TWI696821B - 在氣體放電光源中之氟偵測 - Google Patents

在氣體放電光源中之氟偵測 Download PDF

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拉赫 阿拉瓦特
思齊 羅
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Abstract

本發明係關於一種設備，包括：一氣體維持系統，其具有流體地連接至一或多個氣體放電室之一氣體供應系統；一偵測設備，其流體地連接至每個氣體放電室；以及一控制系統，其連接至該氣體維持系統及該偵測設備。該偵測設備包括：界定一反應空腔之一容器，其容納一金屬氧化物且流體地連接至該氣體放電室以用於接收包括該反應空腔中來自該氣體放電室之氟之混合氣體，該容器實現所接收到之混合氣體中之氟與該金屬氧化物之間的一反應以形成包括氧氣之一新氣體混合物；及一氧氣感測器，其流體地連接至該新氣體混合物以感測該新氣體混合物內之氧氣之一量。該控制系統經組態以估計接收到之混合氣體中氟之一濃度。

Description

在氣體放電光源中之氟偵測
所揭示主題係關於混合氣體中氟之偵測。
在光微影中所使用之一種類型的氣體放電光源被稱為準分子光源或雷射。準分子光源通常使用一或多種稀有氣體，諸如氬氣、氫氣或氙氣與反應物，諸如氟或氯之組合。準分子光源之名稱衍生自在電氣刺激(所供應能量)及(氣體混合物之)高壓的適當條件下形成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。
準分子光源產生波長在深紫外線(DUV)範圍內之光束且此光束用於使光微影設備中之半導體基板(或晶圓)圖案化。可使用單個氣體放電室或使用複數個氣體放電室建構準分子光源。
在一些通用態樣中，一種方法包括：自氣體放電室接收混合氣體之至少一部分，其中該混合氣體包括氟；使該混合氣體部分中之氟與金屬氧化物反應以形成包括氧氣之新氣體混合物；感測該新氣體混合物內氧氣之濃度；以及基於氧氣之該感測到的濃度估計該混合氣體部分內氟之濃度。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。例如，該金屬氧化物可包括氧化鋁。該金屬氧化物可缺少鹼金屬、鹼土金屬、氫氣及碳。
該混合氣體可包括至少包括增益介質與緩衝氣體之混合物之準分子雷射氣體。
該方法亦可包括：基於該混合氣體部分中氟之該估計濃度調整來自一組氣體供應器之氣體混合物中氟之相對濃度；及藉由將該經調整氣體混合物自氣體供應器添加至氣體放電室而執行氣體更新。可藉由以增益介質與緩衝氣體以及氟之混合物填充氣體放電室來執行該氣體更新。可藉由以包括稀有氣體及鹵素之增益介質及包括惰性氣體之緩衝氣體填充該氣體放電室來以該增益介質與該緩衝氣體之該混合物填充該氣體放電室。該稀有氣體可包括氬氣、氪氣或氙氣；該鹵素可包括氟；且該惰性氣體可包括氦氣或氖氣。可藉由以下操作以該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物填充該氣體放電室：將該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物添加至該氣體放電室中之現有混合氣體；或至少藉由該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物替換該氣體放電室中之現有混合氣體。可藉由執行氣體再填充方案或氣體注入方案中之一或多者來執行該氣體更新。
該方法亦可包括判定新氣體混合物中氟之濃度是否降至低於下限值。該新氣體混合物內氧氣之濃度可藉由僅在判定該新氣體混合物中氟之濃度已降至低於該下限值時才感測該新氣體混合物內氧氣之濃度而感測到。該下限值可為基於感測該新氣體混合物內氧氣之濃度之感測器之損害臨限值及誤差臨限值中之一或多者而判定的值。該下限值可為0.1ppm。該方法可包括使該新氣體混合物與氧氣感測器相互作用以僅在判定該新氣體混合物中氟之該濃度已降至低於該下限值時才感測氧氣之濃度。
可在對該氣體放電室執行氣體更新之前自該氣體放電室接收到該混合氣體之該部分。該氣體更新可包括將氣體混合物自一組氣體供應器添加至該氣體放電室，其中該氣體混合物包括至少一些氟。可藉由執行氣體再填充方案或氣體注入方案中之一或多者來執行該氣體更新。
可藉由自該氣體放電室放出該混合氣體且將該放出之混合氣體引導至容納該金屬氧化物之反應容器而自該氣體放電室接收到該混合氣體之該部分。該方法可包括將該新氣體混合物自該反應容器傳送至量測容器。可藉由感測該量測容器內之該新氣體混合物內氧氣之濃度而感測該新氣體混合物內氧氣之濃度。可藉由將該量測容器內之感測器曝露至該新氣體混合物而感測該新氣體混合物內氧氣之濃度。
該方法可包括在已經估計該混合氣體部分內氟之濃度之後，自該量測容器排出該新氣體混合物。
可藉由在不藉由另一材料稀釋該混合氣體部分的情況下感測該新氣體混合物內氧氣之濃度而感測該新氣體混合物內氧氣之濃度。
可藉由形成加上氧氣之無機氟化物化合物使該混合氣體部分與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物。該金屬氧化物可包括氧化鋁，且該無機氟化物化合物可包括氟化鋁。該氧化鋁之總孔隙體積可為每公克至少0.35立方公分。
在開始反應之後，可藉由僅在已過去預定時間段之後感測該新氣體混合物內氧氣之濃度而感測該新氣體混合物內氧氣之濃度。
該混合氣體部分可為排出氣體且使該混合氣體部分與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物可包括自該排出氣體移除氟。
可藉由僅基於氧氣之感測到的濃度及該混合氣體部分中之氟與該金屬氧化物之間的化學反應進行估計而基於氧氣之感測到的濃度估計該混合氣體部分內氟之濃度。
該混合氣體部分中氟之濃度可為約500至2000ppm。
形成包括氧氣之該新氣體混合物的該混合氣體部分中之氟與該金屬氧化物之反應可為穩定反應。可藉由執行一反應使該混合氣體部分中之氟與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物，該反應為線性且提供該混合氣體部分中氟之濃度與該新氣體混合物中氧氣之濃度之間的直接相關性。
在其他通用態樣中，一種方法包括：藉由將第一氣體混合物自一組氣體供應器添加至氣體放電室而執行第一氣體更新；在該第一氣體更新之後自該氣體放電室移除混合氣體之至少一部分，其中該混合氣體包括氟；使該移除之混合氣體部分中之氟與反應物反應以形成包括氧氣之新氣體混合物；感測該新氣體混合物內氧氣之濃度；基於氧氣之感測到的濃度而估計該移除之混合氣體部分內氟之濃度；基於該移除之混合氣體部分中氟之估計濃度而調整來自該組氣體供應器之第二氣體混合物中氟之相對濃度；以及藉由將經調整之第二氣體混合物自氣體供應器添加至該氣體放電室而執行第二氣體更新。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。例如，該方法可包括：判定該新氣體混合物中氟之濃度是否降至低於下限值，其基於感測該新氣體混合物內氧氣之濃度之感測器之損害臨限值及誤差臨限值中之一或多者。該新氣體混合物內氧氣之濃度可藉由僅在判定該新氣體混合物中氟之濃度已降至低於該下限值時才感測該新氣體混合物內氧氣之濃度而感 測到。
該反應物可包括金屬氧化物。該氣體放電室中之該混合氣體可包括至少包括增益介質與緩衝氣體之混合物之準分子雷射氣體。
可藉由在不量測該移除之混合氣體部分內之氟濃度的情況下估計該移除之混合氣體部分內之氟濃度而基於氧氣之感測到的濃度估計該移除之混合氣體部分內氟之濃度。
在其他通用態樣中，一種設備包括氣體維持系統，其包括流體地連接至準分子氣體放電系統之一或多個氣體放電室之氣體供應系統；偵測設備，其流體地連接至準分子氣體放電系統之每個氣體放電室；以及控制系統，其連接至氣體維持系統及偵測設備。該偵測設備包括：界定反應空腔之容器，該反應空腔容納金屬氧化物且流體地連接至該氣體放電室以用於自該反應空腔中之氣體放電室接收包括氟之混合氣體，該容器實現接收到之混合氣體中之氟與該金屬氧化物之間的反應以形成包括氧氣之新氣體混合物；以及氧氣感測器，其經組態以流體地連接至該新氣體混合物且在流體地連接至該新氣體混合物時感測該新氣體混合物內氧氣之量。該控制系統經組態以：接收該氧氣感測器之輸出且估計自氣體放電室接收到之該混合氣體中氟之濃度；判定是否應基於該混合氣體中氟之估計濃度而調整來自氣體維持系統之氣體供應系統之氣體混合物中氟之濃度；以及在對氣體放電室之氣體更新期間將信號發送至氣體維持系統以調整自氣體維持系統之氣體供應系統供應至氣體放電室之氣體混合物中氟之相對濃度。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。例如，準分子氣體放電系統之每個氣體放電室可容納能量源且可含有氣體混合物，其包括 包括增益介質及氟之準分子雷射氣體。
