TWI830501B - 雷射設備及其操作方法 - Google Patents

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TWI830501B TW111143868A TW111143868A TWI830501B TW I830501 B TWI830501 B TW I830501B TW 111143868 A TW111143868 A TW 111143868A TW 111143868 A TW111143868 A TW 111143868A TW I830501 B TWI830501 B TW I830501B
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Abstract

本發明揭示一種用於一系統中之設備及方法，其中藉由移動連接至一致動器之一光學元件來產生不同波長之光脈衝，且其中該致動器由具有一臨限值上限之一命令電壓驅動，該臨限值上限取決於一脈衝突發中之一脈衝的一位置。

Description

雷射設備及其操作方法
本發明係關於使用深紫外線(「DUV」)輻射在單一微影曝光遍次中形成多個空中影像之方法及設備。舉例而言，可使用本文中所描述之系統來形成三維半導體組件。
光微影為藉此將半導體電路系統圖案化於諸如矽晶圓之基板上的程序。光微影光學源提供用以曝光晶圓上之光阻的DUV光。用於光微影之DUV光係由準分子光學源產生。通常，該光學源為雷射源，且脈衝光束為脈衝雷射光束。光束穿過光束遞送單元、倍縮光罩或遮罩，且接著投影至已製備之矽晶圓上。以此方式，晶片設計被圖案化至光阻上，該光阻接著進行蝕刻及清潔，且接著重複該程序。
對於一些應用，期望提供晶圓上之超過一個深度處的圖案化。對於兩個深度，連續脈衝之波長在第一波長與第二波長之間以脈衝間交替，其中藉助於波長差，具有第一波長之脈衝在第一位準處聚焦且具有第二波長之脈衝在第二位準處聚焦。為了實現此，光學元件串中之元件在兩個角度位置之間來回移動，其中源在元件處於該等位置中之一者時產生具有第一波長之光且在元件處於該等位置中之另一者時產生具有第二波長 之光。元件在命令電壓之控制下藉由電可致動元件(EAE)移動，該電可致動元件例如壓電換能器(PZT)、步進馬達、閥門、控壓式裝置、電磁鐵、螺線管、另一類型之壓電裝置、線性馬達、液壓致動器、音圈及/或能夠在控制信號之命令下產生原動力的任何其他類型之裝置。
大體而言，EAE必須以之驅動的速度及EAE必須產生之機械運動之量值要求朝向其能力之極限驅動EAE。詳言之，必須注意不要向EAE施加過高電壓(過驅動)，否則可能會損壞EAE。同時，必須以使得不損害波長控制之方式驅動EAE。在此上下文中，所揭示主題之實施例出現。
以下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，而是既不意欲識別所有實施例之關鍵或決定性要素，亦不意欲設定對任何或所有實施例之範疇之限制。其唯一目的在於以簡化形式呈現一或多個實施例之一些概念以作為稍後呈現之更詳細描述的序言。
根據一實施例之一態樣，揭示一種雷射設備，其經調適以至少部分地基於該雷射設備之一光學總成中之一光學元件的位置而產生一雷射輻射脈衝突發，該雷射輻射脈衝突發包括具有一第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有具有不同於該第一波長之一第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，該雷射設備包含：一觸發器，其用於起始該脈衝突發；一脈衝計數器，其用於提供已在該脈衝突發中出現之脈衝的一數目之一運行計數；一EAE，其以機械方式耦接至該光學元件以在一電壓命令信號之控制下控制該光學元件之該位置；及一電壓 控制器，其電連接至該EAE且經配置以自該脈衝計數器接收該運行計數且經調適以產生該電壓命令信號，其中該電壓控制器自該突發起始時至該運行計數處於一第一預定值時將一第一電壓上限施加至該電壓命令信號，且在該運行計數超過該第一預定值之後將一第二電壓上限施加至該電壓命令信號。
該第一預定值可為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區之一末端時的一運行計數。該電壓控制器可在該運行計數超過一第二預定值之後將一第三電壓上限施加至該電壓命令信號，該第二預定值等於該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區之一末端時的一運行計數。該第一電壓上限大於該第二電壓上限。
