TWI542098B - 兩腔室氣體放電雷射系統中高精度氣體再填充的系統及方法 - Google Patents

Description

兩腔室氣體放電雷射系統中高精度氣體再填充的系統及方法 相關申請案

本案要請求2011年6月30日申請之No.13/174,484美國新型專利申請案的優先權，其名稱為“兩腔室氣體放電雷射系統中高精度氣體再填充的系統及方法”，代理人編號No.PA1121US，該案的完整內容併此附送。

發明領域

本發明概有關於雷射系統。更具言之，本發明係有關進行一氣體放電雷射譬如一兩腔室主振盪器功率放大器準分子雷射之腔室中的氣體之重填者。

發明背景

一種使用於光微影術的氣體放電雷射係被稱為準分子雷射。一準分子雷射典型會使用一惰氣，譬如氬、氪、或氙，與一反應氣體譬如氟或氯的一種組合。該準分子雷射之名係得自如下事實：在適當的電刺激和高壓條件下，一稱為準分子的假分子(或在惰氣鹵化物的情況下為一激發錯合物)會被造成，其只能存在於一激能狀態，並能產生紫外線範圍的雷射光。

準分子雷射係被廣泛地使用於高解析度微影機器，因而成為一種微電子晶片製造所需的關鍵技術。目前該技術的現況，微影工具會使用來自KrF和ArF準分子雷射的深紫外光(DUV)，其分別具有248和193nm的額定波長。

雖準分子雷射可被以一單腔室光源來構成，但矛盾的設計要求更高的功率和縮減的光譜帶寬意含該等單腔室設計的性能會有一折衷妥協。一種避免此設計妥協並改良性能的方法係利用兩個腔室。此可容許光譜帶寬和脈衝能量產生的功能分開；而各腔室能針對該兩個性能參數之一來被最佳化。

此等兩氣體放電腔室準分子雷射通常係稱為主振盪器功率放大器，或“MOPA”雷射。除了能改良該光譜帶寬和脈衝能量，該兩腔室結構的效率能使MOPA雷射中的可消耗分子達到比單腔室光源中的同等分子更長的操作壽命。

在各腔室中，當該光源橫越其電極放出能量來產生光時，該鹵素氣體，在ArF或KrF雷射的情況下係為氟，將會耗乏。此會使雷射效率減低，其係可由例如用以造成一指定脈衝能量所需的放電電壓增加而被看出。因該放電電壓具有一上限係由該硬體的物理限制所決定，故必須採取步驟來補充損耗的氟，俾使該電壓保持在此極限以下，並使該雷射能繼續妥當地操作。

一種達成如此的方法係全部補滿該等腔室中的氣體，稱為重填，其中所有的氣體會被更換，而該雷射並不發射以使該腔室中的氣體成分回復到所需的混合比、濃度和壓力。但是，重填是極為煩擾的，因該雷射會在該重填過程中被關掉，故該等晶片的微影曝光亦必須在同時被以一受控的方式暫停，然後當該雷射再度操作時重新開始以避免該等晶片的不當處理。為此原因，典型會一次同時來重填 兩個腔室以節省時間，雖然此並非必要的。

一重填的需要可取決於一些複雜且通常是不可預知的變數，包括該光源發射式樣和能量，該光源模組的年齡，及其它精習於該技術之人所熟知者。為此原因，該重填典型係以一規則排程來進行，此可確保該光源操作絕不會由於該光源達到其操作極限而遭到不可預期的中斷。此一規則排程通常會使該等重填之間的時間造成非常保守的上限，因此某些在低脈衝用途操作的光源之使用者乃可能會等待一更長甚多的再重填時間週期，而不是由該簡單排程所提供者。

因有增加的產出和光源可用性的需求，故曾有一些努力被進行來最小化光源再重填的中斷時間。一種達成此目的的方法係進行該等腔室中的氣體之一部份補充，稱為一注入，而非一全部重填。只要該雷射能夠繼續在特定參數內操作，則不必關掉該雷射來注入，且在該注入過程中晶片的處理可以繼續。但是，該雷射的性能仍會在經久之後傾向於改變，而使注入變得不能適當補償，因此重填仍會被以規則的時間間隔來進行。

在一重填操作時，於該等雷射腔室中的剩餘氣體會被排空，然後新的氣體會被以一量引入該等腔室中，意圖達到一特定壓力和氟的濃度。(此可後續有一最佳化程序，其中該雷射將會被試射來判定其操作參數。若該雷射並非在所需的參數內操作，則該等腔室中的氣體會被調整，且另一測試會被進行。此會重複直到所需的參數獲得為止。)

