TW492234B - Laser wavelength control with piezoelectric driver - Google Patents

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TW492234B
TW492234B TW090114730A TW90114730A TW492234B TW 492234 B TW492234 B TW 492234B TW 090114730 A TW090114730 A TW 090114730A TW 90114730 A TW90114730 A TW 90114730A TW 492234 B TW492234 B TW 492234B
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TW
Taiwan
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laser
wavelength
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mirror
irradiation angle
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TW090114730A
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Ronald L Spangler
Robert N Jacques
George J Everage
Stuart L Anderson
Frederick A Palenschat
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Cymer Inc
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Description

492234 A7 B7 五、發明說明（I ) 本申請案是2000年2月9曰公告之專利案號 09/501，160、2000年6月19日公告之專利案號〇9/597,812 以及2000年10月6曰公告之專利案號09/684,629的部份 延續。本發明是關於雷射，並特別關於修正雷射中的波長 位移。 積體電路製造用的光源 氣體放電準分子雷射的一種重要用途是提供積體電路 製造用的高品質光源。步進機與掃瞄機使用這些光源在半 導體晶圓製造程序中選擇性地曝光光阻。在此製造程序 中，步進機與掃瞄機的光學元件是爲特定波長的雷射光束 而設計。雷射波長會隨時間漂移並因此典型地會採用迴授 網路來檢測雷射之波長以及控制波長在所要範圍之內。 習知技藝之波長控制 在一種用於檢測及調整雷射波長的迴授網路中，光柵 與標準干涉具各自接收一小部份從雷射發出的光。從光柵 反射的光頻帶之位置粗略地決定了雷射光束之波長。標準 干涉具因爲雷射光的破壞性與建設性干涉而生成了具有暗 與亮階層之集中頻帶的干涉圖案。集中頻帶圍繞著中央明 亮部份。集中頻帶之一的直徑被用以精細地決定雷射的波 長，比如在〇.〇1至〇.〇3兆分之一米的程度之內。 有幾種熟知的迴授方法使用測量得之波長値供雷射波 長調整。調整通常發生於稱之爲線縮窄套件（LNP)或線 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-n ammam ϋ n ϋι 1 —B_i 一 0 —ai *1 _· Mmmf I— —Bi I « 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492234 經濟部智慧財產局員工消費合•作社；印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 縮窄模組的裝置內。準分子雷射之線縮窄及調整所用的典 * 型技術是在雷射之放電腔的背面提供一窗，一部份的雷射 - 光束經此窗而傳進LNP中。在此，此部份的光束是由棱 鏡擴光器擴展並導向至光柵，該光柵把雷射之較寬光譜的 狹窄選取部份反射回到放電反應腔中並在此放大。雷射典 〜型地藉由改變光束照射光柵之角度而獲調整。這可藉由調 > 整光柵位置或在光束路徑中提供鏡面調整而完成。這些習 知技藝波長控制技術對於跨相當長的時間週期維持平均波 長値在所要範圍之內是非常有效的。然而，它們對於跨越 大約3到3 0毫秒的短時間週期或大約1 - 3毫秒或更少的極 短時間週期控制波長不是非常有效。在習知技藝中波長迴 授控制技術具有幾毫秒的反應時間，這是檢測波長位移及 調整照射角度所需的時間。 波長微抖 | 第1圖內的圖10舉例說明在來自操作於1000赫茲的 雷射之脈波叢發期間的波長位移。實際上，第1圖標示跨 大約35毫秒的時間週期內距所要波長輸出大約+ 0.1兆分 ， 之一米到大約〇9兆分之一米的波長位移。此型的波長 位移被稱爲波長"微抖"。這些微抖常常是可預期的，在 許多次脈波叢發中每次的同一時間出現。如第1圖中所 示，在波長微抖之後，波長輸出穩定下來至快速且隨機地 - 發生但其最大幅度少於大約0.05兆分之一米的波長位 - 移。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗〇χ 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（3) 申請人相信接近脈波之叢發開始時的此波長微抖主要 是起源於在雷射放電範圍之內改變聲波熱干擾。這些位移 發生於幾分之一到數毫秒的範圍內之時間週期。傳統的波 長修正技術不能適當地修正在接近每次脈波開始時這些大 且突發的波長位移。 振動 傳統的習知技藝波長修正技術亦無法適當地修正在整 個叢發期間發生之微小但非常快速地發生之（高頻）波長位 移。高頻波長位移據信主要起因於包括於LNP本身內雷 射光學元件的振動。大多數振動型位移據信主要可歸因於 雷射的旋轉風扇和其馬達驅動器以及雷射的週期性放電。 振動模態會被包括LNP及其元件的不同雷射結構的共振 情況放大。 能量微抖 操作於叢發模示的準分子雷射亦產生類似於波長微抖 的脈波能量微抖。已公開諸習知技藝方法去使脈波能量微 抖最小化。這些方法之一是被描述於發明人之合夥人的文 章 "Advanced Krypton Fluoride Excimer Laser for Microlithography” 中，見 SPIE 卷 1674，1992年 Optical/Laser Microlithography V第473至484頁中的第480頁。所需的 是在1到3毫秒或更少之範圍的短或極短時間週期內控制 氣體放電雷射波長的設備。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ammmam ammMW —ϋ §Mm§ 1 a·^— «1 一口，· mm m·· mm· w w amw 屢 « A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社.印製 -
、發明說明（4) 本發明提供一種具快速波長修正的電子放電雷射。快 速波長修正設備包括至少一壓電驅動器與一快速波長測量 系統並具快速迴授反應時間。在較佳實施例中，提供了設 備去跨越幾毫秒的慢速時間框架，大約一到三毫秒的中速 時間以及幾微秒的極快速時間框架而控制波長。技術包括 了相當慢速步進馬達以及使用調整鏡調整雷射波長用的極 快速壓電驅動器之組合。描述一種較佳控制技術（採極快 速波長監控）可提供具壓電驅動器的慢速與中速波長控制 以及配合壓電驅動器的壓電測力傳感器去提供極快速（數 微秒）波長控制。 第1圖是習知技藝中測量一叢來自雷射之脈波其波長 漂移的圖面。 第2A至2D圖是習知技藝中測量四次依序的來自雷射 之叢發脈波其波長漂移的圖面。 第3圖是測量來自使用慢速反應步進馬達使其波長輸 出修正之雷射的叢發脈波其波長漂移的圖面。 第4，4A及4B圖展示所提出供快速且精細波長控制 用的技術。 第5圖是波長計的圖。 第5 A及5 B圖展示如何計算波長。 第6圖是描述光二極體陣列之表面的圖。 第6A圖顯示光柵與標準干涉具圖像如何呈現於第6圖 光二極體陣列的表面上。 第7圖顯示波長計算硬體的配置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7
第8及8A圖顯示快速鏡驅動器與控制模組。 第9圖顯示迴授控制演算法流程圖。 第10圖顯示測試結果。 第11圖顯示前饋控制演算法流程圖。 第12圖顯示測試結果。 第13A及13B圖顯示測試結果。 波長位移 第2A、2B、2C及2D圖分別是圖16、18、20與 22，它們舉例說明了來自雷射的四次依序的脈波叢發之 波長位移。圖16、18、20及22顯示出來自一特定雷射之 波長微抖其波長漂移的形狀或圖案在每次叢發間是相似 的。圖16、18、20及22中由60個脈波平均所得資料是 被繪示爲實線。這些資料示範了在叢發的最初30毫秒期 間內實質上相當可預期的波長微抖以及遍及所有叢發中相 當隨機的較小波長位移。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) __裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 採用習知技藝步進馬達之微抖修正 第3圖的圖26舉例說明了來自雷射之脈波叢發的波長 位移，該雷射之波長輸出是由習知技藝步進馬達予以修 正。圖26的圓圈區域28顯示出在雷射的波長微抖期間內 波長漂移之幅度顯著的降低，相對於第1圖內圖10的圓圈 區域12。尤其，在圖26中所示波長微抖期間內最大波長 位移的幅度是大約0.05兆分之一米。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 492234 A7 B7 五、發明說明（G ) 步進馬達控制線29標示出，控制調整鏡位置以調整 雷射用的步進馬達在叢發的啓始時採取上升一整步，接下 來在大約第4脈波時採取降下1/2步，接著在大約第36脈 波時又是另一次降下1/2步。 <1 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 ，費 合 作 社 印 製 第一較佳實施例 本發明第一較佳實施例的重要特徵被繪示於第4圖 中。這實施例顯示KrF準分子雷射系統可當作積體電路製 造之光源。系統包括雷射反應腔34，它容納以馬達驅動 風扇（未繪示出）在兩根細長的電極（未繪示出）之間循環的 雷射氣體，在電極間藉由雷射控制器102所控制的脈波功 率系統36而以高達4,000赫茲的速率產生電子放電。輸 出耦合器38與LNP 40所界定的共振腔產生了雷射光束 42。雷射光束42的一部份是由極快速波長計104監控， 這波長計提供脈波能量測量給雷射控制器102供脈波功率 單元36的迴授控制用，以便維持脈波功率在所要極限 內。波長計亦測量雷射光束的中央-線波長以及提供迴授 信號給LNP處理器，該處理器使用該迴授信號去控制步 進馬達82與PZT驅動器80(第12A圖中所示）去調整控制 雷射光束的擴展部份在光柵16之照度角度用的調整鏡14 的位置，以便控制輸出光束的中央線波長在所要極限之 內。 這較佳實施例亦包括PZT檢力感測器89(第4A圖中 所示），它檢測高頻振動（主要由風扇及其馬達與放電引起） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — — — — — — ·1111111 a—— — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 A7 B7 五、發明說明（7 ) 並且提供迴授信號給LNP處理器106，該處理器被程式化 去提供相對應的高頻控制信號給P Z T驅動器8 0以便壓制 由高頻振動引起的小的高頻波長位移。以下詳細地描述這 較佳實施例的重要特性。 快速波長計 取樣之輸出光束的部份 第5圖顯示較佳波長計單元120、絕對波長參考校準 單元190以及波長計處理器197的佈局。這些單元中的光 學設備測量脈波能量、波長與頻寬。這些測量是供迴授電 路用以維持脈波能量與波長在所要極限之內。當雷射操作 者指定來自雷射系統控制處理器的命令時，設備會參考一 原子參考源而校準其本身。 如第4圖及第5圖中所示，雷射輸出光束42部份地與 反射鏡170相交，該反射鏡使光束能量的大約95.5 %穿透 作爲輸出光束3 3並且反射大約4.5 %供脈波能量、波長及 頻寬測量用。 脈波能量 反射光束的大約4 %是由鏡1 7 1反射到能量檢測器 172，其包含能測量以每秒4,000到6,000脈波的速率產 生的個別脈波之能量用的極快速光二極體69 °脈波能量 是大約5mJ，並且檢測器69的輸出是被饋至電腦控制 器，其使用特殊演算法去調整雷射充電電壓根據所儲存脈 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨丨 1J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂·-------- #- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7五、 發明說明（g) 波能量資料而精確地控制未來脈波的脈波能量，以便限制 個別脈波能量的變異以及脈波叢發的整體能量。 <1 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 -社 印 4Ί 線性光二極體陣列 線性光二極體陣列180的光敏感表面被詳細地繪示於 第6圖中。該陣列是一包含1024個獨立光二極體積體電 路以及相關取樣保持讀取電路的積體電路晶片。光二極體 在總長度25.6公釐（大約一英吋）中具有25微米間距。每 個光二極體是5 00微米長。 像這樣的光二極體陣列可從數種來源購得。較佳供應 商是Hamamatsu。在我們的較佳實施例中，我們使用能以 高達4xl06像素/秒的速率用FIFO方式讀取的型號 53903-1024(?，它能以4,000赫茲或更高的速率讀取完 整的1024像素掃瞄。PDA被設計供2xl06像素/秒操 作，但是申請人已發現它能被超頻而執行得更快，亦即， 高達4xl06像素/秒。對於超過4,000赫茲的脈波速率， 申請人可使用相同的PDA但只有一部份（比如60%)的像 素在每次掃瞄被正常地讀取。 粗略波長測量 穿過鏡171之光束的大約4 %是由鏡173反射經過狹 縫177到鏡174，到鏡175，回到鏡174並且到達梯形柵 176上。光束是由具有458.4公釐聚焦長度的透鏡178準 直。從光柵176反射的光往回穿過透鏡178、再次從鏡 • 11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明說明（q) 174被反射並且然後從鏡179被反射以及被聚焦到1024-像素線性光二極體陣列180的左邊位在像素600至像素 950的範圍內如第6A圖中上半部所示（像素0-599是被保 留供精細波長及頻寬測量用）。光二極體陣列上光束的空 間位置是輸出光束之相對象徵波長的粗略測量。例如，如 第6A圖中所示，波長範圍大約193.350兆分之一米的光 將被聚焦於像素7 5 0及其鄰接者之上。 粗略波長之計算 波長計模組120內的粗略波長光學元件在光二極體陣 列180的左邊產生大約0.25公釐x3公釐的矩形圖像。十 或十一個受照射之光二極體將產生正比於所接收照度之強 度的信號，並且該信號是由波長計控制器197內的處理器 讀取及數位化。控制器197使用這訊息與內插演算法計算 圖像的中央位置。 這位置（以像素測量得之）使用兩個校準參數以及假設 在位置與波長之間爲線性關係而被轉換成粗略波長値。這 些校準參數是如以下所述藉由參考原子波長參考源而決 定。例如，在圖像位置與波長之間的關係可以爲下列法 則： 入=(2.3兆分之一米/像素）？+191，625兆分之一米 此處P =粗略的圖像中央位置。 或者，若需要的話可藉由加上比如” + ()P2的二階項 而得到額外的精確度。 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 隹 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492234 A7 B7 五、發明說明（10 ) _ 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 -費 合 作 社 印 製 精細波長測量 穿過第5圖中所示鏡173之光束的大約95 %是被反射 離開鏡1 8 2，經過透鏡1 8 3到達位在輸入標準干涉具組件 184輸入處的散光器上。離開標準干涉具184的光束是被 標準干涉具組件內聚焦長度爲4 5 8.4公釐的透鏡聚焦，並 且在如第5圖中所示被反射離開兩鏡之後於線性光二極體 陣列18 0的中間及右側上產生干涉邊緣。 頻譜計必須幾乎即時地測量波長及頻寬。因爲雷射重 複率會爲4,0 0 0赫茲到6,000赫茲，必須使用正確但非計 算耗時的演算法以便用便宜且密實的處理電路達到所要的 響應。計算法則最好應該使用整數而非浮點數運算，並且 數學運算應該最好是計算上具效率的（不使用平方根、正 弦、對數等）。 現在將描述這較佳實施例中所用較佳演算法的明確細 節。第5B圖是具有5個峰値之曲線，代表當由線性光二極 體陣列180測量時典型的標準干涉具邊緣信號。中央尖峰 是被繪成在高度上比其它尖峰更低。當不同波長的光進入 標準干涉具時，中央尖峰將上升與下降，有時到達零。這 情形使得中央尖峰不適合用於波長測量。其它尖峰將反應 於波長之變化而移動朝向或遠離中央尖峰，所以這些尖峰 的位置能被用以決定波長，同時它們的寬度測量雷射之頻 寬。第5B圖中繪示了兩個範圍，各自標示爲資料視窗。 資料視窗是位於使得最接近中央尖峰的邊緣是通常供分析 -13· 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 Λ7 B7 五、發明說明（u ) 用。 然而，當波長改變而移動邊緣太接近中央尖峰時（這 將造成失真及所致誤差），第一尖峰會移至視窗外，但第 二接近的尖峰將會在視窗內，並且軟體會讓控制模組197 內的處理器使用該第二尖峰。相反地，當波長位移使目前 尖峰移出資料視窗遠離中央尖峰時，軟體將會跳至在資料 視窗之內的內邊緣。 對於重複率高達4,000赫茲到6,000赫茲範圍的每一 脈波之極快速的頻寬計算，較佳實施例中使用第7圖內所 標示之硬體。該硬體包括位於Arizona州Phoenix的 Motorola所提供的型號MPC 823微處理器400;加州 SanJose的Altera所提供的可程式邏輯裝置402，型號 EP 6016QC240;執行與資料記憶体庫404;供光二極體 陣列資料以表格型式之暫時儲存用的特殊極快速RAM 406;當作記憶体緩衝器用的第三個4X1024像素RAM記 憶体庫4 0 8;以及類比至數位轉換器410。 如美國專利案號5,025,446及美國專利案號 5,978,394中所解釋，習知技藝裝置必須分析大量的代 表由光二極體陣列180和標準干涉具184產生的干涉邊緣 之PDA資料像素強度資料，以便決定中央線波長及頻 寬。即使用電腦處理器這仍是相當耗時間的程序，因爲每 次計算波長及頻寬必須分析大約4〇〇個像素強度値以便找 出並描述標準干涉具邊緣。藉著提供一個與計算波長訊息 用的處理器平行操作的處理器供尋找重要邊緣用，本發明 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ ϋ Hi m m ϋ ϋ ον _ l ϋ ϋ ϋ n_Mi ϋ I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492234 A7 B? 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
