化鋯陶瓷製成之單元。氧化鋯感測器產生指示新氣體混合物155之O2濃度的電壓信號。此外，氧化鋯感測器之輸出由O2感測器115內之高速微處理器分析(例如，轉換及線性化)以提供直接數位讀出，以供控制器130使用。習知氧化鋯單元包括在內表面及外表面上鍍有多孔鉑電極之氧化鋯陶瓷管。當感測器經加熱至高於特定溫度(例如，600C或1112℉)時，其變成O2離子傳導電解質。該等電極為O2分子O2至氧離子及氧離子至O2分子之改變提供催化表面。該單元之高濃度參考氣體側上之O2分子獲得電子以變成進入電解質之離子。

同時，在內部電極處，氧離子失去電子且作為O2分子自表面釋放。當感測器之每一側上的O2濃度不同時，氧離子自高濃度側遷移至低濃度側。此離子流會造成電不平衡，從而導致在電極上產生DC電壓。此電壓為感測器溫度及感測器之每一側上的O2分壓(濃度)之比率的函數。此電壓接著由O2感測器115內之高速微處理器分析以由控制器130直接讀出。

O2感測器115可在量測容器170之量測空腔175內部。量測空腔175經由管道177流體地連接至反應空腔140。根據一實施例，一或多個流體控制裝置178 (諸如，閥)可置放於管道177中以在控制單元130之控制下調節何時將新氣體混合物155導引至量測空腔175之時序的時序，以及控制新氣體混合物155流動至量測容器170中之速率。

因為氟與金屬氧化物之間的化學反應為在化學計量上簡單且易於實施及控制的化學反應，所以選擇金屬氧化物145以與混合氣體150中之氟反應。此外，化學反應之受控化學計量比率為固定的。另外，氟與金屬氧化物之間的化學反應為穩定的化學反應。若化學反應並非同時在相反方向上進行且新氣體混合物之組份不與新氣體混合物中之任何其他物質反應以形成氟，則化學反應可為穩定的。接下來論述穩定且具有受控化學計量比率的混合氣體150中之氟與金屬氧化物145之間的一個合適化學反應。

在一些實施中，金屬氧化物145呈粉末形式。此外，呈粉末形式之金屬氧化物145可緊密封裝至反應容器135 (其可為管)中使得金屬氧化物145之粉末中的粒子不移動。在金屬氧化物145之粉末外部且在反應容器135內的空間中之區域或體積被視為孔隙，且藉由使用呈粉末形式之金屬氧化物145，有可能確保存在大的表面積以允許金屬氧化物145與氟之間進行徹底的化學反應。在一些實施中且取決於特定金屬氧化物，將金屬氧化物145及反應容器135維持在室溫下且金屬氧化物145與氟之間的反應在不需要催化劑的情況下進行。

金屬氧化物145可包括諸如鋁之金屬。此外，金屬氧化物145較佳缺少鹼金屬、鹼土金屬、氫及碳。因此，金屬氧化物145可為氧化鋁(其為三氧化二鋁或Al2O3)。氧化鋁呈粉末及固體形式，其具有足夠孔隙以提供足夠表面積，從而促進與氣體中之氟進行化學反應。粉末粒子之間的空間足夠大以准許含氟氣體流動至氧化鋁中，從而使得能夠進行化學反應。舉例而言，氧化鋁可呈封裝於柱中且具有每公克至少0.35立方公分之總孔隙體積之粉末或顆粒形式。使混合氣體150傳遞(例如，流動)通過或跨越金屬氧化物145以使得氟與氧化鋁之間能夠進行化學反應。

在混合氣體150中存在氟的情況下，發生以下化學反應：

6F2 + 2Al2O3 = 4AlF3 + 302。

因此，對於與金屬氧化物(Al2O3)之兩個分子相互作用的每六個氟分子，輸出無機氟化物化合物(氟化鋁或AlF3)之四個分子及三個O2 (02)分子。此化學反應為線性且化學計量上簡單之反應。因此，僅關注氟及O2，對於輸入至化學反應中之每兩個氟F2分子，自化學反應輸出一個O2分子。因此，若輸入至化學反應中之氟F2的濃度為1000 ppm，則在化學反應之後釋放濃度為500 ppm之O2且其由O2感測器115偵測。因此，例如因為在解釋偵測設備105中之量測的結果時假設在此化學反應中所消耗之氟與所產生之O2的比率為2:1，所以若O2感測器115偵測到600 ppm之O2，則彼情形意謂1200 ppm之氟存在於氣體混合物107中。在其他實施中，偵測設備105可基於樣本中之氟之轉化完成(且因此，在化學反應之後氣體中不存在殘餘分子氟F2)的假設而操作。舉例而言，若在化學反應開始之後已過去足夠時間，則此假設可為有效假設。