然而，要達到精確的重填是很困難的，有兩個主要原因。第一，重填一般係只根據壓力，而並未測量或補償溫度的變化，其會使該等雷射腔室中的最後壓力造成甚大的變化。第二，重填的準則和算法典型只考慮雷射腔室容積，而不會將存在於氣槽與雷射腔室之間的管線內之氣體納入考量。當重填和注入時於該等管線內的氣體會被推入雷射腔室中，但此對在該等腔室中的氣體之實際部份濃度的影響典型會被忽略。目前的製法亦可能使用比所需更多的氣體，故氣體會被加入及由該等腔室釋出，直到一滿足的氣體狀況達到為止。

一更精確的重填將會緩減或消除許多或全部的此等問題，並容許該雷射在必須進行另一次重填及/或注入之前能操作一更長的時間週期。且，一精確的重填會提供一較佳的基礎來支持後續對該等雷射腔室注入的計算。故乃最好該等重填能被以一方式來進行，其會造成氣體之一高度精確的濃度。

發明概要

一種用以自動且精確地進行一兩腔室氣體放電雷射譬如一MOPA準分子雷射之腔室中的氣體之重填的系統及方法係被揭露。該重填程序的控制係根據實際加入該等腔室中之氣體的量並依據氣體公式的計算，而非如習知技術中僅依據該氣體的壓力。溫度變化和管線容積的影響亦會因使用該等公式而被考量。藉著納入這些因素，重填可被以 比習知技術的方法顯著更為精確地來進行，且可能使用較少的氣體。

在一實施例中，一兩腔室氣體放電雷射光源會被揭述，包含一主振盪器及一放大器，該主振盪器和放大器各具有一雷射腔室含有一雷射媒介氣體包含一鹵素，及一氣體重填系統包含一控制器會以規則的時間間隔來自動地執行一重填方案，該重填方案包含：獲得一所擇的雷射腔室之一目標壓力和鹵素的濃度；將所擇的雷射腔室排空至一第一點，在此點該腔室內的氣體壓力會達到一預定低值，並測量該第一點時的溫度和壓力；添加一不含鹵素氣體之量於該所擇的雷射腔室至達到一第二點，並測量該第二點時的溫度和壓力，添加一含有鹵素氣體之量於該所擇的雷射腔室，而使所擇的雷射腔室中之氣體在一大於該目標壓力的壓力達到一所需的鹵素濃度；及由該所擇的雷射腔室放出氣體直到該目標壓力已達到。

在另一實施例中，一種重填一具有一主振盪器及一放大器之兩腔室氣體放電雷射光源中的氣體之方法係被揭述，該主振盪器和放大器各具有一雷射腔室含有一雷射媒介氣體包含一鹵素，該方法包含以下步驟：獲得一所擇的雷射腔室之一目標壓力和鹵素的濃度；將所擇的雷射腔室排空至一第一點，在此點該腔室內的氣體壓力會達到一預定低值，並測量該第一點時的溫度和壓力；添加一不含鹵素氣體之量於該所擇的雷射腔室至達到一第二點，並測量該第二點時的溫度和壓力；添加一含有鹵素氣體之量於所 擇的雷射腔室中，而使所擇的雷射腔室中之氣體在一大於該目標壓力的壓力達到一所需的鹵素濃度；及由該所擇的雷射腔室放出氣體直到該目標壓力已達到。

又另一實施例揭露一種非暫時性電腦可讀的媒體具有一程式體現其上，該程式可被一處理器執行來進行一種自動地重填一兩腔室氣體放電雷射光源之一雷射腔室中的氣體之方法，該雷射光源具有一主振盪器及一放大器，該主振盪器和放大器各具有一雷射腔室含有一雷射媒介氣體包含一鹵素，該方法包含以下步驟：獲得一所擇的雷射腔室之一目標壓力和鹵素的濃度；將所擇的雷射腔室排空至一第一點，在此點該腔室內的氣體壓力會達到一預定低值，並測量該第一點時的溫度和壓力；添加一不含鹵素氣體之量於該所擇的雷射腔室至達到一第二點，並測量該第二點時的溫度和壓力；添加一含有鹵素氣體之量於該所擇的雷射腔室，而使該所擇的雷射腔室中之氣體在一大於該目標壓力的壓力達到一所需的鹵素濃度；及由該所擇的雷射腔室放出氣體直到該目標壓力已達到。