五、發明說明（/2 的較佳實施例使這程序大大地加速。 基本技術是使用可程式邏輯裝置402在像素資料被生 成時連續地從PDA像素資料產生邊緣資料表。邏輯裝置 402亦辨識出哪一組的邊緣資料代表感興趣的邊緣資料。 然後在必須計算中央波長及頻寬時，微處理器只要從已辨 識出的感興趣像素取出資料以及計算所需要的中央波長及 頻寬値。這程序減少微處理器計算時間大約十分之一。 計算中央波長及頻寬之程序的明確步驟如下： 1) 使PDA 180操作於2.5M赫茲的時脈，PDA 180由處 理器400下令去以4,000赫茲的掃瞄速率從像素1到 600收集資料並且以100赫茲速率讀取像素1到 1 02 8。 2) PDA 180所產生的類比像素強度資料藉由類比至數位 轉換器4 1 0從類比強度値被轉換成數位8位元値（0到 255)，並且數位資料被暫時地儲存於RAM緩衝器408 內當作代表在光二極体陣列180每一像素其強度之8位 元値。 3) 可程式邏輯裝置402分析從幾乎即時地尋找邊緣之 RAM緩衝器4 0 8連續地傳出的資料，儲存所有資料於 RAM記憶體406，辨識每一脈波的所有邊緣，產生每 一脈波之邊緣的表並儲存這些表於RAM 406內，以及 爲進一步分析辨識出每一脈波一組最佳的兩個邊緣。 邏輯裝置4 02所用技術如下： A)PLD 402分析經緩衝器4 0 8而來的每一像素値去 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ·^ _B7__ 五、發明說明（丨3 ) 決定它是否超過強度臨界値同時保持最小像素強 度値的記錄。如果超過臨界値，這表示邊緣尖峰 即將到來。PLD辨識第一個超過臨界値的像素當 作"上升緣”像素編號並且儲存在"上升緣"像素之 前諸像素中的最小像素値。這像素的強度値被識 別爲邊緣的”最小値”。 B) PLD 4 02然後監控後續的像素強度値以便搜尋邊 緣的尖峰。這藉由保持最高強度値的記錄直到強 度落至臨界値強度以下爲止而完成。 C) 當找出具有低於臨界値之値的像素時，PLD將其 視爲下降緣像素編號並且儲存最大値。PLD然後 藉由從下降緣像素編號減去上升緣像素編號而計 算邊緣的”寬度"。 D) 上升緣像素編號、最大邊緣強度、最小邊緣強度 以及邊緣寬度的四個値是被儲存於RAM記憶體庫 406之邊緣區段的圓形表格中。能夠爲每一脈波儲 存代表多達15個邊緣的資料，雖然大多數脈波在 兩視窗中只產生2到5個邊緣。 E) PLD 4 0 2亦被規劃爲針對每一脈波辨識出對每一 脈波"最好的"兩個邊緣。這藉由完整地在〇到199 視窗之內辨識最後的邊緣以及完整地在400到599 視窗之內辨識第一個邊緣而完成。 在脈波完成（1)收集像素資料，與（2)爲該脈波形成 邊緣的圓形表格之後所需總時間是大約只有2 〇〇微秒。這 • 16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-裝--------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 492234 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
五、發明說明（丨斗） 技術主要的節省時間之優點是對邊緣的搜尋發生於邊緣資 料正被讀取、數位化及儲存的同時。一旦辨識出一特定脈 波的兩個最佳邊緣，微處理器4〇〇保存兩個邊緣之範圍內 的原始像素資料從RAM記憶體庫406並且從該資料計算 頻寬與中央波長。計算如下： 第18B圖中繪示標準干涉具邊緣的典型形狀。根據 PLD 4 02的先前設計，微處理器400將辨識出在大約像 素180具有最大値的邊緣以及在大約像素450具有最大値 的邊緣。環繞這兩個最大値的像素資料由微處理器40 0分 析以定義邊緣的形狀及位置。這是如以下般完成： A)從邊緣最大値減去邊緣最小値再將差除以2並將此 結果加上邊緣最小値，決定半最大値。對兩個邊 緣的每一上升緣以及每一下降緣，決定具有最接 近超過與最接近低於半最大値之値的兩個像素。 微處理器然後在兩像素値之間作外插以便定義D1 及D2的終點如第18B圖中所示具備1/32像素精 確。從這些値可決定圓形邊緣的內直徑D1與外直 徑D2。 精細波長計算 使用粗略波長測量値以及D 1和D 2的測量値完成精細 波長計算。 波長的基本方程式是： λ =(2*n*d/m)cos(R/f) (1) -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 A7 ____B7___ 五、發明說明（丨S ) 其中 λ是波長，單位爲兆分之一米， η是標準干涉具的內部折射率，大約1.0003， d是標準干涉具間隔，對KrF雷射大約爲1542微米並且對 ArF雷射大約爲934微米，被控制爲+ /-1微米， m是階數，在邊緣尖峰的波長積分數目，大約爲12440， R是邊緣半徑，130到280個PDA像素，一個像素是25微 米， f是從透鏡到PDA平面的聚焦距離。 將cos項展開並捨棄小得可忽略之高次項，可得： λ =(2*n*d/m)[l-(l/2)(R/f)2] (2) 以直徑D = 2*R重展方程式可得： A=(2*n*d/m)[I-(l/8)(D/f)2] (3) 波長計的主要任務是從D計算λ。這必須知道f、n、 d及m。由於η與d兩者對標準干涉具而言是固有的，我們 將其組合成單一校準常數叫做ND。我們考慮f爲另一校 準常數叫做FD，其以像素爲單位去符合D的單位以得到 純比値。整數階m隨波長以及我們選取的邊緣對而變動。 m是使用粗略邊緣波長而定，這就此目的是足夠準確的。 關於這些方程式有些好事是所有大的數目是正値。 WCM的微控制器能夠計算這而同時保持近乎32位元精 確。我們將括弧的項稱爲FRAC。 FRAC = [1-(1/8)(D/FD)2) (4) -18· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492234 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
五、發明說明（丨6 ) FRAC於內部被表示成無號的32位元値而其基數點 在最高位元的左邊。FRAC總是稍微少於1，所以我們可 得最大精確度。對於D在{560-260)像素的範圍，FRAC 範圍是從[1-120E-6]到[1-25E-6]。 當ND校準被輸入時，波長計計算內部無號的64位元 値叫做2ND = 2*ND，其內部波長單位爲千萬億分之一米 (fm)=10A-15米= 0.001兆分之一米。在內部我們表示 波長λ爲FWL代表精細波長，也是以fm爲單位。將方程 式以這些變數重新展開： FWL = FRAC*2ND/m (5) 運算法處理FRAC的基數點位移以產生fm爲單位的 FWL。我們解出m藉由移動方程式並將已知的叫做CWL 之粗略波長代入，亦以fm爲單位： m =最近整數（FRAC*2ND/CWL) (6) 採用最近整數相當於在舊的方案中加上或減去FSR 直到到達最接近粗略波長的精細波長爲止。藉著解出方程 式（4)接下來方程式（6)然後方程式（5)而計算波長。我們 對內及外直徑單獨地計算WL。平均値是線中央波長，而 差是線寬。 頻寬計算 雷射的頻寬是計算爲（λ 2 - λ ι)/2。使用一個固定的 修正因子去考量標準干涉具尖峰加至真實雷射頻寬的固有 寬度。數學上，解構演算法是從測得寬度移除標準干涉具 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂--I------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五λ發明說明（（7 ) 固有寬度用的公式，但這將會計算太耗時，所以減去固定 的修正量Δλε，這提供足夠的精確度。所以頻寬是： Δ λ=(ϋ2-〇ι)/2-Δ λ ε △ λ ε是依標準干涉具規格以及真實雷射頻寬而定。對此 處所述應用它典型地位於〇 . 1到1兆分之一米的範圍中。 脈波能量的迴授控制 根據以上所述每一脈波之脈波能量的測量，後續脈波 的脈波能量是如美國專利案號6,005,879中所述地受控 制去維持所要的脈波能量以及特定數目的脈波其所要總整 合份量，準分子雷射之脈波能量控制在此納入爲參考。 波長的快速迴授控制 雷射之波長可使用波長的測量値以及習知技藝中已知 技術以迴授方式予以控制，比如美國專利案號5,978,394， "Wavelength System for an Excimer Laser"中所述技術，亦在 此納入爲參考。申請人最近已發展出波長調整之技術，採 用壓電驅動器去提供調整鏡的極快速移動。這些技術中有 些是被描述於2000年6月30日提出之美國專利申請案序 號 608,543，"Bandwidth Control Technique for a Laser"中，其 在此納入爲參考。第22A及22B圖是從該申請案中取出並 顯示這技術的主要元件。使用壓電堆疊供非常快速的鏡調 整用，並且由習知技藝步進馬達操作一槓桿臂而提供較大 較慢的調整。壓電堆疊調整槓桿臂之支點的位置。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