根據一實施例之另一態樣，揭示一種雷射設備，其經調適以產生具有一第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有具有不同於該第一波長之一第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，該雷射設備包含：一脈衝計數器，其用於提供已在該脈衝突發中出現之一脈衝數目的一運行計數；一EAE，其以機械方式耦接至該光學元件以在一電壓命令信號之控制下判定該光學元件之該位置，以至少部分地基於該光學元件之該位置而更改該脈衝突發中之脈衝的各別波長；及一控制器，其電連接至該EAE且經配置以自該脈衝計數器接收該計數且經調適以產生該命令信號，該控制器經調適以至少部分地基於該運行計數而改變施加至該命令信號之一上限。
該複數個預定值中之一者可為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區之一末端時的一運行計數。該複數個預定值中之一者可為該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區之一末端時的一運行計數。
該複數個預定值中之一者為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區之一末端時的一運行計數，且該複數個預定值中之第二者可為該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區之一末端時的一運行計數，且該第一電壓上限可大於該第二電壓上限。
根據一實施例之另一態樣，揭示一種操作一雷射設備之方法，該雷射設備經調適以至少部分地基於該雷射設備之一光學總成中之一光學元件的一位置而產生一雷射輻射脈衝突發，該雷射輻射脈衝包括具有一第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝及具有不同於該第一波長之一第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，該光學元件之該位置係藉由以機械方式耦接至該光學元件之一EAE來判定，該方法包含：產生該脈衝突發，且與產生該脈衝突發同時；對已在該脈衝突發中出現之一脈衝數目進行計數以提供該等脈衝之一運行計數；及產生用於該EAE之一命令電壓，該命令電壓具有至少部分地基於該運行計數之一電壓上限。
可自該突發起始時至該運行計數處於一第一預定值時將第一電壓上限施加至該命令電壓，且可在該運行計數處於一第二預定值時將一第二電壓上限施加至該命令電壓。該第一預定值可為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區之一末端時的一運行計數。該第二預定值可為該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區之一末端時的一運行計數。該第一預定值可為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區之一末端時的一運行計數，該第二預定值可為該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區之一末端時的一運行計數，且該第一電壓上限可大於該第二電壓上限。
下文參考隨附圖式詳細地描述本發明之其他實施例、特徵及優點，以及各種實施例之結構及操作。
100:光微影系統
105:光學源
150:控制系統
160:光束
169:微影曝光設備
170:晶圓
171:晶圓載物台
172:度量衡系統
173a:空中影像
173b:空中影像
174:遮罩
175:投影光學系統
176:狹縫
177:透鏡
178a:部分
178b:部分
179:分離距離
200:光微影系統
205:光學源
212:主控振盪器
214:放電腔室
216:線窄化模組
216c:線窄化模組
217:電極
217-a:陰極
217-b:陽極
218:輸出耦合器
219:增益介質
220:線中心分析模組
222:光束耦合光學系統
224:種子光束
230:功率放大器
232:光束耦合光學系統
240:放電腔室
241:電極
248:光束轉向光學元件
250:控制系統
251:電子處理器
252:電子儲存器
253:I/O介面
254:光譜特徵控制模組
255_1~255_n:光譜特徵致動系統
256_1~256_n:光學特徵
257:光學系統