該偵測設備亦可包括氟感測器，其流體地連接至反應空腔且經組態以判定該新氣體混合物中氟之濃度是否降至低於下限值，該下限值為基於該氧氣感測器之損害臨限值及誤差臨限值中之一或多者而判定的值。該控制系統可連接至該氟感測器。該控制系統可經組態以：接收該新氣體混合物中之氟濃度降至低於下限值的來自氟感測器之判定；及若判定該新氣體混合物中氟之濃度降至低於該下限值，則僅准許氧氣感測器與該新氣體混合物相互作用。
該偵測設備可包括量測容器，其流體地連接至該反應容器之該反應空腔且界定經組態以接收該新氣體混合物之量測空腔。該氧氣感測器可經組態以感測該量測空腔中之該新氣體混合物內氧氣之量。
該氧氣感測器可經組態以僅在該新氣體混合物中氟之濃度降至低於下限值時才在可接受範圍內進行操作。
該移除之混合氣體部分中氟之濃度可為約500至2000ppm。
準分子氣體放電系統可包括複數個氣體放電室，且該偵測設備可流體地連接至該複數個氣體放電室中之每個氣體放電室。該偵測設備可包括複數個容器，每個容器界定容納該金屬氧化物之反應空腔，且每個容器流體地連接至該等氣體放電室中之一者且該偵測設備可包括複數個氧氣感測器，每個氧氣感測器與一個容器相關聯。
準分子氣體放電系統可包括複數個氣體放電室，且該偵測設備可流體地連接至該複數個氣體放電室中之每個氣體放電室。該偵測設備可包括複數個容器，每個容器界定容納該金屬氧化物之反應空腔，且每 個容器流體地連接至該等氣體放電室中之一者且該偵測設備可包括與所有容器流體地連接之單個氧氣感測器。
100:設備
105:偵測設備
107:氣體混合物
110:腔室
115:感測器
120:氣體維持系統
127:套管系統
130:控制器
135:反應容器
137:套管
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:套管
200:深紫外線(DUV)光源/DUV光源
207:氣體混合物
210:氣體放電室
211:光束
222:光微影設備
225:準分子氣體放電系統
230:能量源
290:控制系統
305:偵測設備
330:控制器
360:氟感測器
365:流動控制裝置
370:量測容器
375:量測空腔
405:偵測設備
470:緩衝容器
500:設備
505:偵測設備
507_1:氣體混合物
507_2:氣體混合物
507_i:氣體混合物
510_1:腔室
510_2:腔室
510_i:腔室
515_1:感測器
515_2:感測器
515_i:感測器
520:氣體維持系統
527:主套管系統
527_1:套管系統
527_2:套管系統
527_i:套管系統
530:控制器
535_1:反應容器
535_2:反應容器
535_i:反應容器
537_1:套管
537_2:套管
537_i:套管
545_1:金屬氧化物
545_2:金屬氧化物
545_i:金屬氧化物
550_1:混合氣體
550_2:混合氣體
550_i:混合氣體
555_1:新氣體混合物
555_2:新氣體混合物
555_i:新氣體混合物
600:DUV光源
601:第一載物台/MO
602:第二載物台/PA
605:偵測設備
606:脈衝放大光束/光束/種子光束
607_1:氣體混合物
607_2:氣體混合物/增益介質
610_1:MO氣體放電室
610_2:PA氣體放電室
620:氣體維持系統
625:準分子氣體放電系統
630_1:細長電極
630_2:細長電極
651A:氣體源
651B:氣體源
651C:氣體源
652:閥系統
653:閥控制器
680:光譜特徵選擇系統
681:輸出耦合器
682:返回光束
683:光束耦合設備
689:氣體傾卸
600:控制系統
700:記憶體
705:輸入裝置
710:輸出裝置
715:可程式化處理器
720:電腦程式產品
730:微影模組
731:氣體維持模組
790:控制系統
804:氟洗滌器
805:偵測設備
807:氣體混合物
820:氣體維持系統
835:氟洗滌器
845:金屬氧化物
851A:三合氣體源
851B:雙合氣體源
852:閥系統
870:緩衝容器
891:控制閥
900:程序
905:步驟
910:步驟
915:步驟
920:步驟
1000:程序
1005:步驟
1010:步驟
1100:步驟
1112:步驟
圖1為包括經組態以量測腔室內之氣體混合物中氟之濃度之偵測設備之設備的方塊圖；圖2為實施為產生引導至光微影設備之光束之深紫外線(DUV)光源之一部分的圖1之設備之方塊圖；圖3為圖1之設備之偵測設備之實施方案之方塊圖，其中該偵測設備包括氟感測器；圖4為圖1之設備之實施方案之方塊圖，其中該偵測設備包括緩衝容器；圖5為圖1之設備之實施方案之方塊圖，其中該偵測設備包括複數個反應容器，每個反應容器與複數個腔室中之一者相關聯；圖6為圖2之設備之實施方案之方塊圖，其中展示例示性DUV光源之細節；圖7為係圖2或6中所展示之DUV光源之一部分的控制系統之實施方案之方塊圖；圖8為圖1之設備之另一實施方案之方塊圖，其中該設備結合氟洗滌器實施；圖9為藉由用於偵測腔室之氣體混合物中氟之濃度之偵測設備執行之程序的流程圖；圖10為一旦估計氟濃度且在完成圖9之程序後藉由設備執行之程序之流程圖；以及 圖11為用以估計腔室中之氣體混合物中氟之濃度的藉由偵測設備執行之程序而非圖9之程序之流程圖。
參看圖1，設備100包括偵測設備105，其經組態以使用市售氟感測器量測或估計腔室110內之氣體混合物107中氟(F)之濃度而無需直接量測氣體混合物107中氟之濃度。在室溫下，氟為雙原子分子之氣體且由其分子結構F2表示。如本文中所使用之術語「氟」因此指代分子氟F2。腔室110中氟分子F2之濃度在過高以准許直接偵測氟之範圍內。例如，腔室110中氟之濃度大於約500百萬分之一(parts per million，ppm)且可為約1000ppm或至多約2000ppm。然而，市售氟感測器在10ppm下通常飽和，因此使得使用市售氟感測器直接量測腔室110中氟之濃度係不切實際的。替換地，偵測設備105實現將來自腔室110之氟轉化成可藉由市售感測器115偵測到且量測之氣體(諸如氧氣)的化學反應。偵測設備105可基於在化學反應之後存在之氧氣之量(如由感測器115供應)且基於關於該化學反應的資訊計算在開始該化學反應之前存在多少氟。
為了使此估計準確，偵測設備105可假定將來自腔室110之氟轉化成氧氣的化學反應為線性反應，其中在開始化學反應之前氟之濃度與在結束化學反應時氧氣之濃度之間存在直接相關性。或，偵測設備105可假定完成氟之轉化(且因此，在化學反應之後氣體中不存在殘餘分子氟F2)。
設備100包括氣體維持系統120，其至少包括經由套管系統127流體地連接至腔室110之氣體供應系統。如下文詳細論述，氣體維持系統120包括一或多個氣體供應器及控制單元(其亦包括閥系統)以用於控 制來自供應器之氣體中之哪些經由套管系統127轉移進入或離開腔室110。
偵測設備105包括控制器130，其自氧氣感測器115接收輸出且計算在開始化學反應之前存在多少氟以估計氣體混合物107中氟之量。控制器130使用此資訊以判定是否需要調整氣體混合物107中氟之濃度。控制器130因此基於該判定而判定如何調整氣體維持系統120之供應器中待轉移進入或離開腔室110之氣體之相對量。控制器130將信號發送至氣體維持系統120以在對腔室110之氣體更新期間調整氣體混合物107中氟之相對濃度。
偵測設備105包括反應容器135，其界定容納金屬氧化物145之反應空腔140。反應空腔140經由套管137流體地連接至腔室110以自腔室110接收包括氟之混合氣體150。儘管未展示，但一或多個流體控制裝置(諸如閥)可置於套管137中以控制混合氣體150何時引導至反應空腔140之時序以及控制混合氣體150流入反應容器135之速率。以此方式，反應空腔140實現接收到之混合氣體150中之氟與金屬氧化物145之間的化學反應以形成新氣體混合物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涉或更改接收到之混合氣體150中之氟與金屬氧化物145之間的化學反應。例如，反應容器135之內部可由非反應性金屬，諸如不鏽鋼或蒙納合金製成。