492234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（π) 快速的鏡調整 • 第4，4Α及4Β圖顯示允許鏡14之非常快速調整用的 配置。這實施例與以上所述步進馬達驅動系統相比是極大 進步，但還不夠快得供逐一脈波調整用。如以上所指出， 鏡定位的早期方法需要大約7毫秒去移動鏡14，這使得 _ 2000赫茲的逐一脈波波長修正遭遇問題。在早期技術 中，槓桿臂繞著旋轉軸旋轉而使鏡的移動與步進馬達位置 移動相比產生1比26.5減速比。習知技藝步進馬達具有 1/2英吋（12.7公釐）以及6000步的總行程，所以每一步 是大約2微米的距離。利用1-2 6.5減速比，每一步使鏡移 動大約75奈米，這典型地使雷射波長改變大約0.1兆分之 一米。在第4 Α圖所示快速作用技術中，壓電堆疊8 0已經 被附加在槓桿臂的樞軸位置。較佳的壓電堆疊是位在德國 Waldbronn 的 Physik Instrumente GmbH 公司所提供的型號 , P- 8 4 0. 1 0。 第8圖是顯示這本發明較佳實施例詳細特徵的圖。鏡 1 4之位置的大幅變化是由步進馬達經過2 6.5比1槓桿臂 84產生。此例中在壓電驅動器80的末端提供一個鑽石墊 去接觸在槓桿臂84支點的球面壓型珠。在槓桿臂84頂端 與鏡座86之間的接點如在85所示具備了在槓桿臂上的榫 針以及被固定於鏡座上的四個球面滾珠軸承（只有其中兩 ~ 個的部份被繪出）。壓電驅動器80是被用壓電座80A固定 - 於LNP框架上並且步進馬達是用步進馬達座82A被固定 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（li ) 到框架。鏡14是使用三個鋁球體被三點底座固定於鏡座 86中，第8圖內僅繪出其中之一。三條彈簧14A施加壓縮 力去固定鏡於球體上。這實施例包括具風鼓曲管88的風 箱87使壓電驅動器隔離於LNP內部之環境。這隔離防止 了 UV對壓電元件之損害並防止壓電材料受外部排氣可能 的污染。這實施例亦包括被固定於接近PZT堆疊80頂部 的測力傳感器89，以便如以下更詳細討論地提供迴授高 頻振動信號。 這堆疊將以20伏特的驅動電壓變化產生大約3.0微米 的線性調整。這範圍相當於步進馬達的大約± 20步。 堆疊在少於0.1毫秒之內對控制信號起反應並且系統 能夠輕易地以2000赫茲的頻率反應去更新信號。波長計 最好將是快得足以根據來自前一脈波的資料在每一脈波來 前提供迴授信號。迴授資料可以不是根據前一脈波而是根 據比前一脈波更早的脈波，以允許充足的時間供波長計算 用。即使每隔一個脈波將會提供超越習知技藝設計7倍的 改進具有7毫秒潛伏。所以，能夠提供快甚多的迴授控 制。第9圖中描述一較佳迴授控制演算法。在這演算法 內，爲每一脈波測量波長並且計算最後四個與最後兩脈波 的平均波長。如果距目標波長的任一平均變異少於0.02 兆分之一米，不做任何調整。如果兩個變異距目標都大於 〇.〇2兆分之一米，便由壓電堆疊80調整鏡組件以提供波 長修正。使用兩平均値中哪一個是由自從上次調整後已經 過了多少時間而決定。壓電堆疊是由步進馬達在堆疊趨近 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------—--------訂---------線 j (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
492234 A7 _B7 ： 五、發明說明（义> ) ~ 其範圍的3 0 %與7 0 %時吋動而維持在其控制範圍之內（或 * 者能用以取代30%及70%範圍値的其它範圍’比如45% - 與5 5 %)。由於步進馬達需要大約7毫秒去完成步進，演 算法可在步進馬達一步期間內完成數次壓電調整。或者， 取代第9圖演算法，用第1 1圖內L範圍所述的傳統比例演 算法。 振動控制 這較佳實施例提供主要因旋轉風扇及其馬達驅動器還 有電子放電所引起的因雷射設備（特別是光學元件）低幅度 高頻振動形式干擾造成之中央-線波長位移的迴授控制。 這較佳實施例中，壓電測力傳感器89(將近0.25英吋直徑 x0.02英吋）是如第8圖中所示位在接近PZT堆疊80的頂 端。測力傳感器最好是封裝成如美國專利案號 5,656,882(在此納入本文爲參考）中所述。測力傳感器 是置於在球面接點90與風鼓曲管8 8之間。 在這實施例中，壓電陶瓷感測器兩主要端的電性連接 是經由絕緣銅線達成。或者，能夠採用壓電陶瓷材料的裸 片當作測力傳感器，用某些電性連接裝置（例如30 AWG 銅線）連至壓電陶瓷材料的導電表面。採用測力感測器去 測量由壓電陶瓷堆疊經過球面接點、風鼓曲管及 StepperMike槓桿施加至R max固定座的力。這些施力是以 上提及之振動型干擾的結果。 PZT測力傳感器89反應於PZT堆疊80所加施力或者 •23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492234 A7 B7____ 五、發明說明（2| ) 反應於Rmax固定座84或連接結構之振動而產生十數伏 特。PZT測力傳感器89產生的信號位準通常是正比於施 力或振動。感測器可容易地測量在超過將近100仟赫茲之 頻率的施力或振動。感測器能夠檢測小到像0.0 1牛頓的 施力。 _ 主動阻尼 第8圖實施例中，使用測力傳感器8 9配合主動阻尼模 組3 2 0與PZT堆疊80去降低結構振動，以改進線中央穩 定性。更明確地說，應用主動阻尼去降低中央波長誤差 (通常根據從30個脈波"視窗”的資料收集之波長資料而算 出，其平均被叫做"30脈波移動平均”），並且計算出30 脈波移動標準差。第8圖中，測力感測器89射出正比於所 加施力或振動的電荷330。這電荷被饋入至用以處理信號 的電荷放大器電路（具信號處理器）332將其轉換成和電荷 成比例的電壓。此電荷放大器電路的設計細節能夠於 PCB 壓電公司標題爲"Introduction to Signal Conditioning for ICP and Charge Piezoelectric Sensors” 的技術支援文件內或 類似的處理振動感測器設計與實現之操作手冊中獲得。 電壓信號331被饋入至處理器333，它在此例中是位 在加州SimiValley的Innovative Integration公司提供的型號 SBC67。這處理器是具備類比輸入與輸出能力的高效會g 獨立式數位信號處理器單板電腦。電壓信號33 1被饋入至 類比輸入。這類比輸入然後被轉換至數位信號，處理器用 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
492234 A7 B7 4» 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 合 作 社 -印 製 五、發明說明（22 ) 這信號依適當的演算法（以下敘述）去生成數位輸出信號， 然後再將其轉換至類比輸出信號3 3 4。這輸出信號3 3 4然 後與來自LNP處理器106的中央波長控制信號（電性地）相 加並且被當作對PZT堆疊的命令信號。 可使用標準的線性二次調節方式去設計濾波器（迴授 控制演算法），確保壓電堆疊致動器控制電壓不會超出堆 疊致動器裝置或放大器的極限。閉迴授迴路中的致動器電 壓是正比於與結構內振動相關的測力感測器信號89。數 種形式的控制濾波器可應用於主動阻尼架構。在目前例子 中，利用單一致動器/感測器對並且對於一些要控制的（頻 率）分隔良好的模態，窄頻帶濾波器在感興趣的自然頻率 提供增益與相位的正確組合以增進穩定性，同時在別處只 加上少數或無迴授增益。此控制方式是稱爲正位置迴授。 控制方式是在AIAA期刊1990年第28卷第717-724頁中 Fanson，J.L.與 Caughey,T.K.戶斤著"Positive Position Feedback Control for Large Space Structures” 內予以討論。這 些方式亦應用於施力迴授至位置致動器之相鄰問題。控制 設計應該就特定應用量身打造。較佳技術是使用套裝軟體 從轉移函數資料生成狀態空間設備模型，比如可自麻州劍 橋的Active Control Experts公司獲得的SmartID系統辨識 商用套裝軟體。濾波器（或控制器）最好是使用電腦模擬以 及如Fanson(見前文）所解釋及CRC Press於1996出版 由 William S.Levine 編輯的 The Control Handbook 內提供 的技術而設計。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
λ發明說明（23) 申請人已經展開硏究去判定這些干擾的來源並且已經 判斷出波長位移的快速隨機成分是持續性千擾所致。大多 的隨機成分是風箱引起的。這干擾是非常地寬頻及隨機。 它激發起許多高達1500赫茲的共振，加上一個在極高頻 率的明顯的共振。申請人的測試已經顯示激起的頻率不會 隨著風箱的速度而明顯地移位。然而，在不同頻率之千擾 的振幅會受風箱的速度影響。 配合實驗資料使用雷射系統的模態辨識去決定系統的 哪些元件正在震動。模態辨識涉及雷射系統不同部份的位 移之映射以便決定在一給定頻率之振動的大致形狀。使用 加速度計、應變計、ΡΖΤ應變感測器以及測力傳感器去 建構系統在感興趣的不同頻率的模態反應。系統模態反應 是對某些檢測出的頻率（比如44赫茲、178赫茲、590赫 茲與900-1000赫茲）決定。申請人判斷出對特定的待測 雷射，44赫茲模態代表LNP的懸臂樑振動，178赫茲振 動是起因於LNP彎曲及扭曲。590赫茲模態代表LNP的 複合運動，其中LNP結構的相對部份相對地振動（呼吸運 動）。這模態是在2682赫茲之結構模態的虛假頻率。在 9 0 0 - 1 0 0 0赫茲範圍內的整叢模態代表從一叢位在1 1 〇 〇 -1 2 0 0赫茲之間的結構模態向下產生膺頻的一組模態。位 在這叢的結構模態是轉向鏡的局部模態。這群模態的位置 會變動如鏡組件之特定設計的函數。 申請人判斷大約50 %的中央波長變異是起因於一組 在近乎1100赫茲及1 200赫茲之間的結構共振，它們是被 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -tmmmm I ϋ 1Β1 n mmMmm-"， An t§ ·ϋ ϋ Mmmt I · -vo矣 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492234 A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