圖式簡單說明

第1圖示出依據一實施例之用於一兩腔室氣體雷射譬如一MOPA準分子雷射的自動氣體重填系統100之一簡化方塊圖。

第2圖為依據一實施例之一簡化流程圖，示出一兩腔室氣體雷射譬如一MOPA準分子雷射之一腔室的自動氣體重填方法的步驟。

第3圖為一圖表，示出在一實施例之一自動氣體重填程序期間，於一兩腔室氣體雷射譬如一MOPA準分子雷射之腔室中的歷時氣體壓力。

較佳實施例之詳細說明

本申請案揭述一種用以自動且精確地進行一兩腔室氣體放電雷射譬如一MOPA準分子雷射的腔室中之氣體的重填之方法及系統。預期一自動的重填程序將會造成增加的精確度並緩減或消除許多與先前的重填相關聯的問題。該重填程序的控制係根據添加於腔室的氣體量依據使用溫度和壓力之氣體公式的計算，而非僅倚賴該氣體的壓力，故亦會將溫度變化的影響納入考量。所述的程序亦會將留在管線內的氣體納入考量。藉著在該製程中容入這些因素，重填將能比以習知技術的製程顯著更精確地來被進行，並可能使用較少的氣體。

一種用於一兩腔室氣體雷射，譬如一MOPA準分子雷射，的氣體補充系統100之一簡化方塊圖係被示於第1圖中。該MOPA準分子雷射具有一主振盪器102含有一雷射腔室，及一功率放大器104亦含有一雷射腔室。在操作時，該主振盪器102會造成一第一雷射束106，其會被送至該功率放大器104，在該處其會被強化，而造成一增強的雷射束108，其會被輸出至一掃描機器(未示出)以供用於微影術。

各雷射腔室皆含有一氣體混合物；例如，在一所予的準分子雷射中各雷射腔室可能含有一鹵素，比如氟，以及 其它氣體譬如氬、氖，且可能有其它者，它們係有不同的部份壓力會加總成一總壓力P。氣瓶110和112等係經由閥114等連接於該主振盪器102和功率放大器104，以容許在需要時用來補充該等雷射腔室中的氣體。氣瓶110典型可包含一氣體混合物，包括氟、氬和氖，稱為一“M1混合物”或“三混物”，而氣瓶112可包含一氬、氖及/或其它氣體的混合物，但沒有氟，乃稱為一“M2混合物”或“雙混物”。一控制器116，譬如一處理器或邏輯電路，會依據於此更詳述的資料來操作該等閥114以將氣體由氣瓶110和112送入該等主振盪器102及功率放大器104的雷射腔室中。

如該技術中所習知，二個氣瓶會被需要，因於氣瓶110中的氟是在一特定的部份壓力，其典型係比雷射操作所需者更高。為能以一適當的較低部份壓力將該氟加入該主振盪器102或功率放大器104的雷射腔室中，在氣瓶110中的氣體必須被稀釋，而在氣瓶112中的不含鹵素氣體即供用於此目的。

雖未示出，閥114等典型是每一雷射腔室會包含二個閥，一個“注入”閥可容許氣體以一第一速率進入和流出各腔室，及一個“腔室充填”閥會容許氣體以一較快的第二速率進入化流出各腔室。此外，該主振盪器102與功率放大器104中的雷射腔室包含用以混合氣體的鼓風器，其係在該等腔室中，而使一均勻的混合可於操作時被維持。該等鼓風器亦會對該氣體加熱。

當一工程師進行一人工重填時，該工程師必須估計要 加入該等雷射腔室中之雙混物和三混物的量，俾使各腔室能達到所需的總壓力及氟濃度。通常，不同的壓力會被用於該主振盪器腔室和功率放大器腔室的操作，雖然各腔室中的氟濃度典型係大致相同。該等估計係可由該三混物中的氟濃度，及該雙混物和三混物的壓力來輕易地作成。例如，若該三混物中的氟濃度是三倍於腔室中所需的濃度，則兩倍於三混物的雙混物必須被使用，以使該腔室中的氟濃度減少三分之二，並使各腔室被算出的總氣體量能為指定容積的腔室提供所需的操作壓力。此等計算在該領域中係已公知。

一自動重填製程現將參照第2和3圖來說明。第2圖為一簡化的流程圖，示出依據一實施例之一種兩腔室氣體雷射譬如一MOPA準分子雷射之腔室的氣體重填方法之各步驟。第3圖為一圖表，示出在第2圖所示的各步驟時於該等腔室中的氣體歷時壓力。於此所述之各種閥係為與來自加州聖地牙哥之Cymer,Inc.，的某些MOPA雷射共用者，雖許多其它的雷射亦會使用類似的閥。一精習於該技術者將能夠應用所述的原理於來自其它製造商的準分子雷射。

於該重填製程時，該等腔室中的壓力和溫度會在不同的點被測量，在某些實施例中，該壓力和溫度可被連續地測量。如後所述，該等測量值會被用來獲得該等腔室中的氣體濃度之一高精確度。該方法典型係以軟體實施，在一處理器上進行，譬如第1圖中的控制器116，其會接收某些參數，包括該等腔室中的溫度和壓力之測量值，作為該等 閥之操作的輸入和控制。