氧氣感測器115流體地連接以接收新氣體混合物155且感測新氣體混合物155內氧氣之量。氧氣感測器115可為可商購的氧氣感測器，其能夠偵測在歸因於化學反應而預期之濃度範圍內的氧氣之濃度。例如，氧氣感測器115感測新氣體混合物155內在200至1000ppm範圍內的氧 氣。
適合於此濃度範圍之氧氣感測器之一個實例為氧氣分析器，其利用精確性二氧化鋯感測器以用於偵測氧氣。二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。二氧化鋯感測器產生指示新氣體混合物155之氧氣濃度之電壓信號。此外，藉由氧氣感測器115內之高速微處理器分析(例如，轉化及線性化)二氧化物感測器之輸出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其內表面及外表面上電鍍有多孔鉑電極之氧化鋯陶瓷管。由於感測器經加熱高於特定溫度(例如，600 C或1112℉)，因此其變為氧離子傳導電解質。電極提供催化性表面以用於將氧氣分子O2改變為氧離子及將氧離子改變為氧氣分子。單元之高濃度參考氣體側上之氧氣分子獲得電子以變為進入電解質之離子。同時，在內部電極處，氧離子失去電子且自表面釋放變為氧氣分子。當感測器之各側上之氧氣濃度不同時，氧離子自高濃度側遷移至低濃度側。此離子流引起電子不平衡，從而跨越電極產生DC電壓。此電壓為感測器溫度及感測器之各側上之氧氣分壓(濃度)之比率的函數。接著藉由氧氣感測器115內之高速微處理器分析此電壓以供控制器130直接讀出。
氧氣感測器115可在量測容器170之量測空腔175內部。量測空腔175經由套管177流體地連接至反應空腔140。儘管圖1中未展示，但一或多個流體控制裝置(諸如閥)可置於套管177中以控制新氣體混合物155何時引導至量測空腔175之時序以及控制新氣體混合物155流入量測容器170之速率。
由於氟與金屬氧化物之間的化學反應為易於實施及控制的化學計量上簡單之化學反應而使混合氣體150中之氟與金屬氧化物145反 應。此外，化學反應之經控制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。若化學反應並未逆轉且新氣體混合物之組分並不與新氣體混合物中之任何其他物反應以形成氟，則化學反應可為穩定的。接下來論述穩定且具有經控制化學計量比率的混合氣體150中之氟與金屬氧化物145之間的一個合適的化學反應。
在一些實施方案中，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可緊密封裝於反應容器135(其可為管)中使得金屬氧化物145之粉末中之粒子不存在移動。金屬氧化物145之粉末外部及反應容器135內的空間中之區域或體積被視為孔，且藉由使用呈粉末形式之金屬氧化物145，有可能確保存在較大表面積以允許金屬氧化物145與氟之間的充分化學反應。在一些實施方案中，且取決於特定金屬氧化物，將金屬氧化物145及反應容器135維持在室溫下且繼續進行金屬氧化物145與氟之間的反應而不需要催化劑。
金屬氧化物145包括金屬，諸如鋁。此外，金屬氧化物145缺少鹼金屬、鹼土金屬、氫氣及碳。因此，金屬氧化物145可為氧化鋁(其為氧化鋁或Al2O3)。氧化鋁呈粉末及固體形式且通常為橙色粉末，其中具有足夠的孔以提供足夠的表面積從而允許與氟氣體的化學反應。粉末之該等粒子之間的空間足夠大以准許氟氣體流入氧化鋁以實現化學反應。例如，氧化鋁可呈封裝成一行且具有每公克至少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以實現氟與氧化鋁之間的化學反應。
在混合氣體150內存在氟氣體(F2)的情況下，進行以下化學反應： 6F2+2Al2O3=4AlF3+3O2。
對於與金屬氧化物(Al2O3)145之兩個分子相互作用的氟(F2)之每六個分子，輸出無機氟化物化合物(氟化鋁或AlF3)之四個分子及氧氣(O2)之三個分子。此化學反應為線性且化學計量上簡單之反應。因此，為了僅聚焦於氟及氧氣，對於輸入至化學反應中之氟F2之每兩個分子，自化學反應輸出氧氣O2之一個分子。因此，若輸入至化學反應中之氟F2之濃度為1000ppm，則濃度為500ppm之氧氣O2在化學反應之後釋放且藉由感測器115偵測到。因此，舉例而言，由於偵測設備105知道此化學反應中氟與氧氣之比率為2：1，若藉由感測器115偵測到600ppm之氧氣，則意謂氣體混合物107中存在1200ppm之氟。在其他實施方案中，偵測設備105可假定完成氟之轉化(且因此，在化學反應之後氣體中不存在殘餘分子氟F2)。例如，此假定可為在開始化學反應之後已過去足夠時間情況下的有效假定。
在一些實施方案中，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。例如，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上不變的物質。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，諸如溫度受控環境或濕度受控環境下發生。
參看圖2，設備100可例如在深紫外線(DUV)光源200內，該光源產生引導至光微影設備222以用於圖案化晶圓上之微電子特徵之光束211。DUV光源200包括連接至DUV光源200之各個元件以使得能夠製造光束211之控制系統290。儘管控制系統290展示為單塊，但其可由複數 個子組件組成，該等子組件中之任何一或多者可自其他子組件移除或在DUV光源200內之元件本端。此外，控制器130可被視為控制系統290之一部分。
在此實施方案中，偵測設備105經組態以計算產生DUV光源200之光束211的準分子氣體放電系統225之氣體放電室210中之一或多者內氟之濃度。儘管僅展示一個氣體放電室210，但準分子氣體放電系統225可包括複數個氣體放電室210，其中之任何一或多者與偵測設備105以及其他元件(諸如光學元件、度量衡裝置及機電元件)流體連通以用於控制光束211之態樣，圖2中未展示此類其他元件。此外，在圖2中僅展示與偵測設備105相關之DUV光源200之組件。例如，DUV光源200可包括置放於最後一個氣體放電室210之輸出處之光束製備系統以調整引導至光微影設備222之光束211之一或多個性質。
氣體放電室210容納能量源230且含有氣體混合物207。能量源230將能量來源提供至氣體混合物207；特定言之，能量源230將足夠能量提供至氣體混合物207以致使粒子數反轉，從而經由腔室210內之受激發射實現增益。在一些實例中，能量源230為由置放於氣體放電室210內之一對電極提供之放電。在其他實例中，能量源230為光學泵浦源。
氣體混合物207包括增益介質，其包括稀有氣體及鹵素，諸如氟。在DUV光源200之操作期間，消耗氣體放電室210內之氣體混合物207(其為光放大提供增益介質)之氟，且隨時間推移，此減小光放大之量且因此改變由光源200產生之光束211之特性。相較於在初始氣體再填充程序下設定之氟濃度，光微影設備222試圖將氣體放電室210中之氣體混合物207內氟之濃度維持在某一容限內。由此，以常規步調且在氣體維 持系統120控制下將額外氟添加至氣體放電室210。氟消耗量在氣體放電室之間有所不同，因此封閉迴路控制用於判定每次推動或注入至氣體放電室210中之氟之量。偵測設備105用於判定氣體放電室210中剩餘之氟之濃度，且因此用於判定推動或注入至氣體放電室210中之氟之量的總體方案中。
如所提及，氣體混合物207包括增益介質，其包括稀有氣體及氟。氣體混合物207可包括其他氣體，諸如緩衝氣體。該增益介質為氣體混合物207內之雷射主動實體，且增益介質可由單個原子、分子或偽分子構成。因此，粒子數反轉在增益介質中藉由自能量源230抽吸具有放電之氣體混合物207(及因此增益介質)經由受激發射發生。如上文所提及，增益介質通常包括稀有氣體及鹵素，而緩衝氣體通常包括惰性氣體。稀有氣體包括例如氬氣、氪氣或氙氣。鹵素包括例如氟。惰性氣體包括例如氦氣或氖氣。氣體混合物207內除氟之外的氣體為惰性的(稀薄氣體或稀有氣體)，且由此，假定在混合氣體150與金屬氧化物145之間進行的唯一化學反應為混合氣體150中之氟與金屬氧化物145之間的反應。