、發明說明（2年） 反應腔內風箱隨機地激發。在這實施例中，這些模態是經 過PZT堆疊中以大約20仟赫茲的高取樣速率操作之測力 傳感器89所測量施力的迴授而被PZT堆疊共同地主動式 地控制。這取樣速率是比可從以上所述波長計獲得的迴授 信號快大約20倍。爲了主動迴授，通常會想要使迴授感 測器信號能夠以比你想控制之模態的頻率高至少將近1 Ο 倍的速率取樣。理想上，當迴授測量時將可得到對中央波 長誤差修正的較高頻寬測量信號。此時，PZT測力傳感 器信號是供迴授用。 PZT測力傳感器是非常具剛性並且它是靈敏得足以 符合系統內小的施力之需要，並且爲主動阻尼迴授提供高 頻寬的"始終導通"信號。"始終導通"特點亦消除了在叢 發開始時暫態控制器動態的任何問題，不同於經由光測量 之迴授而完成的干擾抑制控制。 如以上所解釋，所實現的迴授控制方案是如第8圖中 所示由測力傳感器感測器89以及PZT堆疊致動器構成。 這高頻迴授控制系統最好包括預放大器及後放大器，設計 成可得足夠乾淨的迴授/前饋信號並且設計成使用如美國 專利案號5，6 5 6，8 8 2中所解釋的技術將處理器所算出的 控制信號轉換成正確的致動器信號。致動器分配施力於鏡 上，其功效爲抵制或對抗干擾，以便減少波長位移所致振 動。 申請者執行的實際測試示範出這迴授振動控制減少了 波長誤差自動光譜大約20 %，從0.037兆分之一米均方根 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 A7 B7 五、發明說明（25) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 値降到大約0.029兆分之一米均方根値。另外，申請者執 行的實際測試示範出這迴授振動控制減少了移動視窗標準 差大約33%，從0.048兆分之一'米降到0.030兆分之一* 米。 第12圖和第13A及13B圖顯示符合第8圖實施例之雷 射的實際測試資料，其中實現了主動阻尼振動控制。第 12圖內圖面是在主動阻尼控制迴路開路及閉路時以2100 赫茲重複率所得波長誤差自動光譜（不包括兆分之一米/伏 特尺度因子）的圖。圖13A1、13A2和13A3以及13B1、 13B2和13B3是以2100赫茲重複率從一些叢發算出的移 動視窗資料的圖。這些圖顯示線中央誤差、距目標的平均 波長變異以及平均標準差。13A圖是開迴路而13B圖是閉 迴路。圖表顯示閉迴路架構中標準差顯著地降低。 適應性前饋 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的較佳實施例包括前饋演算法。這些演算法能 夠由雷射操作員根據比如第1圖和第2A至2D圖中所示已 知的叢發操作圖案去撰寫程式。或者，這演算法能爲適應 性，使得雷射控制檢測比如以上圖表中所示的叢發圖案， 並且然後預期波長位移而修改控制參數去提供鏡14的調 整，以便防止位移或使其最小化。 適應性前饋技術涉及了在軟體中以給定的重複率從來 自一或多個先前叢發的資料建構微抖的模型，以及使用 PZT堆疊去抵消微抖的影響。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（％ ) 要適當地設計微抖抑制，需要兩件訊息：（l)PZT堆 疊的脈波反應，以及（2)微抖的形狀。對每一重複率，由 PZT堆疊的脈波反應解構出微抖波型將產生一系列的脈 波’它們在施加至PZT堆疊（以適當符號）時將消除微 抖。這計算能經由對一組重複率之行爲的全面審查而被離 線地完成。資料序列能被儲存至由脈波數目與重複率定址 的表格中。在操作期間內能夠參考這表格去得出適當的波 形資料應用於適應性前饋反向中。亦有可能，並且事實上 是較佳的，每當重複率被改變後使用一些叢發資料在操作 開始時幾乎即時地獲得微抖形狀模型。然後能根據在模型 與資料之間累積的測量誤差，每隔N次叢發就更新（例如 適應化）微抖形狀模型，可能還有PZT脈波反應模型。第 11圖中描述較佳演算法。 使用第1 1圖中所述演算法能在脈波叢發開始時控制 微抖。字元k代表叢發中脈波數目。叢發被分隔成兩個範 圍，k範圍以及1範圍。k範圍是針對脈波數目少於kth (定 義一長得足以包含微抖的時間長度）。對每一脈波數目使 用單獨的比例常數Pk、積分常數Ik以及線中央誤差積分 總和SLCEk。下一次叢發中k範圍內相對應脈波數目的 PZT電壓是由這些常數與總和來決定。在kth脈波之後， 傳統的比例積分程序控制PZT電壓。叢發中下一個脈波 的電壓將是目前的電壓加上P*LCE + I*ELCE。第11圖 中提供一流程圖解釋這演算法中主要的步驟。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（a7) 測試結果 第9圖顯示來自適用於第8圖實施例之雷射的實際測 試資料。該圖是距30個脈波視窗之平均的目標波長的變 異圖。變異從大約0.05兆分之一米減少到大約0.005兆 分之一米。 可以發展本發明的許多其它實施例去在雷射系統或半 導體、電子、光學或醫藥市場的其它重要設備或子系統中 完成相同或相似目的。 例如，可用其它感測器供控制用。考慮的感測器將適 用於或足以關聯至性能指標（在考慮雷射波長穩定性的例 子中，波長及其標準差是示範性的性能指標）。另外，感 測器亦將需要具有適當性質，包括解析度、精確度、靈敏 度以及信號頻寬。其它供考慮的感測器包括測量在雷射之 結構或元件中應變用的應變感測器。亦列入考慮的幾種位 置感測器包括了電容式、電感式及光學式位移感測器。適 當的話加速感測器亦列入考慮。另外，可以使用能更快速 地測量光信號之感測器去減少振動並因而增進波長穩定 性。 亦考慮其它致動器供替換或加強步進馬達或PZT堆 疊用。這些致動器包括了電磁及感應馬達與旋轉壓電陶瓷 馬達。 另外，考慮選換的處理器或主動阻尼模組解決方案。 例如，能夠只使用一個適當設計的系統執行所有程序，去 處理全部的信號調整、功率電子、控制器程序、控制器實 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 A7 B7 五、發明說明（球） 現、資料記錄及其它要求。 因此，在不背離本發明之真實精神與範疇的前提下， 附加的申請專利範圍將所有此種變化及修正包含在其範疇 之內。 i -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作：^印製 -31- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 492234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 _B7_五、發明說明（约） 元件標號對照 14......調整鏡 14A......彈簧 16……光柵 34……雷射反應腔 36……脈波功率系統 3 8......輸出親合器 40......LNP 4 2......雷射光束 6 9......光二極體 80 ...... PZT 驅動器 80 A......壓電座 8 2......步進馬達 82 A……步進馬達座 84......槓桿臂 86......鏡座 8 7......風箱 8 8......風鼓曲管 89……檢力感測器 90……球面接點 1〇2……雷射控制器 104……極快速波長計 1 06......LNP處理器 •32· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ------訂---------線| 492234 Α7 Β7 五 明說 明發 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ......較佳波長計單元 ......反射鏡 ，17 3，1 74,1 7 5，179，1 8 2......鏡 ......能量檢測器 ......梯形柵 ......狹縫 ,183……透鏡 .....線性光二極體陣列 ......標準干涉具組件 ......絕對波長參考校準單元 ......波長計處理器 ......主動阻尼模組 ......電荷 ……電壓信號 ......電荷放大器電路 ……處理器 ......類比輸出信號 ......微處理器 ......可程式邏輯裝置 ……記憶体庫
......RAM ......R A Μ記憶体庫 ......類比至數位轉換器 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 492234 Λ 8 Β8 C8 D8 、由請專利範園 1. 一種具精確波長控制的電子放電雷射，用以控制由該雷射 產生之雷射光束的中央波長，該雷射包含： Α)雷射反應腔， Β)圍在在該反應腔之內的細長電極結構，包含分開 一段界定放電範圍的距離之細長陽極及細長陰極，該放電 範圍定義了光束方向的長維， C) 雷射氣體，容納於該反應腔中， D) 風扇，使該雷射在該反應腔之內經過該放電範圍 循環，以及 Ε)精確波長控制系統，包含： 1) 波長計，供測量該中央波長； 2) 波長選取單元，包含： a) 擴光器，用於使該反應腔內生成之雷射光束 的一部份擴展以便產生擴展光束， b) 光栅， c) 照射角度控制單元，用於調整該擴展光束於 該光柵上的照射角度，該控制單元包含： i)壓電驅動器； i i)至少一個迴授控制系統用於控制該壓電 驅動器。 2 ·如申請專利範圍第1項之雷射，其中該照射角度控制單元 包含一調整鏡並且該壓電驅動器是用於控制該鏡的位置。 -34 - %〇又度適用中國國家標率（(：>^)八4規格（210父297公釐） -------.--^^裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部背总!^· r- (工消骨合作社印絮 邓· 丨】少 卜f μ η χ 费 合 社 印 492234 Λ 8 Β8 C8 D8 、甲謂專利把圍 3 .如申請專利範圍第2項之雷射，其中該雷射產生以數毫秒 的時間長度於初期出現的微抖。 4 .如申請專利範圍第2項之雷射，其中該照射角度控制單元 包含步進馬達。 5.如申請專利範圍第2項之雷射，其中該照射角度控制單元 包含以學習演算法程式化的處理器，用以學習初期出現的 微抖之形狀。 6 .如申請專利範圍第1項之雷射，其中該照射角度控制單元 是用以在少於2毫秒的時間週期內提供鏡的調整。 7. 如申請專利範圍第1項之雷射，其中該照射角度控制單元 是用以在少於5 0 0微秒的時間週期內提供鏡的調整。 8. 如申請專利範圍第7項之雷射，其中該照射角度控制單元 亦包含具有外部主軸的步進馬達。 9. 