在一些實施中，金屬氧化物145與混合氣體150中之氟之間的反應在一或多個特定設計的條件下發生。舉例而言，金屬氧化物145與混合氣體150中之氟之間的反應可在存在一或多種催化劑之情況下發生，該等催化劑為改變化學反應之速率但在化學反應結束時化學性質不變的物質。作為另一實例，金屬氧化物145與混合氣體150中之氟之間的反應可在受控環境下發生，諸如溫度受控環境或濕度受控環境。

氣體混合物107包括增益介質，其包括稀有氣體及鹵素，諸如氟。在操作期間，氣體混合物107 (其提供用於光放大之增益介質)中之氟隨時間耗乏。此減少光放大之量且因此改變由照明系統100產生之光束20 (圖1)的特性。參見1999年11月2日頒佈之標題為「Fluorine Control System for Excimer Lasers」的美國專利第5,978,406號，該專利之說明書特此以全文引用之方式併入。相較於在初始氣體再填充程序中設定之氟濃度，氣體維持系統120試圖將雷射放電腔室110中之氣體混合物107內的氟濃度維持在目標值之某一容限內。氟將與壁及其他雷射組件反應，此導致氟相對規律地耗乏。耗乏率取決於許多因素，但對於給定雷射在其使用壽命內之特定時間，耗乏率主要取決於在雷射正進行操作的情況下之脈衝率及負載因數。因此，定期且在氣體維持系統120之控制下，將額外氟添加至雷射放電腔室110。氟消耗量在氣體放電腔室之間有所不同，因此使用封閉迴路控制來判定每次推送或注入至雷射放電腔室110中之氟的量。因此，氟至雷射腔室中之此注入可在雷射操作且產生脈衝時發生。偵測設備105用以判定雷射放電腔室110中之氣體混合物中的氟之濃度，且因此用於判定推送或注入至雷射放電腔室110中之氟之量的總體方案中。

如所提及，使用上文所描述之方法，若感測器已閒置過長時間，亦即，約數分鐘或數小時，則F2濃度之所得間接量測趨向於低於F2之實際濃度。增加反應腔室之大小在一定程度上阻止此趨勢，但會引入O2讀數未能在反應腔室體積所允許之取樣時間內會聚或可預測地演變至最終穩態值的問題。

根據一實施例之態樣，為了避免此等問題，量測包括使用諸如氮氣之惰性氣體將反應空腔140中之殘餘O2推送至O2感測器115，在該感測器處獲取殘餘O2讀數。接著用待取樣之氣體充填反應空腔140。在結合半導體光微影使用之系統的實例中，此為諸如主控振盪器腔室之一個雷射放電腔室中的氣體之樣本。在第二F2反應足夠接近完成之後，使用惰性氣體將反應腔室中之所得O2推送至O2感測器115，在該感測器處進行第二O2量測以獲得F2濃度之最終調整量測的基礎。

為了進行此程序，偵測設備105可選擇地連接至惰性氣體源200，該惰性氣體源經配置以經由管道210將諸如氮氣之惰性氣體220供應至反應空腔140。流體控制裝置230 (諸如，閥)可置放於管道210中以在控制單元130之控制下調節惰性氣體220流動至反應空腔140之時序。亦如圖2中所展示，根據一些實施例，存在具有閥430之管道410，作為下文結合圖4所描述之程序之部分，該閥可選擇性地將反應空腔140置放成與在接近真空壓力下之諸如泵或容器的真空源400流體連通，以抽空反應空腔140。

圖3為進一步解釋剛剛描述之程序的流程圖。在步驟S10中，惰性氣體源200將惰性氣體供應至反應空腔140以將反應空腔140中之任何氣體推送至O2感測器115。在步驟S20中，O2感測器115量測已被推送至其的氣體中之O2濃度。根據一實施例，收集及整合此等讀數以獲得O2量測。因為此量測為反應空腔140中之O2的殘餘量，所以其在本文中被稱作殘餘O2量測。