再次參看圖1，氣體維持系統120為用於調整特性(諸如氣體混合物107或207內組分之相對濃度或壓力)之氣體管理系統。
參看圖3，在一些實施方案中，偵測設備105為包括氟感測器360之偵測設備305，該氟感測器流體地連接至反應空腔140且經組態以判定新氣體混合物155中氟之濃度何時降至低於下限值。氟感測器360可為在高於氟濃度下飽和之市售氟感測器，該氟濃度太低而無法用於混合氣體150中氟之直接量測。然而，氟感測器360具有最小偵測臨限值且可用以由此偵測新氣體混合物155中氟之濃度何時降至低於下限值。例如，氟 感測器360在10ppm濃度下可為飽和的，但其可具有約0.05ppm之最小偵測臨限值，且可在新氣體混合物155中氟之濃度降至低於0.1ppm之後開始偵測新氣體混合物155中之氟。
控制器130經組態為自氟感測器360接收輸出之控制器330。控制器330包括沿將新氣體混合物155輸送至氧氣感測器115之線路與流動控制裝置365相互作用之模組。流動控制裝置365可為諸如閘閥或其他流體控制閥之裝置。
控制器330將信號發送至流動控制裝置365以僅在自氟感測器360之輸出判定新氣體混合物155中氟之濃度降至低於下限值(例如，0.1ppm)時才使得新氣體混合物155能夠流至氧氣感測器115。以此方式，若氟之濃度降至低於下限值，則氧氣感測器115僅曝露於新氣體混合物155，由此保護氧氣感測器115以免氟水平不可接受。該下限值可為基於氧氣感測器115之損害臨限值而判定的值。因此，在高於下限值之氟濃度下，可對氧氣感測器115造成損害。該下限值可為基於氧氣感測器115之誤差臨限值而判定的值。因此，在高於下限值之氟濃度下，量測誤差可影響氧氣感測器115之準確度。
偵測設備305亦包括流體地連接至反應容器135之反應空腔140之量測容器370。量測容器370界定經組態以接收新氣體混合物155之量測空腔375。此外，氧氣感測器115容納於量測空腔375內。量測容器370為含有新氣體混合物155以使得氧氣感測器115能夠感測新氣體混合物155中氧氣之濃度的任何容器。界定量測空腔375之量測容器370之內部應由非反應性材料製成以免改變新氣體混合物155之組成。例如，量測容器370之內部可由非反應性金屬製成。
參看圖4，在一些實施方案中，偵測設備105經設計為包括緩衝容器470之偵測設備405，該緩衝容器自反應容器135所需之流速解耦來自腔室110之排氣之流速。以此方式，緩衝容器470經由偵測設備105實現氟量測而不會影響藉由氣體維持系統120執行之氣體交換之穩態操作。
在一個實例中，腔室110內氟之濃度為約1000ppm，腔室110之體積為36公升(L)，且腔室110內之壓力為200至400千帕斯卡(kPa)。緩衝容器470之內部空腔具有約0.1L之體積及200至400kPa之壓力。量測空腔175具有0.1L之體積、約200至400kPa之壓力，及約500ppm之氧氣濃度。在感測器115執行對氧氣濃度之量測且將資料輸出至控制器130之後，接著可以受控方式清空量測空腔175。
如上文所提及，參看圖1，偵測設備105經組態以量測或估計腔室110中之氣體混合物107中氟之濃度。在一些實施方案中，如圖5中所示，偵測設備105經設計為偵測設備505，其經組態以量測或估計各別腔室510_1、510_2、…、510_i中之氣體混合物507_1、507_2、…、507_i中氟之濃度，其中i為大於1之整數，作為設備500之一部分。在偵測設備505中，存在與各別腔室510_1、510_2、…、510_i相關聯之獨立或專用氧氣感測器515_1、515_2、…、515_i。以此方式，每個感測器515_1、515_2、…、515_i可用於量測各別腔室510_1、510_2、…、510_i中之氟濃度。
偵測設備505連接至氣體維持系統520，其包括經由各別套管系統527_1、527_3、…、527_i流體地連接至每個腔室510_1、510_2、…、510_i之氣體供應系統，該各別套管系統為主套管系統527之一部分。氣體維持系統520包括一或多個氣體供應器及控制單元以用於控 制將來自供應器之氣體中之哪些透過主套管系統527轉移進入及離開各別腔室510_1、510_2、…、510_i。偵測設備505包括各別反應容器535_1、535_2、…、535_i，其經由各別套管537_1、537_2、…、537_i自各別腔室510_1、510_2、…、510_i接收混合氣體550_1、550_2、…、550_i(包括氟)。接著將由在各別反應容器535_1、535_2、…、535_i中的接收到之混合氣體550_1、550_2、…、550_i中之氟與金屬氧化物545_1、545_2、…、545_i之間的化學反應形成之新氣體混合物555_1、555_2、…、555_i引導至各別氧氣感測器515_1、515_2、…、515_i。
偵測設備505亦包括連接至氣體維持系統520且連接至氧氣感測器515_1、515_2、…、515_i中之每一者的控制器530。如控制器530，控制器530自氧氣感測器515_1、515_2、…、515_i接收輸出且計算在反應容器535_1、535_2、…、535_i中開始化學反應之前存在多少氟以估計各別氣體混合物507_1、507_2、…、507_i中氟之量。
在其他實施方案中，有可能使用量測所有腔室510_1、510_2、…、510_i中之氟之單個感測器515，只要偵測設備505包括腔室510_1、510_2、…、510_i與偵測設備505之間的合適的管道以防止針對腔室510_1、510_2、…、510_i中之每一者藉由感測器515執行之量測之間存在串音。此外，若一次僅對一個腔室510執行氣體交換，則單個感測器515之設計可以發揮作用，且因此控制器530可在任一時刻量測單個腔室510中之氟。
參看圖6，展示併有偵測設備605，諸如圖1、3、4或5之偵測設備105之例示性DUV光源600。DUV光源600包括為雙載物台脈衝輸出設計之準分子氣體放電系統625。氣體放電系統625具有兩個載物台： 第一載物台601，其為輸出脈衝經放大光束606之主控振盪器(master oscillator，MO)；及第二載物台602，其為自第一載物台601接收光束606之功率放大器(PA)。第一載物台601包括MO氣體放電室610_1且第二載物台602包括PA氣體放電室610_2。MO氣體放電室610_1包括兩個細長電極630_1作為其能量源。電極630_1將能量來源提供至腔室610_1內之氣體混合物607_1。PA氣體放電室610_2包括兩個細長電極630_2作為其能量源，其將能量來源提供至腔室610_2內之氣體混合物607_2。
MO 601將光束606(其可被稱作種子光束)提供至PA 602。MO氣體放電室610_1容納包括其中進行放大之增益介質之氣體混合物607_1，且MO 601亦包括光學回饋機構，諸如形成於MO氣體放電室610_1之一側上之光譜特徵選擇系統680與MO氣體放電室610_1之第二側上之輸出耦合器681之間的光學諧振器。
PA氣體放電室610_2容納包括增益介質607_2之氣體混合物607_2，其中在撒布有來自MO 601之種子光束606時進行放大。若PA 602經設計為再生環諧振器，則將其描述為功率環放大器(power ring amplifier，PRA)，且在此狀況下，可提供來自環設計之足夠光學回饋。PA 602包括返回光束682，其(例如經由反射)使光束返回至PA氣體放電室610_2中以形成循環及封閉迴路路徑，其中至環放大器中之輸入在光束耦合設備683處與離開環放大器之輸出相交。
MO 601使得能夠在相對低的輸出脈衝能量(當與PA 602之輸出相比較時)下精密地調諧光譜參數，諸如中心波長及頻寬。PA自MO 601接收種子光束606且放大此輸出以獲得對於輸出光束211必需之功率以供用於諸如光微影設備222之輸出設備中。藉由反覆地穿過PA 602而放大 種子光束606且藉由MO 601之組態判定種子光束606之光譜特徵。
各別氣體放電室610_1、610_2中所使用之氣體混合物607_1、607_2可為用於產生約為所需波長及頻寬之經放大光束(諸如種子光束606及輸出光束211)之合適氣體之組合。例如，氣體混合物607_1、607_2可包括氟化氬(ArF)，其發射波長約為193奈米(nm)之光；或氟化氪(KrF)，其發射波長約為248nm之光。