如申請專利範圍第8項之雷射，其中該照射角度控制單元 亦包含繞著旋轉軸旋轉的槓桿臂，提供該外部主軸之線性 移動的減幅。 1〇·如申請專利範圍第1項之雷射，其中該主動微抖 -35 〇以、度適用中國國家標準（CN:S :) Λ4規格（210X 297公釐 減緩裝 ----------^------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 B8 C8 D8 請專利範圍 置包含供粗略波長控制用的步進馬達以及供精細波長控制 用的壓電裝置。 11. 如申請專利範圍第1項之雷射，其中該照射角度控制單 元亦包含測力傳感器，放置在該照射角度控制單元之內去 測量至少一處的振動。 12. 如申請專利範圍第11項之雷射，其中該至少一處是調整 鏡。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之雷射，其中該照射角度控制單 元是用於根據來自該測力傳感器的信號使用該壓電驅動器 去控制該調整鏡的位置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部皙^57,::-心：只工消费合作社印災 1 4 .如申請專利範圍第1項之雷射，其中該精確波長控制系 統亦包含以電腦程式程式化的處理器，該電腦程式是用以 在雷射脈波叢發期間內根據來自先前脈波叢發的歷史脈波 資料而控制該照射角度控制單元。 15.如申請專利範圍第14項之雷射，其中該電腦程式包含學 習演算法，允許該程式學習該調整鏡要產生具有在所要範 圍之內波長的雷射光束所須的調整。 1 6 . —種具精確波長控制的電子放電雷射，用以控制該雷射 -36 - 以乂*尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 492234 B8 C8 D8 〇 智 !】ί v ,¾ Η X 消 費 社 ίν 申請專利範圍 所產生雷射光束的中央波長，該雷射包含： A) 雷射反應腔， B) 圍在在該反應腔之內的細長電極結構，包含分開 一段界定放電範圍的距離之細長陽極及細長陰極，該放電 範圍定義了光束方向的長維， C) 雷射氣體，容納於該反應腔中， D) 風扇，使該雷射在該反應腔之內經過該放電範圍 循環，以及 E) 波長計，供測量中央線波長， F) 波長調整機構，包括至少一壓電驅動器， G) 迴授控制系統，使用來自該波長計的測量訊息去 控制該調整機構以便主動地控制波長微抖。 17·如申請專利範圍第16項之雷射，其中該調整機構包含一 調整鏡以及在脈波叢發之前調整該調整鏡位置用的調整機 構，以便減緩在叢發的初期階段發生的微抖。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之雷射，其中初期發生的微抖具 有少於一毫秒的時間長度。 I9·如申請專利範圍第16項之雷射，其中該調整機構包含步 進馬達。 20.如申請專利範圍第16項之雷射，其中該調整機構包含以 -37 - 心入張〈度適用中國國家標乘（CNS ) μ規格（21〇χ 297公釐） ----------裝------訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492234 Λ 8 Β8 CS D8 六、申請專利範圍 學習演算法程式化的處理器，用以學習初期發生的微抖之 形狀。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21. 如申請專利範圍第16項之雷射，其中該調整機構亦包含 具有外部主軸的步進馬達。 22. 如申請專利範圍第21項之雷射，其中該調整機構亦包含 繞著旋轉軸旋轉的槓桿臂，以提供該外部主軸之線性移動 的減幅。 23. 如申請專利範圍第16項之雷射，其中該調整機構包含供 粗略調整用的步進馬達以及供細調整用的壓電裝置。 24. —種具精確波長控制的電子放電雷射，用以控制該雷射 所產生雷射光束的中央波長，該雷射包含： A) 雷射反應腔， B) 圍在在該反應腔之內的細長電極結構，包含分開 一段界定放電範圍的距離之細長陽極及細長陰極，該放電 範圍定義了光束方向的長維， C) 雷射氣體，容納於該反應腔中， D) 風扇，使該雷射在該反應腔之內經過該放電範圍 循環，以及 E) 波長計，供測量中央線波長， F) 波長調整機構，包含調整鏡以及驅動該調整鏡用 -38 - 七、仏乐凡复適用中國國家標聿（〔!^)八4規格（：：10/ 297公釐） 492234 Λ 8 Β8 C8 D8 、申請專利範圍 的壓電驅動器， G)迴授控制系統，使用來自該波長計的測量訊息去 控制該調整機構以便主動地控制波長微抖， Η)測力傳感器，用以測量該調整鏡的振動， I)迴授控制系統，根據來自該測力傳感器的信號而控 制該調整機構。 25.—種具有波長選取光栅之線縮窄雷射用的振動控制系 統，該系統包含： Α)照射角度控制單元，用以控制在該光柵單元上的 照射角度， Β)驅動該控制單元用的壓電驅動器單元， C)壓電測力傳感器監視單元，用以監視該控制單元 上的施力並且提供迴授信號給該壓電驅動器單元。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之系統，其中該照射角度控制單 元包含可繞軸轉動的鏡。 I 11 I 11 I I 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 經濟4智忽时-r- 工消費合作社印製 2 7 .如申請專利範圍第2 5項之系統，其中該照射角度控制單 元包含可繞軸轉動的光柵。 39 - 厶钦張玟度適用中國國家標:參（（：>^)六4規格（210父297公釐）
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI749546B (zh) * 2019-05-14 2021-12-11 美商希瑪有限責任公司 用於調變光源波長的裝置及方法
US11803126B2 (en) 2019-07-23 2023-10-31 Cymer, Llc Method of compensating wavelength error induced by repetition rate deviation

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020127497A1 (en) * 1998-09-10 2002-09-12 Brown Daniel J. W. Large diffraction grating for gas discharge laser
US6567450B2 (en) 1999-12-10 2003-05-20 Cymer, Inc. Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system
US6625191B2 (en) * 1999-12-10 2003-09-23 Cymer, Inc. Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system
US6914919B2 (en) * 2000-06-19 2005-07-05 Cymer, Inc. Six to ten KHz, or greater gas discharge laser system
US6912052B2 (en) * 2000-11-17 2005-06-28 Cymer, Inc. Gas discharge MOPA laser spectral analysis module
US6690704B2 (en) 2001-04-09 2004-02-10 Cymer, Inc. Control system for a two chamber gas discharge laser
US7009140B2 (en) * 2001-04-18 2006-03-07 Cymer, Inc. Laser thin film poly-silicon annealing optical system
US7061959B2 (en) * 2001-04-18 2006-06-13 Tcz Gmbh Laser thin film poly-silicon annealing system
US7378673B2 (en) * 2005-02-25 2008-05-27 Cymer, Inc. Source material dispenser for EUV light source
US7372056B2 (en) * 2005-06-29 2008-05-13 Cymer, Inc. LPP EUV plasma source material target delivery system
US7598509B2 (en) * 2004-11-01 2009-10-06 Cymer, Inc. Laser produced plasma EUV light source
US7439530B2 (en) * 2005-06-29 2008-10-21 Cymer, Inc. LPP EUV light source drive laser system
US7465946B2 (en) * 2004-03-10 2008-12-16 Cymer, Inc. Alternative fuels for EUV light source
US20050259709A1 (en) 2002-05-07 2005-11-24 Cymer, Inc. Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate
US7154928B2 (en) 2004-06-23 2006-12-26 Cymer Inc. Laser output beam wavefront splitter for bandwidth spectrum control