在步驟S30中，利用腔室氣體將反應空腔140充填至固定壓力，該腔室氣體在該腔室處停留已知足以使反應空腔140中之反應大體上進行至完成的一段時間。

在步驟S40中，惰性氣體源200將惰性氣體之第二部分供應至反應空腔140以將反應空腔140中之氣體推送至O2感測器115。在步驟S50中，O2感測器115量測已被推送至其的氣體中之O2濃度。根據一實施例，收集及整合讀數以獲得第二O2量測。因為此第二量測為在反應空腔140中產生以量測F ₂(n)之O2的量，所以其在本文中被稱作最終O2量測。在步驟S60中，自最終O2量測推斷F ₂(n)。在步驟S70中，至少部分地基於殘餘O2量測而調整所判定之F2濃度F ₂(n)。在一些實施例中，程序繼續至步驟S80，其中基於所估計氟濃度而判定待供應至雷射放電腔室中之混合氣體的額外含氟氣體之量，且接著繼續至將該量之額外含氟氣體供應至雷射放電腔室中之混合氣體的步驟S90。

如圖4中所展示，根據一些實施例，程序可在步驟S20與S30之間包括步驟S100，其中藉由將反應空腔140置放成與真空源400流體連通而抽空該腔室。

根據一實施例之另一態樣，一種補償方法使用來自以上序列之總O2量測以獲得在感測器中取樣之氣體中的F2濃度。此處，「總O2量測」意謂O2之量測不僅用於F2之未補償判定，亦即，F ₂(n)，而且為殘餘O2之初步量測，其用作補償F2量測之基礎。特定而言，根據以下關係判定校正或補償之氟濃度 f ₂(n) ：

其中k ₃、k ₄及k ₅為自測試資料上之曲線擬合判定的常數係數， O ₂(n)為殘餘(第一)O2量測之結果， F ₂(n)為自最終(第二) O2量測推斷之未補償F2濃度， P(n)為在F ₂(n)量測期間充填至感測器之腔室氣體的總壓力， ΔtIdle為自最近(亦即，緊接在前的)量測起至當前量測開始的時間量，以秒為單位，且 ΔtPush為使用例如N2之惰性氣體將殘餘O2推出反應腔室外以在當前量測開始時獲得殘餘O2量測的時間量，以秒為單位。

因此，使用上述設備及上述方法，可獲得F2濃度之改善量測，而無關於在量測之間經過的時間量。

應瞭解，實施方式章節而非發明內容及中文發明摘要章節意欲用以解釋申請專利範圍。發明內容章節及中文發明摘要章節可闡述如由本發明人所預期的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，並不意欲以任何方式來限制本發明及所附申請專利範圍。

上文已憑藉說明特定功能及其關係之實施的功能建置區塊來描述本發明。為便於描述，本文中已任意地定義了此等功能建置區塊的邊界。只要適當地執行指定功能及其關係，便可定義替代邊界。

對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明的一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內的知識而針對各種應用容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效物的含義及範圍內。應理解，本文中之片語或術語係出於例如描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或片語待由熟習此項技術者鑒於教示及指導進行解釋。