在步驟201時，一重填模式會被選擇，此包括選擇是否兩個腔室皆要被重填，或那一個腔室要被重填，以及如後所述的各種壓力目標。在以下論述中，乃假設該二腔室係同時要被重填，因典型這樣作是為了節省該雷射的停機時間(downtime)，唯若以人工重填則該等腔室可被分開地重填。假使需要，同時重填可被設定為該軟體中之一免誤選擇。

此外，一目標壓力P_target和氟的目標濃度會為該各雷射腔室被選出；除了該二腔室的該等值可能不同之外，該各腔室的製程會依循後述的相同步驟。雖這些可能會因不同的雷射而稍微不同，但如前述它們在許多MOPA準分子雷射可有類似之值。在一實施例中，這些值會被該雷射的製造商預先設定為預期的較佳值，因此使用者不必改變它們。在某些實施例中，該軟體可容許該目標壓力和濃度之值由該雷射使用者(典型為一晶片製造者)來決定。該軟體亦含有有關該三混物中之氟濃度，腔室容積，及充填管線容積等之資料。

由此資訊，該軟體會計算應要被加入於各腔室以在一壓力P3獲得所需的氟濃度之雙混物和三混物的量，該壓力P3係稍微高於各腔室的目標壓力；在一實施例中，P3係大約高於該目標壓力10kPa，唯若需要此可被改變。同樣地，此等計算在該領域中係已公知；但是，不同於須要一工程師來進行此等計算並依據它們來採取行動，該軟體會自動地執行該等計算，並使用其結果來進行以下步驟。

嗣，在步驟202時，該等腔室會被排空而使其壓力達到一預定的低值，例如，在一實施例中約為20kPa。此係由第3圖中的壓力圖表之線部份301來代表。在點1處，該排空結束時，其壓力P1和溫度T1會被測量和記錄。(在某些實施例中，壓力和溫度係被連續地測量，且此會被推薦以供方便並避免漏失某些點如後所述；但是，假使需要感測器可在適當的時點被開啟和關閉)。

當該等腔室被排空後，在步驟203時雙混氣體會經由該等注入閥緩慢地加入該腔室，直到達到一壓力P_fillvalve其係大得足以容許使用該等腔室閥，如第3圖中的線部份302所示。在一實施例中，此P_fillvalve係大約30kPa。

嗣，在步驟204時，更多的雙混氣體會經由該等腔室充填閥快速地加入腔室中，如第3圖中之二線部份303所示。於此步驟時，當該壓力達到一值P_blower時，該氣體的添加會藉關閉該等腔室充填閥來暫停一段時間(第3圖中的標示X)，且該等鼓風器會被啟動一段時間來混合該氣體，並使其溫度接近於一目標值。

在一實施例中如第3圖所示，此係發生在該壓力達到一充分高的標度時，大約200kPa，且該等鼓風器會啟動大約20秒，但在任何情況下皆會有一段時間長得足以徹底地混合該腔室中的氣體。此會被完成以使該腔室中的氣體均勻，俾能確保該等氣體公式的計算精確度，如後所述。(在各腔室中之一金屬氟化物捕捉器典型亦會在此時啟動)。於此之後該等鼓風器典型會保持開動，但此並非必要；然而， 為了相同的理由該等鼓風器將會為後續的溫度測量而被開動。

當該氣體已被混合後，該等腔室充填閥會再開啟，且該雙混氣體的添加會重開始，直到為各腔室所算出的雙混氣體量已被添加於該腔室為止。當該雙混物的添加完成後，於一稍微的暫停(在一實施例中約為2秒)以容許瞬變之後，在第3圖的點2時，其實際壓力P2和溫度T2會再度被測量。

在某些實施例中，亦可能在單一步驟中來添加該雙混物，而非如在步驟203中首先緩慢地，然後在步驟204中更快地添加。但是，因相信迅速地添加雙混物於一具有一充分低壓力的腔室中，可能會激起灰塵並危害該重填製程的嗣後步驟及/或該雷射的操作，故如所述以二步驟來添加雙混物會被推薦。

嗣該含有鹵素的三混氣體會在步驟205時被添加，如第3圖中的線部份304所示。雖如前所述一預期的壓力P3會被依據該目標壓力來算出，為了精確的目的，而非僅倚賴該P3值，但該壓力和溫度會被測量直到三混氣體已被添加一所算出的量來提供所需的鹵素氣體濃度為止，如後的進一步說明。該三混氣體係經由該等注入閥被緩慢地添加，直到達到點3，如後之說明。如上所述，點3會具有一壓力，其係接近於該P3之值，且稍微高於該目標壓力。