US7830934B2 (en) * 2001-08-29 2010-11-09 Cymer, Inc. Multi-chamber gas discharge laser bandwidth control through discharge timing
US6963595B2 (en) 2001-08-29 2005-11-08 Cymer, Inc. Automatic gas control system for a gas discharge laser
US20040040800A1 (en) * 2002-07-31 2004-03-04 George Anastas System and method for providing passive haptic feedback
US7741639B2 (en) * 2003-01-31 2010-06-22 Cymer, Inc. Multi-chambered excimer or molecular fluorine gas discharge laser fluorine injection control
US7217941B2 (en) * 2003-04-08 2007-05-15 Cymer, Inc. Systems and methods for deflecting plasma-generated ions to prevent the ions from reaching an internal component of an EUV light source
US7277188B2 (en) * 2003-04-29 2007-10-02 Cymer, Inc. Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate
US6873418B1 (en) 2003-09-30 2005-03-29 Cymer, Inc. Optical mountings for gas discharge MOPA laser spectral analysis module
US6894785B2 (en) * 2003-09-30 2005-05-17 Cymer, Inc. Gas discharge MOPA laser spectral analysis module
US7196342B2 (en) * 2004-03-10 2007-03-27 Cymer, Inc. Systems and methods for reducing the influence of plasma-generated debris on the internal components of an EUV light source
US20050286599A1 (en) * 2004-06-29 2005-12-29 Rafac Robert J Method and apparatus for gas discharge laser output light coherency reduction
US7116695B2 (en) * 2004-09-28 2006-10-03 Cymer, Inc. Laser output light pulse beam parameter transient correction system
US7355191B2 (en) * 2004-11-01 2008-04-08 Cymer, Inc. Systems and methods for cleaning a chamber window of an EUV light source
US7643522B2 (en) * 2004-11-30 2010-01-05 Cymer, Inc. Method and apparatus for gas discharge laser bandwidth and center wavelength control
US7366219B2 (en) * 2004-11-30 2008-04-29 Cymer, Inc. Line narrowing module
US20060114956A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Sandstrom Richard L High power high pulse repetition rate gas discharge laser system bandwidth management
US7482609B2 (en) * 2005-02-28 2009-01-27 Cymer, Inc. LPP EUV light source drive laser system
US20060222034A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Cymer, Inc. 6 Khz and above gas discharge laser system
US7180083B2 (en) * 2005-06-27 2007-02-20 Cymer, Inc. EUV light source collector erosion mitigation
US7365349B2 (en) * 2005-06-27 2008-04-29 Cymer, Inc. EUV light source collector lifetime improvements
US7317536B2 (en) 2005-06-27 2008-01-08 Cymer, Inc. Spectral bandwidth metrology for high repetition rate gas discharge lasers
US7653095B2 (en) * 2005-06-30 2010-01-26 Cymer, Inc. Active bandwidth control for a laser
US8379687B2 (en) 2005-06-30 2013-02-19 Cymer, Inc. Gas discharge laser line narrowing module
US7394083B2 (en) 2005-07-08 2008-07-01 Cymer, Inc. Systems and methods for EUV light source metrology
US7317179B2 (en) * 2005-10-28 2008-01-08 Cymer, Inc. Systems and methods to shape laser light as a homogeneous line beam for interaction with a film deposited on a substrate
US7679029B2 (en) * 2005-10-28 2010-03-16 Cymer, Inc. Systems and methods to shape laser light as a line beam for interaction with a substrate having surface variations
US7321607B2 (en) * 2005-11-01 2008-01-22 Cymer, Inc. External optics and chamber support system
US7453077B2 (en) * 2005-11-05 2008-11-18 Cymer, Inc. EUV light source
EP1850427A1 (de) * 2006-04-29 2007-10-31 Technomedica AG Injektionssynchronisierung eines Gaslasers mit inkohärentem Licht zur Frequenzstabilisierung
US8259764B2 (en) 2006-06-21 2012-09-04 Cymer, Inc. Bandwidth control device
WO2007149956A2 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Kansas State University Research Foundation Method and apparatus for controlling carrier envelope phase
US7659529B2 (en) * 2007-04-13 2010-02-09 Cymer, Inc. Method and apparatus for vibration reduction in laser system line narrowing unit wavelength selection optical element
JP5755068B2 (ja) * 2011-07-27 2015-07-29 株式会社小松製作所 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置
JPWO2014192704A1 (ja) * 2013-05-27 2017-02-23 ギガフォトン株式会社 レーザ装置及びアクチュエータを制御する方法
US9417261B2 (en) 2014-01-23 2016-08-16 Honeywell International Inc. Atomic referenced optical accelerometer
JP5832581B2 (ja) * 2014-04-28 2015-12-16 株式会社小松製作所 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置
US9261794B1 (en) * 2014-12-09 2016-02-16 Cymer, Llc Compensation for a disturbance in an optical source