偵測設備605包括氣體維持系統620，其為用於準分子氣體放電系統625，且尤其用於該等氣體放電室610_1及610_2之氣體管理系統。氣體維持系統620包括一或多個氣體源651A、651B、651C等等(諸如密封氣體瓶或罐)及閥系統652。該一或多個氣體源651A、651B、651C等等經由閥系統652內之閥的集合連接至MO氣體放電室610_1及PA氣體放電室610_2。以此方式，可以氣體混合物內之組分之特定相對量將氣體注入至各別氣體放電室610_1或610_2中。儘管未展示，但氣體維持系統620亦可包括一或多個其他組件，諸如流量限制器、排氣閥、壓力感測器、量規及測試埠。
該等氣體放電室610_1及610_2中之每一者均含有氣體之混合物(氣體混合物607_1、607_2)。作為實例，氣體混合物607_1、607_2含有鹵素，諸如氟，以及其他氣體，諸如氬氣、氖氣，且有可能含有呈合計為總壓力之不同分壓之其他氣體。舉例而言，若氣體放電室610_1、610_2中所使用之增益介質為氟化氬(ArF)，則氣體源651A含有包括鹵素氟、稀有氣體氬氣及一或多種其他稀薄氣體，諸如緩衝氣體(其可為惰性氣體，諸如氖氣)之氣體混合物。氣體源651A內之此種混合物可被稱作三合氣體，由於其含有三種類型的氣體。在此實例中，另一氣體源651B可 含有包括氬氣及一或多種其他氣體但無氟之氣體混合物。氣體源651B中之此種混合物可被稱作雙合氣體，由於其含有兩種類型的氣體。
氣體維持系統620可包括閥控制器653，其經組態以將一或多個信號發送至閥系統652以致使閥系統652在氣體更新中將氣體自特定氣體源651A、651B、651C等等傳送至該等氣體放電室610_1、610_2中。氣體更新可為對氣體放電室內之氣體混合物607之再填充，其中至少藉由增益介質與緩衝氣體以及氟之混合物替換氣體放電室中之現有混合氣體。氣體更新可為注入方案，其中將增益介質與緩衝氣體以及氟之混合物添加至氣體放電室中之現有混合氣體。
替換地或另外，閥控制器653可將一或多個信號發送至閥系統652以致使閥系統652在必要時自放電室610_1、610_2放出氣體，且此類放出氣體可排出至表示為689之氣體傾卸。在一些實施方案中，放出氣體有可能替換地饋入至偵測設備605，如圖7中所示。
在DUV光源600之操作期間，消耗該等氣體放電室610_1、610_2內氬(或氪)氟化物分子(其為光放大提供增益介質)中之氟，且隨時間推移，此減小光放大之量且因此減小由光微影設備222用於晶圓處理之光束211之能量。此外，在DUV光源600之操作期間，污染物可進入該等氣體放電室610_1、610_2。因此，有必要將氣體自氣體源651A、651B、651C等等中之一或多者注入至該等氣體放電室610_1、610_2中以便沖洗污染物或補充損耗之氟。
需要複數個氣體源651A、651B、651C等，此係因為氣體源651A中之氟處於通常高於雷射操作所要之分壓的特定分壓下。為了在所要較低分壓下將氟添加至氣體腔室610_1或610_2，氣體源651A中之氣 體可經稀釋，且氣體源651B中之不含鹵素之氣體可用於此目的。
儘管未展示，但閥系統652中之閥可包括指派給該等氣體放電室610_1及610_2中之每一者之複數個閥。例如，可使用允許氣體以第一流速進入及離開每個氣體放電室610_1、610_2之注入閥。作為另一實例，可使用允許氣體以不同於第一流速(例如，更快)之第二流速進入及離開每個氣體放電室610_1、610_2之腔室填充閥。
在對氣體放電室610_1或610_2執行再填充方案時，例如藉由清空氣體放電室610_1或610_2(藉由將氣體混合物放出至氣體傾卸689)且接著藉由新鮮的氣體混合物再填充氣體放電室610_1或610_2來替換氣體放電室610_1或610_2中之所有氣體。執行再填充，從而在氣體放電室610_1或610_2中獲得特定壓力及氟濃度。在對氣體放電室610_1或610_2執行注入方案時，在將氣體混合物注入至氣體放電室中之前氣體放電室並未清空或僅放出少量。在兩種氣體更新中，偵測設備605(其類似於偵測設備105而設計)可接收放出之氣體混合物中之一些作為混合氣體150以供偵測設備605內之分析，從而判定氣體放電室610_1或610_2內氟之濃度以便判定如何執行氣體更新。
閥控制器653與偵測設備605介接(且尤其與偵測設備605中之控制器130介接)。另外，閥控制器653可與為控制系統690之一部分的其他控制模組及子組件介接，該控制系統接下來論述。
參看圖7，以方塊圖展示為DUV光源(諸如光源200或600)之一部分的控制系統790(其可為控制系統290或690)。提供關於控制系統790之細節，其係關於本文中所描述的偵測設備105/605及關於氣體控制及氟濃度估計之方法之態樣。此外，控制系統790可包括圖7中未展示之其 他特徵件。一般而言，控制系統790包括數位電子電路、電腦硬體、韌體及軟體中之一或多者。
控制系統790包括記憶體700，其可為唯讀記憶體及/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，包括例如半導體記憶體裝置，諸如EPROM、EEPROM及快閃記憶體裝置；磁碟，諸如內部硬碟及可移磁碟；磁光碟；以及CD-ROM磁碟。控制系統790亦可包括一或多個輸入裝置705(諸如，鍵盤、觸控螢幕、麥克風、滑鼠、手持式輸入裝置等)及一或多個輸出裝置710(諸如，揚聲器或監視器)。
控制系統790包括一或多個可程式化處理器715以及有形地體現於用於藉由可程式化處理器(諸如，處理器715)執行之機器可讀儲存裝置中的一或多個電腦程式產品720。一或多個可程式化處理器715可各自執行指令程式以藉由對輸入資料進行操作且產生適當輸出而執行所要功能。一般而言，處理器715自記憶體700接收指令及資料。可藉由經專門設計之特殊應用積體電路(ASIC)來補充前文中的任一者或前文中的任一者可併入於經專門設計之特殊應用積體電路中。
控制系統790在其他組件或模組當中亦可包括偵測設備105之控制器130、330、530(在圖7中表示為方框130)及與氣體維持系統620之閥控制器653介接之氣體維持模組731。此等模組中之每一者均可為藉由諸如處理器715之一或多個處理器執行之一組電腦程式產品。此外，控制器130/模組731中之任一者可存取儲存於記憶體700內之資料。
控制系統790內之控制器/特徵件/模組與設備100之其他組件(其可為DUV光源600)之間的連接可為有線或無線的。
儘管圖7中僅展示幾個模組，但控制系統790有可能包括其他模組。另外，儘管控制系統790表示為所有組件看起來共置之方框，但控制系統790有可能由空間或時間上彼此實體遠離的組件組成。例如，控制器130可與感測器115或氣體維持系統120實體共置。作為另一實例，氣體維持模組731可與氣體維持系統620之閥控制器653實體共置且可與控制系統790之其他組件分離。
另外，控制系統790可包括微影模組730，其自光微影設備222之微影控制器接收指令，例如量測或估計腔室110之氣體混合物107內氟之濃度的指令。
參看圖8，在一些實施方案中，偵測設備105經設計為與氟洗滌器804並行工作之偵測設備805，該氟洗滌器與氣體維持系統820流體連通。結合氣體維持系統820使用氟洗滌器804以藉由在化學上使氣體混合物807內之氟反應以形成可例如經由排氣裝置安全處理之化學物質而適當地自腔室110排出氣體混合物807。
將放出氣體維持系統820之混合氣體150之一部分引導至緩衝容器870且接著引導至包括金屬氧化物845之另一氟洗滌器835。混合氣體150中之氟在化學上與氟洗滌器835中之金屬氧化物845反應(以上文所論述之方式)且被轉化成包括氧氣之新氣體混合物155。將新氣體混合物155引導至氧氣感測器115，在此感測該新氣體混合物。控制器130估計混合氣體150及氣體混合物107內之氧氣濃度以及氟濃度且判定如何調整氣體維持系統820以執行氣體更新。在此實例中，氣體維持系統820包括流體地連接至三合氣體源851A及雙合氣體源851B之閥系統852。沿著線置 放各種控制閥891以控制流速且控制被引導穿過該等線之氣體之量。
參看圖9，藉由偵測設備105執行程序900以用於偵測腔室110之氣體混合物107中氟之濃度。但參考圖1之設備，程序900亦適用於參考圖2-8所描述之偵測設備。偵測設備105自氣體放電室110接收包括氟之混合氣體150之一部分(905)。混合氣體150中之氟在化學上與金屬氧化物145反應以形成包括氧氣之新氣體混合物155(910)。例如藉由感測器115感測新氣體混合物155中氧氣之濃度(915)。並且，基於氧氣之感測到的濃度估計混合氣體150中氟之濃度(920)。