因為該雙混物與三混物的目標比率已在先前被算出，並使用後述的公式，故氟濃度現將有一高精確度成為該目 標濃度。為此原因故足夠的氣體會被添加來達到該壓力P3，其係稍微高於該目標壓力，因此氣體可被由該腔室放出，直到該目標壓力已獲得而不會改變該腔室中的氣體之氟濃度。

在步驟206時，如第3圖中的線部份305所示，於各腔室中的氣體壓力會首先藉開啟該等腔室閥來由該腔室快速放出氣體而減少。在一實施例中，該等腔室閥會被開啟一短暫的預定時間，故其亦會使該腔室中的壓力依據該等開啟的腔室閥之流率而減少一特定量。例如，在某些雷射中開啟該等腔室閥大約半秒鐘可減少該腔室中的壓力大約5kPa。

在步驟207時，一較慢的由該等腔室放出氣體會繼續經由該注入閥來進行，同時監視該腔室中的壓力，直到達到所需的壓力P_target，如第3圖中的線部份306所示。在此點時，該等腔室將會同時具有所需的氟濃度和目標壓力。

其亦可能在某些實施例中，步驟206和207，即氣體的快速和緩慢放出，可被結合成單一排放。但是，若只有一快速排放被使用，則會有一風險即該壓力會減降至低於該目標壓力，而若只使用緩慢排放將會須要較長時間才能達到該目標壓力。對部份的排放程序使用一快速排放，再後續一緩慢排放，可避免超過該目標壓力的風險且節省時間。

在步驟205時的更多細節，該三混物的添加和點3的達到，現在會被提供。為能在決定多少氣體應被添加於該等腔室時可達到所需的高精確度，而非如習知技術中典型僅 倚賴壓力，所添加氣體的莫耳數會被算出，其亦包括監測該等腔室中的溫度及壓力。且，由先前氣體壽命餘留的氣體必須被納入考量。

以下各值係被定義為：P _n 在P點的壓力

V _c 腔室容積

V _p 管線容積

n _F2 三混物(1% F₂)的莫耳數

n _Bi 雙混物(Ar-Ne)的莫耳數

k 氣體常數

T _n 在n點的溫度

r 在先前氣體壽命結束時於腔室氣體中的三混物之比率(標定為0.1)

當該等腔室已在第2圖的步驟202中被排空時，即在第3圖中的點1時，該腔室中的少量氣體(如前所述係在一大約20kPa的壓力)乃為由先前氣體使用壽命所餘留者，即由前次重填和任何後續的注入至該雷射的操作之後所剩者。此外，一些氣體會餘留於充填管線中，其將會在該重填製程中如同引自貯槽的新氣體被迫入該等腔室中。

如上所述，在點1時的實際壓力和溫度會被測量。在點1時的三混氣體之莫耳數係如下所示： rP ₁(V _c +V _P )=n _F2,1 kT ₁或

同樣地，在點1時的雙混氣體之莫耳數係如下所示：(1-r)P ₁(V _c +V _P )=n _Bi,1 kT ₁或

故在點1時於一腔室和導入該腔室之管線中的氣體總量係為：

然後，如上所述，雙混物會在第2圖的步驟203和204時被加入該等腔室中。且，在管線中的氣體會於此進行時被迫入該腔室內。在步驟204後，即在第3圖的點2時，於該腔室中的氣體總量，以及雙混物的莫耳數係被如下地決定：P ₂．(V _c +V _P )=(n ₁+n _Bi,2)kT ₂

如前所述，在該雙混氣體被添加後，在第2圖的步驟205時純三混物會加入該腔室。請瞭解當該三混物加入後，下 個操作是氣體排放，即第2圖的步驟206，其會經由該充填管線發生。故，只有在該腔室中之該三混物的增加應被計量。在點3時加入該腔室之三混物的氣體狀態公式係為：

在第3圖中的點3時於該腔室內的總三混物濃度a則為：

一值γ則被定義為：

其會造成：P ₃=γT ₃ (公式2)

雖嚴格說來γ取決於該三混物濃度a，其則又取決於P3和T3，而顯然會使該公式環迴，但該a之值係標定為約例如0.1(如同γ之值)。實際上，一般該a(和γ)之值可被假設為0.1而不會顯著地改變該γ之值，因此為了添加該三混物， γ係為一常數，其可在P2和T2被測出時依據P1、P2、T1、T2及該腔室和管線的容積來被決定。但在某些實施例中，該a和γ之值假設若需要可由該雷射的使用者來選擇。

故公式2可決定何時點3會達到，即，何時有適當的三混氣體之量已被添加於該等腔室。假使正確地連續測量P3和T3，則要決定第3圖中的點3何時達到所須進行的唯一計算僅為添加該三混物時之一簡單的相乘，故而該重填程序不會因運算時間而減慢。