US10816905B2 (en) * 2015-04-08 2020-10-27 Cymer, Llc Wavelength stabilization for an optical source
WO2017158694A1 (ja) 2016-03-14 2017-09-21 ギガフォトン株式会社 レーザ装置及び極端紫外光生成システム
US11081852B2 (en) * 2017-04-24 2021-08-03 Cymer, Llc Laser light energy and dose control using repetition rate based gain estimators
JP7343324B2 (ja) * 2019-07-26 2023-09-12 ファナック株式会社 レーザ発振器を制御する制御装置、及び制御方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3593189A (en) 1969-02-27 1971-07-13 Gen Telephone & Elect Frequency stabilization system
US4697270A (en) 1986-08-27 1987-09-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Copper vapor laser acoustic thermometry system
US4940331A (en) 1986-09-24 1990-07-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Heterodyne laser instantaneous frequency measurement system
US4798467A (en) 1986-09-24 1989-01-17 The United States Department Of Energy Heterodyne laser instantaneous frequency measurement system
US4817101A (en) 1986-09-26 1989-03-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Heterodyne laser spectroscopy system
IL91240A (en) 1989-08-07 1994-07-31 Quick Tech Ltd Pulsed laser apparatus and systems and techniques for its operation
US5025445A (en) 1989-11-22 1991-06-18 Cymer Laser Technologies System for, and method of, regulating the wavelength of a light beam
US5095492A (en) 1990-07-17 1992-03-10 Cymer Laser Technologies Spectral narrowing technique
JPH0590661A (ja) * 1991-04-26 1993-04-09 Fanuc Ltd ガスレーザ装置用ブロアの軸受異常検出方式
US5691989A (en) 1991-07-26 1997-11-25 Accuwave Corporation Wavelength stabilized laser sources using feedback from volume holograms
US5371587A (en) 1992-05-06 1994-12-06 The Boeing Company Chirped synthetic wavelength laser radar
JP3155837B2 (ja) 1992-09-14 2001-04-16 株式会社東芝 光伝送装置
US5450207A (en) 1993-07-16 1995-09-12 Cymer Laser Technologies Method and apparatus for calibrating a laser wavelength control mechanism
US5420877A (en) 1993-07-16 1995-05-30 Cymer Laser Technologies Temperature compensation method and apparatus for wave meters and tunable lasers controlled thereby
US6420819B1 (en) 1994-01-27 2002-07-16 Active Control Experts, Inc. Packaged strain actuator
JPH08172233A (ja) 1994-12-15 1996-07-02 Anritsu Corp 可変波長光源装置
US5608561A (en) * 1995-06-07 1997-03-04 Lucent Technologies Inc. Method and system for reducing chirp in an optical cummunication system
US5706301A (en) 1995-08-16 1998-01-06 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Laser wavelength control system
US6020098A (en) * 1997-04-04 2000-02-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Temporary image receptor and means for chemical modification of release surfaces on a temporary image receptor
US5982800A (en) 1997-04-23 1999-11-09 Cymer, Inc. Narrow band excimer laser
US6128323A (en) 1997-04-23 2000-10-03 Cymer, Inc. Reliable modular production quality narrow-band high REP rate excimer laser
US5991324A (en) 1998-03-11 1999-11-23 Cymer, Inc. Reliable. modular, production quality narrow-band KRF excimer laser
US5835520A (en) * 1997-04-23 1998-11-10 Cymer, Inc. Very narrow band KrF laser
US5856991A (en) * 1997-06-04 1999-01-05 Cymer, Inc. Very narrow band laser
US6137821A (en) * 1997-06-04 2000-10-24 Cymer, Inc. Durable etalon based output coupler
US5852621A (en) 1997-07-21 1998-12-22 Cymer, Inc. Pulse laser with pulse energy trimmer
US6078599A (en) * 1997-07-22 2000-06-20 Cymer, Inc. Wavelength shift correction technique for a laser
DE19750320C1 (de) 1997-11-13 1999-04-01 Max Planck Gesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Lichtpulsverstärkung
US5978405A (en) 1998-03-06 1999-11-02 Cymer, Inc. Laser chamber with minimized acoustic and shock wave disturbances
WO2000016453A1 (en) * 1998-09-11 2000-03-23 New Focus, Inc. Tunable laser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI749546B (zh) * 2019-05-14 2021-12-11 美商希瑪有限責任公司 用於調變光源波長的裝置及方法
US11803126B2 (en) 2019-07-23 2023-10-31 Cymer, Llc Method of compensating wavelength error induced by repetition rate deviation

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001276821A1 (en) 2002-01-02
WO2001099246A2 (en) 2001-12-27
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JP2002026435A (ja) 2002-01-25
US20020006149A1 (en) 2002-01-17
EP1310022B1 (en) 2011-08-24
EP1310022A4 (en) 2007-07-04

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