偵測設備105可藉由自腔室110放出氣體混合物107(釋放負壓)而接收混合氣體150(905)。例如，氣體維持系統120可包括使得氣體混合物107能夠自腔室110放出且接著作為混合氣體150被引導至偵測設備105的一系列閥。腔室110中之壓力可用於例如藉由使用一系列閥及真空泵形成負壓而對反應容器135或緩衝容器470加壓，氣體混合物107被推動離開腔室110並且到達偵測設備105。反應容器135中所需之混合氣體150之量可基於氧氣感測器115為得到精確且穩定的讀數之需求而判定。對混合氣體150之量的限制因素為反應空腔140中金屬氧化物145之氟轉化容量。例如，需要具有來自氧氣感測器115之精確讀數，並且需要使總氣流最小化，使得金屬氧化物145可具有最大使用壽命。
藉由偵測設備105接收到(905)之混合氣體150可為自腔室110朝向氟洗滌器排出之混合氣體150，且因此混合氣體150可被視為排出氣體。在圖8中展示此實施方案，其中混合氣體150中之氟在化學上與氟洗滌器835中之金屬氧化物845反應且被轉化成包括氧氣之新氣體混合物155。
可執行程序900以預測氣體更新，諸如氣體再填充或氣體注入。例如，可藉由將第一氣體混合物自氣體維持系統120添加至腔室110而執行第一氣體更新，且在使用腔室110一定時間段之後，可執行程序900。在執行程序900之後，接著可藉由將經調整之第二氣體混合物自氣體維持系統120添加至腔室110而執行第二氣體更新。經調整之第二氣體混合物具有可基於藉由程序900進行之量測的氟濃度(或氟之量)。
可藉由形成加上氧氣之無機氟化物化合物使氟在化學上與金屬氧化物145反應(910)。此無機氟化物化合物(其存在於新氣體混合物155中)並不與感測器115相互作用。
在使氟在化學上與金屬氧化物145反應以形成新氣體混合物155(910)之後，可將新氣體混合物155自反應容器135傳送至量測容器170中，以使得能夠感測新氣體混合物155中氧氣之濃度(915)。因此可藉由將量測容器170內之感測器115曝露於新氣體混合物155而感測新氣體混合物155中氧氣之濃度(915)。感測新氣體混合物155中氧氣之濃度(915)而不必藉由另一材料稀釋混合氣體150。
此外，在化學反應(910)開始之後，直至已過去預定時間段或僅在已過去預定時間段之後才可適合於等待感測新氣體混合物155中氧氣之濃度(915)。此將確保在將感測器115曝露於新氣體混合物155之前混合氣體150中之足夠的氟已經轉化成氧氣及無機氟化物化合物。感測器115因此經隔離而無法曝露於氟，這可對感測器115造成損害。這可花費幾秒或幾分鐘，取決於混合氣體150中氟之相對量及金屬氧化物145之總體積，以將氟完全轉化成氧氣。
在一些實施方案中，可藉由使低速率(例如，約0.1slpm或 更低)下之混合氣體150流動跨越或通過金屬氧化物145以形成特定流速下之新氣體混合物155而實施化學反應(910)係有可能的。在此狀況下，可以連續方式感測氧氣(915)。可自在一段時間內感測到的氧氣量測值(915)之積分或感測到的氧氣量測值(915)何時已達至穩定狀態來估計氟濃度(920)。
基於感測到的氧氣濃度(915)且亦基於對將混合氣體150中之氟轉化成氧氣之化學反應之瞭解來估計新氣體混合物155中之氟(920)。
在完成程序900後(亦即，在已經在920處估計混合氣體150內氟之濃度之後)，接著自量測容器170排出(移除)新氣體混合物155以准許同樣對新批次之混合氣體150執行程序900。
參看圖10，一旦估計氟濃度(920)且在完成程序900後藉由設備100執行程序1000。氣體維持系統120自偵測設備105之控制器130接收輸出且基於氟之估計濃度調整來自一組氣體供應器(諸如氣體源651A、651B、651C等等)之氣體混合物中氟之相對濃度(1005)。氣體維持系統120藉由經由套管系統127將經調整氣體混合物添加至腔室110而執行氣體更新(1010)直至腔室110內之壓力達至所需水平為止。可藉由監視氣體維持系統120內之閥之時序而完成及追蹤氣體更新。
例如，參考圖2，氣體更新(1010)可包括藉由增益介質與緩衝氣體以及氟之混合物填充氣體放電室210，其中該增益介質包括稀有氣體及氟且該緩衝氣體包括惰性氣體。有可能相對於何時執行氟濃度估計(900)而延遲氣體更新(1010)之執行。在一些實施方案中，若控制器130判定氣體混合物107中氟之濃度已降至低於可接受水平，則可緊接地在估計(900)之後執行調整(1005)及氣體更新(1010)。在一些實施方案中，有可 能延遲氟之調整(1005)直至判定氣體混合物107中氟之濃度已降至低於可接受水平為止。舉例而言，若控制器130判定氣體混合物107中氟之濃度仍然較高，但設備100出於其他原因必須執行氣體更新，則有可能執行氣體更新而不需要以提高氣體混合物107中氟之水平為目標。
參看圖11，在一些實施方案中，偵測設備305執行程序1100而非程序900以估計混合氣體150中氟之濃度。程序1100類似於程序900，包括以下步驟：自氣體放電室110接收包括氟之混合氣體150之部分(905)；以及使混合氣體150中之氟在化學上與金屬氧化物145反應以形成包括氧氣之新氣體混合物155(910)。程序1100判定新氣體混合物155中氟之濃度是否降至低於下限值(1112)。例如，流體地連接至反應空腔140之氟感測器360可進行此判定(1112)且控制器330可向前繼續進行僅在新氣體混合物155中氟之濃度已降至低於下限值(1112)時才感測新氣體混合物155中氧氣之濃度(915)的步驟。如前所述，基於氧氣之感測到的濃度估計混合氣體150中氟之濃度(920)。
在一些實施方案中，下限值為基於感測器115之損害臨限值而判定的值。在其他實施方案中，下限值為基於感測器115之誤差臨限值而判定的值。例如，該下限值可為0.1ppm。
可以使用以下條項進一步描述實施例：
1.一種方法，包含：自一氣體放電室接收一混合氣體之至少一部分，其中該混合氣體包括氟；使該混合氣體部分中之氟與一金屬氧化物反應以形成包括氧氣之一新氣體混合物； 感測該新氣體混合物內之氧氣之一濃度；以及基於氧氣之該感測到的濃度估計該混合氣體部分內之氟之一濃度。
2.如條項1之方法，其中該金屬氧化物包括氧化鋁。
3.如條項1之方法，其中該金屬氧化物缺少一鹼金屬、一鹼土金屬、氫氣及碳。
4.如條項1之方法，其中該混合氣體為至少包含一增益介質與一緩衝氣體之一混合物的一準分子雷射氣體。
5.如條項1之方法，進一步包含：基於該混合氣體部分中氟之該估計濃度調整來自一組氣體供應器之一氣體混合物中氟之一相對濃度；及藉由將該經調整氣體混合物自該等氣體供應器添加至該氣體放電室而執行一氣體更新。
6.如條項5之方法，其中執行該氣體更新包含藉由一增益介質與一緩衝氣體以及氟之一混合物填充該氣體放電室。
7.如條項6之方法，其中以該增益介質與該緩衝氣體之該混合物填充該氣體放電室包含以包括一稀有氣體及一鹵素之一增益介質及包括一惰性氣體之一緩衝氣體填充該氣體放電室。
8.如條項7之方法，其中該稀有氣體包括氬氣、氪氣或氙氣；該鹵素包括氟；且該惰性氣體包括氦氣或氖氣。
9.如條項6之方法，其中藉由該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物填充該氣體放電室包含：將該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物添加至該氣體放電室中之一現有混合氣體；或 至少藉由該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物替換該氣體放電室中之一現有混合氣體。
10.如條項5之方法，其中執行該氣體更新包含執行一氣體再填充方案或一氣體注入方案中之一或多者。
11.如條項1之方法，進一步包含：判定該新氣體混合物中氟之該濃度是否降至低於一下限值；其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含僅在判定該新氣體混合物中氟之該濃度已降至低於該下限值時才感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
12.如條項11之方法，其中該下限值為基於感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度之一感測器之一損害臨限值及一誤差臨限值中之一或多者而判定的一值。