故，如上所述，在步驟205之後的點3時，該各雷射腔室將會含有所需的氟濃度至一高精確度，但會有一比該目標壓力更高的壓力。故該等腔室中的氣體會被放出以達到該所需的目標壓力。再次地，此亦會以二階段來完成。

首先，一由該等腔室快速排氣係藉開啟該等腔室閥來完成(第2圖中步驟206)。此乃意圖令此快速排氣移除過多的氣體之一大部份，但不會使其壓力減降至該目標壓力以下。在一實施例中，該等腔室閥會被開啟一預定的時間量，因其會比實際的壓力更容易追踪，且其將會以一預定量減低該腔室中的壓力，該量係取決於該等腔室閥的流率。例如，在某些準分子雷射中，開啟該腔室閥大約半秒鐘將會減低該腔室中的壓力大約5kPa。一精習於該技術者能夠選擇一開啟該腔室閥的適當時間，俾使大部份過多的壓力被釋放而不會降至該目標壓力以下。

當此完成後，該等腔室閥會關閉且該等注入閥會開放，而一從該等腔室較慢地放出氣體會繼續經由該等注入 閥來進行(第2圖中的步驟207)。該壓力會被監視，且該等注入閥會保持開放，直到所需的目標壓力P_target已達到。

在此時，該等雷射腔室會含有所需的氟目標濃度和氣體目標壓力。如前所述，該重填典型會後續一最佳化製程，其中該雷射係會被試射，且該氣體會依據所得的操作參數被進一步調整。某些氣體最佳化的技術係為該技術中所公知。

一衍生的敏感性分析會被進行來判定該三混氣體比率a的重填精確度，該a值可藉所述方法來獲得，假使給予某些有關上述公式2中在測量壓力、溫度和容積時的可能誤差之假設值。以下的標定值和精確度會被使用：

使用一0.1的a和γ之值，則壓力及腔室和管線容積的測量誤差之誤差促增量分別為0.33%，0.02%和0.12%，而溫度測量的誤差促增量則為1.83%。積分加總，將會有一1.92%的總可能誤差。

故此等計算會顯示出一依據所述方法的自動重填製程 能獲得一三混物對腔室氣體的比率至一以習知的重填製程難以達成的精確度。此外，此一重填製程在試射和最佳化之前並不需要被一工程師另外調整，且當正確完成後，只會造成一非常低量的過多氣體必須被由該等雷射腔室排出。

所揭的系統和方法已被參照數個實施例說明如上。其它實施例將可為精習該技術者參閱本揭露之後顯而易知。所揭方法和裝置的某些態樣可使用不同於以上實施例中所述的構造或步驟，或配合不同的元素或附加於上述的元素來被輕易實施。

例如，精習於該技術者將可瞭解，雖該較佳實施例係為一主振盪器功率放大器多腔室準分子或分子氟氣體放電雷射系統(“MOPA”)，但該系統亦可被構製成具有其它的振盪器/放大器構造，譬如一主振盪器功率振盪器(“MOPO”)，一功率振盪器功率放大器(“POPA”)或一功率振盪器功率振盪器(“POPO”)構造，或類似者等。亦請瞭解在每一該等構造中，該第一振盪器級的輸出會在第二級被以某種方式增強，而不論該第二級是一功率放大器或一功率振盪器。

同樣地，除非對本說明書或所附申請專利範圍中之一主振盪器級或腔室(“MO”)及/或一功率放大器級或腔室(“PA”)有明白地相反表示，否則應要視為廣泛得足以涵蓋任何可將一輸出饋入任何放大器的二級或放大腔室的振盪器第一級或腔室，且該振盪器腔室或振盪器級用語係廣泛得足以涵蓋任何該振盪器級，且該放大器腔室或級用語係廣泛得足以涵蓋任何該放大器級。又，雖上述說明使用一 兩級或腔室的雷射來作為一例子，但所揭的系統及方法亦可被應用於一單腔室雷射或任何多腔室雷射。

亦請瞭解所述的方法和裝置能被以許多方式來實施，包括一製程，一裝置，或一系統。所述的方法可藉用以指示一處理器來執行該等方法的程式指令來實施，且該等指令係記錄在一電腦可讀儲存媒體中，譬如一硬碟驅動器、軟碟、光碟比如一CD或數位多用途光碟(DVD)，快閃記憶體等。假使需要，該等方法亦可被併入硬線邏輯中。應請瞭解所述方法的步驟之順序可被改變而仍在本揭露的範圍內。