在以下編號條項中闡明本發明之其他態樣： 1.        一種設備，其包含： 一容器，其界定一反應空腔，該反應空腔經調適以置放成與待取樣之包括氟的一混合氣體之一源可選擇地流體連通，該容器含有經配置以與該混合氣體中之該氟反應，以形成包括氧氣之一產物氣體的一金屬氧化物，該容器經進一步調適以置放成與一惰性氣體之一源可選擇地流體連通；及 一氧氣感測器，其經組態以置放成與該容器可選擇地流體連通，以接收該產物氣體且感測該產物氣體中之氧氣的一量。 2.        如條項1之設備，其中該容器經進一步調適以置放成與一真空源可選擇地流體連通。 3.        如條項1之設備，其中該金屬氧化物包含氧化鋁。 4.        如條項1之設備，其中待取樣之包括氟的一混合氣體之該源包含一雷射放電腔室。 5.        如條項1之設備，其中一惰性氣體之該源包含一氮氣源。 6.        一種設備，其包含： 一雷射放電腔室； 一容器，其界定一反應空腔，該反應空腔經調適以置放成與該雷射放電腔室可選擇地流體連通，以接收待取樣之包括氟的一混合氣體之一樣本，該容器含有經配置以與該混合氣體中之該氟反應以形成包括氧氣之一產物氣體的一金屬氧化物； 一惰性氣體之一源，其與該容器可選擇地流體連通；及 一氧氣感測器，其經組態以置放成與該容器可選擇地流體連通，以接收該產物氣體且感測該產物氣體內之氧氣的一量。 7.        如條項6之設備，其中該容器亦經調適以置放成與一真空源可選擇地流體連通。 8.        如條項6之設備，其中該金屬氧化物包含氧化鋁。 9.        如條項6之設備，其中待取樣之包括氟的一混合氣體之源包含一雷射放電腔室。 10.      如條項6之設備，其中一惰性氣體之該源包含一氮氣源。 11.      如條項6之設備，其進一步包含 一氣體維持系統，其包含流體地連接該雷射放電腔室之一氣體供應系統， 一控制系統，其連接至該氣體維持系統及偵測設備且經組態以進行以下操作：接收該氧氣感測器之輸出且估計自氣體放電腔室接收到之該混合氣體中的氟之一濃度；判定是否應基於該混合氣體中之氟之所估計濃度而改變來自該氣體維持系統之該氣體供應系統的一氣體混合物中之氟的一濃度；及將一信號發送至該氣體維持系統以改變在該雷射放電腔室之一氣體更新期間自該氣體維持系統之該氣體供應系統供應至該雷射放電腔室的一氣體混合物中之氟的相對濃度。 12.      一種方法，其包含： 使用一惰性氣體之一第一部分將一反應空腔中之殘餘氣體推送至一感測器； 使用該感測器感測該殘餘氣體內之氧氣的一第一濃度； 將來自一雷射放電腔室之一混合氣體之至少一部分供應至該反應空腔，其中該混合氣體包括氟； 使混合氣體部分中之該氟與反應腔室中之一金屬氧化物反應以形成包括氧氣之一產物氣體； 使用該惰性氣體之一第二部分將該反應空腔中之該產物氣體推送至該感測器； 感測該產物氣體內之氧氣的一第二濃度； 基於氧氣之感測到之第二濃度而推斷來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一所估計氟濃度；及 至少部分地基於氧氣之該第一濃度及該所估計氟濃度而判定來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一補償氟濃度。 13.      如條項12之方法，其進一步包含在使用該感測器感測該殘餘氣體內之氧氣的一第一濃度與將來自一雷射放電腔室之一混合氣體之至少一部分供應至該反應空腔之間抽空該反應空腔，其中該混合氣體包括氟。 14.      如條項12之方法，其進一步包含判定指示自一緊接在前的氟濃度判定起至一當前量測開始所經過的一時間量之一量ΔtIdle及指示該惰性氣體之該第一部分將所產生之氣體混合物推送至該感測器之一時間量之一量的一量ΔtPush，且判定來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之該補償氟濃度亦至少部分地基於ΔtIdle及ΔtPush。 15.      如條項12之方法，其中補償氟量測

係基於下式判定

其中k ₃、k ₄及k ₅為自測試資料判定的常數係數， O ₂(n)為使用該感測器感測該殘餘氣體內之O2之一第一濃度的結果， F ₂(n)為如量測之一所估計氟濃度， P(n)為在獲得所產生之氣體混合物中的F2之估計時充填至感測器之一總壓力， ΔtIdle為自一最近先前量測起至一當前量測之一開始的一時間量，以秒為單位；且 ΔtPush為使用該惰性氣體將殘餘O2推出該反應腔室外以在該當前量測開始時獲得殘餘O2量測的一時間量，以秒為單位。 16.      如條項12之方法，其中該殘餘氣體係來自一緊接在前的量測。 17.      如條項12之方法，其中該金屬氧化物包含氧化鋁。 18.      如條項12之方法，其中惰性氣體包含氮氣。 19.      如條項12之方法，其進一步包含基於該所估計氟濃度而判定待供應至該雷射放電腔室中之該混合氣體的額外含氟氣體之一量。 20.      一種方法，其包含： 使用一惰性氣體之一第一部分將一反應空腔中之殘餘氣體推送至一感測器； 使用該感測器感測該殘餘氣體內之氧氣的一第一濃度； 將來自一雷射放電腔室之一混合氣體之至少一部分供應至該反應空腔，其中該混合氣體包括氟； 使混合氣體部分中之該氟與反應腔室中之一金屬氧化物反應以形成包括氧氣之一產物氣體； 使用該惰性氣體之一第二部分將該反應空腔中之該產物氣體推送至該感測器； 感測該產物氣體內之氧氣的一第二濃度； 基於氧氣之感測到之第二濃度而推斷來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一所估計氟濃度； 至少部分地基於氧氣之該第一濃度及該所估計氟濃度而判定來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一補償氟濃度； 基於該所估計氟濃度而判定待供應至該雷射放電腔室中之該混合氣體的額外含氟氣體之一量；及 將該量之額外含氟氣體供應至該雷射放電腔室中之該混合氣體。