13.如條項11之方法，其中該下限值為0.1ppm。
14.如條項11之方法，進一步包含使該新氣體混合物與一氧氣感測器相互作用以僅在判定該新氣體混合物中氟之該濃度已降至低於該下限值時才感測氧氣之該濃度。
15.如條項1之方法，其中自該氣體放電室接收該混合氣體之至少該部分包含在對該氣體放電室執行一氣體更新之前接收該混合氣體部分，其中該氣體更新包含將一氣體混合物自一組氣體供應器添加至該氣體放電室，其中該氣體混合物包括至少一些氟。
16.如條項15之方法，其中執行該氣體更新包含執行一氣體再填充方案或一氣體注入方案中之一或多者。
17.如條項1之方法，其中自該氣體放電室接收該混合氣體之至少該 部分包含自該氣體放電室放出該混合氣體及將該放出之混合氣體引導至容納該金屬氧化物之一反應容器。
18.如條項17之方法，進一步包含將該新氣體混合物自該反應容器傳送至一量測容器，其中該感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含感測在該量測容器內之該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
19.如條項17之方法，其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含將該量測容器內之一感測器曝露至該新氣體混合物。
20.如條項1之方法，進一步包含在已經估計該混合氣體部分內氟之該濃度之後，自該量測容器排出該新氣體混合物。
21.如條項1之方法，其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含在不藉由另一材料稀釋該混合氣體部分之情況下感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
22.如條項1之方法，其中使該混合氣體部分與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物包含形成加上氧氣之一無機氟化物化合物。
23.如條項22之方法，其中該金屬氧化物包括氧化鋁，且該無機氟化物化合物包含氟化鋁。
24.如條項23之方法，其中氧化鋁之總孔隙體積為每公克至少0.35立方公分。
25.如條項1之方法，其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含在該反應開始之後僅在已過去一預定時間段之後才感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
26.如條項1之方法，其中該混合氣體部分為一排出氣體且使該混合 氣體部分與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物包含自該排出氣體移除氟。
27.如條項1之方法，其中基於氧氣之該感測到的濃度估計該混合氣體部分內氟之該濃度包含僅基於氧氣之該感測到的濃度及該混合氣體部分中之氟與該金屬氧化物之間的該化學反應來進行估計。
28.如條項1之方法，其中該混合氣體部分中氟之該濃度為約500至2000ppm。
29.如條項1之方法，其中形成包括氧氣之該新氣體混合物的該混合氣體部分中之該氟與該金屬氧化物之該反應為穩定的。
30.如條項1之方法，其中使該混合氣體部分中之該氟與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物包含執行一反應，該反應為線性且提供該混合氣體部分中氟之該濃度與該新氣體混合物中該氧氣之該濃度之間的一直接相關性。
31.一種方法，包含：藉由將一第一氣體混合物自一組氣體供應器添加至一氣體放電室而執行一第一氣體更新；在該第一氣體更新之後自該氣體放電室移除一混合氣體之至少一部分，其中該混合氣體包括氟；使該移除之混合氣體部分中之該氟與一反應物反應以形成包括氧氣之一新氣體混合物；感測該新氣體混合物內之氧氣之一濃度；基於氧氣之該感測到的濃度估計該移除之混合氣體部分內之氟之一濃度； 基於該移除之混合氣體部分中氟之該估計濃度調整來自該組氣體供應器之一第二氣體混合物中氟之一相對濃度；以及藉由將該經調整第二氣體混合物自該等氣體供應器添加至該氣體放電室而執行一第二氣體更新。
32.如條項31之方法，進一步包含：判定該新氣體混合物中氟之該濃度是否降至低於一下限值，該下限值基於感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度之一感測器之一損害臨限值及一誤差臨限值中之一或多者；且其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含僅在判定該新氣體混合物中氟之該濃度已降至低於該下限值時才感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
33.如條項31之方法，其中該反應物包含金屬氧化物。
34.如條項31之方法，其中該氣體放電室中之該混合氣體包含至少包括一增益介質與一緩衝氣體之一混合物之一準分子雷射氣體。
35.如條項31之方法，其中基於氧氣之該感測到的濃度估計該移除之混合氣體部分內氟之該濃度包含在不量測該移除之混合氣體部分內之該氟濃度之情況下估計該移除之混合氣體部分內之該氟濃度。
36.一種設備，包含一氣體維持系統，其包含流體地連接至一準分子氣體放電系統之一或多個氣體放電室之一氣體供應系統；一偵測設備，其流體地連接至該準分子氣體放電系統之每個氣體放電室，其中該偵測設備包含：一容器，其界定容納一金屬氧化物且流體地連接至該氣體放電室以 用於自該反應空腔中之該氣體放電室接收包括氟之混合氣體之一反應空腔，該容器實現該接收到之混合氣體中之該氟與該金屬氧化物之間的一反應以形成包括氧氣之一新氣體混合物；及一氧氣感測器，其經組態以流體地連接至該新氣體混合物，且在流體地連接至該新氣體混合物時感測該新氣體混合物內氧氣之一量；以及一控制系統，其連接至該氣體維持系統及該偵測設備，且經組態以：接收該氧氣感測器之輸出且估計自該氣體放電室接收到之該混合氣體中氟之一濃度；判定是否應基於該混合氣體中氟之該估計濃度而調整來自該氣體維持系統之該氣體供應系統之一氣體混合物中氟之一濃度；以及將一信號發送至該氣體維持系統以在對該氣體放電室之一氣體更新期間調整自該氣體維持系統之該氣體供應系統供應至該氣體放電室之一氣體混合物中氟之該相對濃度。
37.如條項36之設備，其中該準分子氣體放電系統之每個氣體放電室容納一能量源且含有包括一準分子雷射氣體之一氣體混合物，該準分子雷射氣體包括一增益介質及氟。
38.如條項36之設備，其中：該偵測設備亦包含一氟感測器，其流體地連接至該反應空腔且經組態以判定該新氣體混合物中氟之一濃度是否降至低於一下限值，該下限值為基於該氧氣感測器之一損害臨限值及一誤差臨限值中之一或多者而判定之一值；且該控制系統連接至該氟感測器，其中該控制系統經組態以： 自該氟感測器接收該新氣體混合物中之該氟濃度降至低於該下限值之該判定；及若判定該新氣體混合物中氟之該濃度降至低於該下限值，則僅准許該氧氣感測器與該新氣體混合物相互作用。
39.如條項36之設備，其中：該偵測設備進一步包含一量測容器，其流體地連接至該反應容器之該反應空腔且界定經組態以接收該新氣體混合物之一量測空腔；且該氧氣感測器經組態以感測該量測空腔中之該新氣體混合物內氧氣之一量。
40.如條項36之設備，其中該氧氣感測器經組態以僅在該新氣體混合物中氟之該濃度降至低於一下限值時才在一可接受範圍內進行操作。
41.如條項36之設備，其中該移除之混合氣體部分中氟之該濃度為約500至2000ppm。
42.如條項36之設備，其中該準分子氣體放電系統包括複數個氣體放電室，且該偵測設備流體地連接至該複數個氣體放電室中之每個氣體放電室，其中該偵測設備包括複數個容器，每個容器界定容納該金屬氧化物之一反應空腔，且每個容器流體地連接至該等氣體放電室中之一者且該偵測設備包括複數個氧氣感測器，每個氧氣感測器均與一個容器相關聯。
43.如條項36之設備，其中該準分子氣體放電系統包括複數個氣體放電室，且該偵測設備流體地連接至該複數個氣體放電室中之每個氣體放電室，其中該偵測設備包括複數個容器，每個容器界定容納該金屬氧化物之一反應空腔，且每個容器流體地連接至該等氣體放電室中之一者且該偵測設備包括與所有該等容器流體地連接之單個氧氣感測器。
其他實施方案係在以下申請專利範圍之範疇內。
100‧‧‧設備
105‧‧‧偵測設備
107‧‧‧氣體混合物