該等實施例之這些及其它的變化係欲要被本揭露所涵蓋，其係僅由所附申請專利範圍來限制。

100‧‧‧氣體補充系統

102‧‧‧主振盪器

104‧‧‧功率放大器

106‧‧‧第一雷射束

108‧‧‧增強的雷射束

110，112‧‧‧氣瓶

114‧‧‧閥

116‧‧‧控制器

201~207‧‧‧各步驟

301~306‧‧‧各線部份

第1圖示出依據一實施例之用於一兩腔室氣體雷射譬如一MOPA準分子雷射的自動氣體重填系統100之一簡化方塊圖。

第2圖為依據一實施例之一簡化流程圖，示出一兩腔室氣體雷射譬如一MOPA準分子雷射之一腔室的自動氣體重填方法的步驟。

第3圖為一圖表，示出在一實施例之一自動氣體重填程序期間，於一兩腔室氣體雷射譬如一MOPA準分子雷射之腔室中的歷時氣體壓力。

100‧‧‧氣體補充系統

102‧‧‧主振盪器

104‧‧‧功率放大器

106‧‧‧第一雷射束

108‧‧‧增強的雷射束

110，112‧‧‧氣瓶

114‧‧‧閥

116‧‧‧控制器

Claims (25)

1. 一種兩腔室(dual chamber)氣體放電雷射光源，包含：一主振盪器，其具有含有包含一鹵素之一雷射媒介氣體的一雷射腔室；一放大器，其具有含有包含一鹵素之一雷射媒介氣體的一雷射腔室；一氣體重填(refill)系統，其包括自動地執行一重填方案(scheme)的一控制器，該重填方案包含下列依序步驟：獲得一所選擇雷射腔室中之鹵素的一目標壓力和一目標濃度；排空該所選擇雷射腔室至一第一點，在該點時於該腔室中的氣體壓力會達到一預定的低值，並測量該第一點的溫度和壓力；添加一不含鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室以達到一第二點，並測量該第二點的溫度和壓力；添加一含有鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室，而使該所選擇雷射腔室中的氣體在大於該目標壓力的一壓力下達到鹵素的該目標濃度；及由該所選擇雷射腔室放出(bleeding)氣體直到該目標壓力已達到。
2. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中該鹵素包含氟。
3. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中排空該所選擇雷射腔室而使各腔室中的氣體壓力達到一預定的 低值之步驟，其更包含排空各腔室至一大約20kPa的壓力。
4. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中添加於該所選擇雷射腔室中之不含鹵素氣體的量，係至少部份依據該目標壓力及該含有鹵素氣體中的鹵素濃度與該目標濃度之一比較。
5. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中該等主振盪器和放大器的該等雷射腔室皆具有用於將氣體添加於該等雷射腔室之充填管，且其中添加於該所選擇雷射腔室的含有鹵素氣體之量係至少部份依據該第一點和該第二點的溫度與壓力，及該所選擇雷射腔室之容積和用於該所選擇雷射腔室的充填管之容積來算出。
6. 如請求項5之兩腔室氣體放電雷射光源，其中添加於該所選擇雷射腔室的含有鹵素氣體之量係更部份依據由雷射之先前操作餘留於該所選擇雷射腔室中和用於該所選擇雷射腔室的充填管中之氣體來算出。
7. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中每一雷射腔室各有可供以一第一速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第一閥，及可供以比該第一速率更慢的一第二速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第二閥，且從該所選擇雷射腔室放出氣體直到該目標壓力已達到之步驟包含：開啟該第一閥來從該雷射腔室移除一第一量的氣體，此會在該雷射腔室中造成一大於該目標壓力之壓力；及 開啟該第二閥來從該雷射腔室移除一第二量的氣體，以將該雷射腔室中的壓力減低至該目標壓力。
8. 如請求項6之兩腔室氣體放電雷射光源，其中開啟該第一閥來從該所選擇雷射腔室移除一第一量的氣體更包含開啟該第一閥持續一固定量的時間。
9. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中每一雷射腔室各有可供以一第一速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第一閥，及可供以比該第一速率更慢的一第二速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第二閥，且添加一不含鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室中以達到一第二點之步驟包含：經由該第二閥來添加該不含鹵素氣體的量之一第一部份；及經由該第一閥來添加該不含鹵素氣體的量之其餘部份。
10. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中該雷射光源係準分子(excimer)雷射光源。
11. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中獲得一所選擇雷射腔室中之鹵素的一目標壓力和濃度更包含擷取用於該目標壓力和濃度的已儲存值。
12. 如請求項1之兩腔室氣體放電雷射光源，其中獲得一所選擇雷射腔室中之鹵素的一目標壓力和濃度更包含接收該目標壓力和濃度之一選擇作為一輸入。