10:光微影系統 20:脈衝光束 30:光微影曝光設備或掃描器 40:晶圓 50:晶圓台 60:微影控制器 70:控制系統 100:照明系統 105:偵測設備 107:氣體混合物 110:雷射放電腔室 115:O2感測器 120:氣體維持系統 127:管道系統 130:控制器/控制單元 135:反應容器 137:管道 138:流體控制裝置 140:反應空腔 145:金屬氧化物 150:混合氣體 155:新氣體混合物 170:量測容器 175:量測空腔 177:管道 178:流體控制裝置 200:惰性氣體源 210:管道 220:惰性氣體 230:流體控制裝置 400:真空源 410:管道 430:閥 S10:步驟 S20:步驟 S30:步驟 S40:步驟 S50:步驟 S60:步驟 S70:步驟 S80:步驟 S90:步驟 S100:步驟

併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式作為實例而非作為限制來說明本發明之實施例的方法及系統。圖式連同實施方式一起進一步用以解釋本文中所呈現之方法及系統的原理，且使得熟習相關技術者能夠製作及使用該等方法及系統。在該等圖式中，類似參考編號指示相同或功能上相似之元件。

圖1為根據所揭示主題之態樣的光微影系統之總體廣泛概念的未按比例繪製之部分示意性方塊圖。

圖2為根據所揭示主題之態樣的包括偵測設備之設備的未按比例繪製之部分示意性方塊圖，該偵測設備經組態以量測腔室內之混合氣體中的氟之濃度。

圖3為根據所揭示主題之態樣的由偵測設備執行之程序的流程圖，該偵測設備用於量測腔室之混合氣體中的氟之濃度。

圖4為根據所揭示主題之另一態樣的由偵測設備執行之程序的流程圖，該偵測設備用於量測腔室之混合氣體中的氟之濃度。

下文參看隨附圖式詳細地描述本發明之其他特徵及優點，以及本發明之各種實施例的結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文僅出於說明性目的呈現此等實施例。基於本文中所含之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將為顯而易見的。

100:照明系統

105:偵測設備

107:氣體混合物

110:雷射放電腔室

115:O2感測器

120:氣體維持系統

127:管道系統

130:控制器/控制單元

135:反應容器

137:管道

138:流體控制裝置

140:反應空腔

145:金屬氧化物

150:混合氣體

155:新氣體混合物

170:量測容器

175:量測空腔

177:管道

178:流體控制裝置

200:惰性氣體源

210:管道

220:惰性氣體

230:流體控制裝置

400:真空源

410:管道

430:閥

Claims (20)