110‧‧‧腔室
115‧‧‧感測器
120‧‧‧氣體維持系統
127‧‧‧套管系統
130‧‧‧控制器
135‧‧‧反應容器
137‧‧‧套管
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‧‧‧套管

Claims (26)

  1. 一種用於判定氟之一濃度之方法，其包含：自一氣體放電室接收一混合氣體之至少一部分，其中該混合氣體包括氟；使該混合氣體部分中之氟與一金屬氧化物反應以形成包括氧氣之一新氣體混合物；感測該新氣體混合物內之氧氣之一濃度；基於氧氣之該感測到的濃度估計該混合氣體部分內之氟之一濃度；判定該新氣體混合物中氟之該濃度是否降至低於一下限值；以及其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含如果僅在判定該新氣體混合物中氟之該濃度已降至低於該下限值時，感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
  2. 如請求項1之方法，其中：該金屬氧化物包括氧化鋁；且/或該金屬氧化物缺少一鹼金屬、一鹼土金屬、氫氣及碳。
  3. 如請求項1之方法，進一步包含：基於該混合氣體部分中氟之該估計濃度調整來自一組氣體供應器之一氣體混合物中氟之一相對濃度；及藉由將該經調整氣體混合物自該等氣體供應器添加至該氣體放電室而執行一氣體更新；其中執行該氣體更新包含藉由一增益介質與一緩衝氣 體以及氟之一混合物填充該氣體放電室。
  4. 如請求項3之方法，其中藉由該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物填充該氣體放電室包含：將該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物添加至該氣體放電室中之一現有混合氣體；或至少藉由該增益介質與該緩衝氣體以及氟之該混合物替換該氣體放電室中之一現有混合氣體。
  5. 如請求項1之方法，其中該下限值為基於感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度之一感測器之一損害臨限值及一誤差臨限值中之一或多者而判定之一值。
  6. 如請求項1之方法，進一步包含使該新氣體混合物與一氧氣感測器相互作用以僅在判定該新氣體混合物中氟之該濃度已降至低於該下限值時才感測氧氣之該濃度。
  7. 如請求項1之方法，其中自該氣體放電室接收該混合氣體之至少該部分包含在對該氣體放電室執行一氣體更新之前接收該混合氣體部分，其中該氣體更新包含將一氣體混合物自一組氣體供應器添加至該氣體放電室，其中該氣體混合物包括至少一些氟。
  8. 如請求項1之方法，其中自該氣體放電室接收該混合氣體之至少該部 分包含自該氣體放電室放出該混合氣體及將該放出之混合氣體引導至容納該金屬氧化物之一反應容器。
  9. 如請求項8之方法，進一步包含將該新氣體混合物自該反應容器傳送至一量測容器，其中該感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含感測在該量測容器內之該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
  10. 如請求項8之方法，其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含將該量測容器內之一感測器曝露至該新氣體混合物。
  11. 如請求項9之方法，進一步包含在已經估計該混合氣體部分內氟之該濃度之後，自該量測容器排出該新氣體混合物。
  12. 如請求項1之方法，其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含在不藉由另一材料稀釋該混合氣體部分之情況下感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度。
  13. 如請求項1之方法，其中使該混合氣體部分與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物包含形成加上氧氣之一無機氟化物化合物；且其中該金屬氧化物包括氧化鋁，且該無機氟化物化合物包含氟化鋁。
  14. 如請求項1之方法，其中感測該新氣體混合物內氧氣之該濃度包含在該反應開始之後僅在已過去一預定時間段之後才感測該新氣體混合物內氧 氣之該濃度。
  15. 如請求項1之方法，其中該混合氣體部分為一排出氣體且使該混合氣體部分與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物包含自該排出氣體移除氟。
  16. 如請求項1之方法，其中基於氧氣之該感測到的濃度估計該混合氣體部分內氟之該濃度包含僅基於氧氣之該感測到的濃度及該混合氣體部分中之氟與該金屬氧化物之間的一化學反應來進行估計。
  17. 如請求項1之方法，其中形成包括氧氣之該新氣體混合物的該混合氣體部分中之該氟與該金屬氧化物之該反應為穩定的。
  18. 如請求項1之方法，其中使該混合氣體部分中之該氟與該金屬氧化物反應以形成包括氧氣之該新氣體混合物包含執行一反應，該反應為線性且提供該混合氣體部分中氟之該濃度與該新氣體混合物中該氧氣之該濃度之間的一直接相關性。
  19. 如請求項1之方法，其中該金屬氧化物缺少一鹼金屬、一鹼土金屬、氫(hydrogen)及碳。
  20. 一種用於判定氟之一濃度之設備，其包含一氣體維持系統，其包含流體地連接至一準分子氣體放電系統之一 或多個氣體放電室之一氣體供應系統；一偵測設備，其流體地連接至該準分子氣體放電系統之每個氣體放電室，其中該偵測設備包含：一容器(vessal)，其界定容納一金屬氧化物且流體地連接至該氣體放電室之一反應空腔，以用於自該反應空腔中之該氣體放電室接收包括氟之混合氣體，該容器實現該接收到之混合氣體中之該氟與該金屬氧化物之間的一反應以形成包括氧氣之一新氣體混合物；及一氧氣感測器，其經組態以流體地連接至該新氣體混合物，且在流體地連接至該新氣體混合物時感測該新氣體混合物內氧氣之一量；以及一控制系統，其連接至該氣體維持系統及該偵測設備，且經組態以：接收該氧氣感測器之輸出且估計自該氣體放電室接收到之該混合氣體中氟之一濃度；判定是否應基於該混合氣體中氟之該估計濃度而調整來自該氣體維持系統之該氣體供應系統之一氣體混合物中氟之一濃度；將一信號發送至該氣體維持系統以在對該氣體放電室之一氣體更新期間調整自該氣體維持系統之該氣體供應系統供應至該氣體放電室之該氣體混合物中氟之該相對濃度；且判定該新氣體混合物中之該氟濃度是否降至低於一下限值；及若判定該新氣體混合物中氟之該濃度降至低於該下限值，則僅准許該氧氣感測器與該新氣體混合物相互作用。
  21. 如請求項20之設備，其中：該偵測設備亦包含一氟感測器，其流體地連接至該反應空腔且經組態以判定該新氣體混合物中氟之該濃度是否降至低於該下限值，該下限值為基於該氧氣感測器之一損害臨限值及一誤差臨限值中之一或多者而判定之一值。
  22. 如請求項20之設備，其中：該偵測設備進一步包含一量測容器，其流體地連接至該容器之該反應空腔且界定經組態以接收該新氣體混合物之一量測空腔；且該氧氣感測器經組態以感測該量測空腔中之該新氣體混合物內氧氣之一量。
  23. 如請求項20之設備，其中該氧氣感測器經組態以僅在該新氣體混合物中氟之該濃度降至低於一下限值時才在一可接受範圍內進行操作。
  24. 如請求項20之設備，其中該移除之混合氣體部分中氟之該濃度為約500至2000ppm。
  25. 如請求項20之設備，其中該準分子氣體放電系統包括複數個氣體放電室，且該偵測設備流體地連接至該複數個氣體放電室中之每個氣體放電室，其中該偵測設備包括複數個容器，每個容器界定容納該金屬氧化物之該反應空腔，且每個容器流體地連接至該等氣體放電室中之一者且該偵測設備包括複數個氧氣感測器，每個氧氣感測器均與一個容器相關聯。
  26. 如請求項20之設備，其中該準分子氣體放電系統包括複數個氣體放電室，且該偵測設備流體地連接至該複數個氣體放電室中之每個氣體放電室，其中該偵測設備包括複數個容器，每個容器界定容納該金屬氧化物之該反應空腔，且每個容器流體地連接至該等氣體放電室中之一者且該偵測設備包括與所有該等容器流體地連接之一單一氧氣感測器。
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