13. 一種用於自動重填兩腔室氣體放電雷射光源之雷射腔室中的氣體之方法，該兩腔室氣體放電雷射光源具有一 主振盪器和一放大器，該主振盪器和該放大器各具有一雷射腔室含有包含一鹵素之一雷射媒介氣體，該方法包含以下依序步驟：在一控制器中接收用於一所選擇雷射腔室中鹵素之一目標壓力和一目標濃度；藉由該控制器來引導排空該所選擇雷射腔室至一第一點，在該點時該腔室中之氣體壓力會達到一預定的低值，並測量該第一點的溫度和壓力；藉由該控制器來引導添加一不含鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室中以達到一第二點，並測量該第二點的溫度和壓力；藉由該控制器來引導添加一含有鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室，而使該所選擇雷射腔室中的氣體在大於該目標壓力的一壓力下達到鹵素的該目標濃度；及藉由該控制器從該所選擇雷射腔室引導放出氣體直到該目標壓力已達到。
14. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中該鹵素包含氟。
15. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中引導排空該所選擇雷射腔室而使各腔室中的氣體壓力達到一預定的低值之步驟更包含引導排空該所選擇雷射腔室至一大約20kPa的壓力。
16. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中於該所選擇雷射腔室中引導添加不含鹵素氣體的量之步驟更包含至少部份依據該目標壓力及該含有鹵素氣體中的一鹵素 濃度與該目標濃度之一比較，藉由該控制器來判定不含鹵素氣體要添加的量。
17. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中該主振盪器和該放大器的該等雷射腔室皆具有用於將氣體添加於該等雷射腔室中之充填管，且其中於該所選擇雷射腔室中引導添加含有鹵素氣體之量的步驟更包含至少部份依據在該第一點和該第二點的溫度與壓力，及該所選擇雷射腔室之容積和用於該所選擇雷射腔室的充填管之容積，藉由該控制器來判定含鹵素氣體要添加的量。
18. 如請求項17之自動重填氣體的方法，其更包含部份依據由雷射之先前操作餘留於該所選擇雷射腔室中和用於該所選擇雷射腔室的充填管中之氣體，藉由該控制器來判定添加於該所選擇雷射腔室的含有鹵素氣體之量。
19. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中每一雷射腔室各有可供以一第一速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第一閥，及可供以比該第一速率更慢的一第二速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第二閥，且從該所選擇雷射腔室引導放出氣體直到該目標壓力已達到之步驟更包含：藉由該控制器引導開啟該第一閥來從該雷射腔室移除一第一量的氣體，此會在該雷射腔室中造成一大於該目標壓力之壓力；及藉由該控制器引導開啟該第二閥來從該雷射腔室移除一第二量的氣體，以將該雷射腔室中的壓力減低至該目標壓力。
20. 如請求項19之自動重填氣體的方法，其中引導開啟該第一閥來從該雷射腔室移除一第一量的氣體更包含引導開啟該第一閥持續一固定量的時間。
21. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中每一雷射腔室各有可供以一第一速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第一閥，及可供以比該第一速率更慢的一第二速率添加氣體於該腔室或由該腔室移除氣體的一第二閥，且引導添加一不含鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室中以達到一第二點之步驟更包含：藉由該控制器經由該第二閥來引導添加該不含鹵素氣體的量之一第一部份；及藉由該控制器經由該第一閥來引導添加該不含鹵素氣體的量之其餘部份。
22. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中該雷射光源係一準分子雷射光源。
23. 如請求項13之自動重填氣體的方法，其中在該控制器中接收用於一所選擇雷射腔室中鹵素之一目標壓力和濃度更包含藉由該控制器擷取用於該目標壓力和濃度的已儲存值。
24. 如請求項19之自動重填氣體的方法，其中在該控制器中接收用於一所選擇雷射腔室中鹵素之一目標壓力和濃度更包含藉由該控制器接收該目標壓力和濃度之一選擇作為一輸入。
25. 一種非暫時性電腦可讀媒體，具有儲存於其上之一程式，該程式可被一處理器執行來進行一種自動地重填一 兩腔室氣體放電雷射光源之一雷射腔室中的氣體之方法，該雷射光源具有一主振盪器及一放大器，該主振盪器和放大器各具有包含一鹵素之一雷射媒介氣體的一雷射腔室，該方法依序包含以下步驟：在一控制器中接收用於一所選擇雷射腔室中鹵素之一目標壓力和一目標濃度；藉由該控制器來引導排空該所選擇雷射腔室至一第一點，在該點時該腔室中之氣體壓力會達到一預定的低值，並測量該第一點的溫度和壓力；藉由該控制器來引導添加一不含鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室中以達到一第二點，並測量該第二點的溫度和壓力；藉由該控制器來引導添加一含有鹵素氣體之量於該所選擇雷射腔室，而使該所選擇雷射腔室中的氣體在大於該目標壓力的一壓力下達到鹵素的該目標濃度；及藉由該控制器從該所選擇雷射腔室引導放出氣體直到該目標壓力已達到。