1. 一種設備，其包含： 一容器，其界定一反應空腔，該反應空腔經調適以置放成與待取樣之包括氟的一混合氣體之一源可選擇地流體連通，該容器含有經配置以與該混合氣體中之該氟反應，以形成包括氧氣之一產物氣體的一金屬氧化物，該容器經進一步調適以置放成與一惰性氣體之一源可選擇地流體連通；及 一氧氣感測器，其經組態以置放成與該容器可選擇地流體連通，以接收該產物氣體且感測該產物氣體中之氧氣的一量。
2. 如請求項1之設備，其中該容器經進一步調適以置放成與一真空源可選擇地流體連通。
3. 如請求項1之設備，其中該金屬氧化物包含氧化鋁。
4. 如請求項1之設備，其中待取樣之包括氟的一混合氣體之該源包含一雷射放電腔室。
5. 如請求項1之設備，其中一惰性氣體之該源包含一氮氣源。
6. 一種設備，其包含： 一雷射放電腔室； 一容器，其界定一反應空腔，該反應空腔經調適以置放成與該雷射放電腔室可選擇地流體連通，以接收待取樣之包括氟的一混合氣體之一樣本，該容器含有經配置以與該混合氣體中之該氟反應以形成包括氧氣之一產物氣體的一金屬氧化物； 一惰性氣體之一源，其與該容器可選擇地流體連通；及 一氧氣感測器，其經組態以置放成與該容器可選擇地流體連通，以接收該產物氣體且感測該產物氣體內之氧氣的一量。
7. 如請求項6之設備，其中該容器亦經調適以置放成與一真空源可選擇地流體連通。
8. 如請求項6之設備，其中該金屬氧化物包含氧化鋁。
9. 如請求項6之設備，其中待取樣之包括氟的一混合氣體之源包含一雷射放電腔室。
10. 如請求項6之設備，其中一惰性氣體之該源包含一氮氣源。
11. 如請求項6之設備，其進一步包含 一氣體維持系統，其包含流體地連接該雷射放電腔室之一氣體供應系統， 一控制系統，其連接至該氣體維持系統及偵測設備且經組態以進行以下操作：接收該氧氣感測器之輸出且估計自氣體放電腔室接收到之該混合氣體中的氟之一濃度；判定是否應基於該混合氣體中之氟之所估計濃度而改變來自該氣體維持系統之該氣體供應系統的一氣體混合物中之氟的一濃度；及將一信號發送至該氣體維持系統以改變在該雷射放電腔室之一氣體更新期間自該氣體維持系統之該氣體供應系統供應至該雷射放電腔室的一氣體混合物中之氟的相對濃度。
12. 一種方法，其包含： 使用一惰性氣體之一第一部分將一反應空腔中之殘餘氣體推送至一感測器； 使用該感測器感測該殘餘氣體內之氧氣的一第一濃度； 將來自一雷射放電腔室之一混合氣體之至少一部分供應至該反應空腔，其中該混合氣體包括氟； 使混合氣體部分中之該氟與反應腔室中之一金屬氧化物反應以形成包括氧氣之一產物氣體； 使用該惰性氣體之一第二部分將該反應空腔中之該產物氣體推送至該感測器； 感測該產物氣體內之氧氣的一第二濃度； 基於氧氣之感測到之第二濃度而推斷來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一所估計氟濃度；及 至少部分地基於氧氣之該第一濃度及該所估計氟濃度而判定來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一補償氟濃度。
13. 如請求項12之方法，其進一步包含在使用該感測器感測該殘餘氣體內之氧氣的一第一濃度與將來自一雷射放電腔室之一混合氣體之至少一部分供應至該反應空腔之間抽空該反應空腔，其中該混合氣體包括氟。
14. 如請求項12之方法，其進一步包含判定指示自一緊接在前的氟濃度判定起至一當前量測開始所經過的一時間量之一量ΔtIdle及指示該惰性氣體之該第一部分將所產生之氣體混合物推送至該感測器之一時間量之一量的一量ΔtPush，且判定來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之該補償氟濃度亦至少部分地基於ΔtIdle及ΔtPush。
15. 如請求項12之方法，其中補償氟量測

    

    係基於下式判定

    

    其中k ₃、k ₄及k ₅為自測試資料判定的常數係數， O ₂(n)為使用該感測器感測該殘餘氣體內之O2之一第一濃度的結果， F ₂(n)為如量測之一所估計氟濃度， P(n)為在獲得所產生之氣體混合物中的F2之估計時充填至感測器之一總壓力， ΔtIdle為自一最近先前量測起至一當前量測之一開始的一時間量，以秒為單位；且 ΔtPush為使用該惰性氣體將殘餘O2推出該反應腔室外以在該當前量測開始時獲得殘餘O2量測的一時間量，以秒為單位。
16. 如請求項12之方法，其中該殘餘氣體係來自一緊接在前的量測。
17. 如請求項12之方法，其中該金屬氧化物包含氧化鋁。
18. 如請求項12之方法，其中惰性氣體包含氮氣。
19. 如請求項12之方法，其進一步包含基於該所估計氟濃度而判定待供應至該雷射放電腔室中之該混合氣體的額外含氟氣體之一量。
20. 一種方法，其包含： 使用一惰性氣體之一第一部分將一反應空腔中之殘餘氣體推送至一感測器； 使用該感測器感測該殘餘氣體內之氧氣的一第一濃度； 將來自一雷射放電腔室之一混合氣體之至少一部分供應至該反應空腔，其中該混合氣體包括氟； 使混合氣體部分中之該氟與反應腔室中之一金屬氧化物反應以形成包括氧氣之一產物氣體； 使用該惰性氣體之一第二部分將該反應空腔中之該產物氣體推送至該感測器； 感測該產物氣體內之氧氣的一第二濃度； 基於氧氣之感測到之第二濃度而推斷來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一所估計氟濃度； 至少部分地基於氧氣之該第一濃度及該所估計氟濃度而判定來自該雷射放電腔室之該混合氣體的該部分中之一補償氟濃度； 基於該所估計氟濃度而判定待供應至該雷射放電腔室中之該混合氣體的額外含氟氣體之一量；及 將該量之額外含氟氣體供應至該雷射放電腔室中之該混合氣體。

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