258:光譜特徵選擇模組
259:程序程式/配方檔案
260:光束
262:頻寬分析模組
263:光束製備系統
291:反射光柵
292:稜鏡
292a:EAE
293:稜鏡
293a:EAE
294:稜鏡
294a:EAE
295:稜鏡
295a:EAE
300:晶圓曝光信號
305:高位值
307:時間段
310:低位值
315:閘極信號
316:持續時間
320:高位值
325:低位值
330:觸發信號
340:觸發
400:窗口
429:照明器系統
432:物鏡配置
479:曝光場
500:程序
600A:光脈衝
600B:脈衝
601A:光譜
601B:光譜
602A:主波長
602B_1:主波長
602B_2:主波長
701:平均光譜
702_1:第一主波長
702_2:第二主波長
703:光譜分離
873a:第一空中影像
873b:第二空中影像
878a:第一平面
878b:第二平面
879:分離距離
992:側壁角
995:3D半導體組件
996:凹部
997:底面
998:側壁
999:周邊
S510:步驟
S520:步驟
S530:步驟
S540:步驟
S1010:步驟
S1020:步驟
S1030:步驟
S1040:步驟
S1050:步驟
V0:第一電壓臨限值
V1:第二電壓臨限值
V2:第三電壓臨限值
VO:較低值
VU:較高值
圖1A為光微影系統之實施的實例之方塊圖。
圖1B為用於圖1A之光微影系統的光學系統之實施的實例之方塊圖。
圖1C為由圖1A之光微影系統曝光的晶圓之實例的橫截面圖。
圖2A為光微影系統之實施的另一實例之方塊圖。
圖2B為可用於光微影系統中之光譜特徵選擇模組的實施之實例的方塊圖。
圖2C為線窄化模組之實施的實例之方塊圖。
圖3A至圖3C為與光學源中之脈衝及/或脈衝突發之產生相關之資料的標繪圖。
圖4為光微影系統之實施的另一實例之方塊圖。
圖5為用於形成三維半導體組件之程序的實例之流程圖。
圖6A及圖6B各自展示單一光脈衝之光譜的實例。
圖7展示用於單一曝光遍次之平均光譜的實例。
圖8A及圖8B分別展示晶圓之實例的側面及頂部橫截面圖。
圖9A及圖9B分別展示三維半導體組件之實例的側面及頂部橫截面圖。
圖10A為描繪回應於固定振幅顫動電壓之典型EAE載物台之動態的圖表。
圖10B為展示驅動用於產生圖10A中所展示之動態的EAE 載物台的固定振幅顫動電壓之圖表。
圖11為展示在施加最大電壓上限之情況下藉由前饋控制演算法達成之突發的暫態區期間之波長輪廓的圖表。
圖12A為描繪隨脈衝指數而變化的EAE命令電壓之圖表。
圖12B為展示使用圖12A之命令電壓波形來驅動EAE之系統的隨脈衝指數而變化的脈波間隔誤差之圖表。
圖12C為展示使命令電壓波形上之臨限值放寬之系統的隨脈衝指數而變化的脈波間隔誤差之圖表。
圖13A為描繪回應於固定振幅顫動電壓之典型EAE載物台之動態的圖表，其展示暫態區之劃分。
圖13B為展示驅動用於產生圖13A中所展示之動態的EAE載物台的固定振幅顫動電壓之圖表。
圖14為展示隨脈衝計數而變化之臨限電壓的圖。
圖15為展示用於控制隨脈衝計數而變化之臨限電壓的程序之流程圖。
下文參考隨附圖式詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的來呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
現參考圖式描述各種實施例，其中相同參考數字始終用於指代相同元件。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述眾多特定細節以便增進對一或多個實施例之透徹理解。然而，在一些或所有情況下可明顯的 係，可在不採用下文所描述之特定設計細節之情況下實踐下文所描述的任何實施例。在其他情況下，以方塊圖之形式展示熟知結構及裝置以便促進對一或多個實施例之描述。
然而，在更詳細地描述此等實施例之前，有指導性的係描述可實施本發明之實施例之實例環境。在以下之描述中及在申請專利範圍中，可使用術語「向上」、「向下」、「頂部」、「底部」、「豎直」、「水平」及類似術語。除非另外指示，否則此等術語意欲僅展示相對定向且不必展示相對於重力之任何定向。
參考圖1A，光微影系統100包括光學(或光)源105，其將光束160提供至微影曝光設備169，該微影曝光設備處理由晶圓固持器或載物台171收納之晶圓170。光束160為包括在時間上彼此分離之光脈衝之脈衝光束。微影曝光設備169包括投影光學系統175及度量衡系統172，光束160在到達晶圓170之前穿過該投影光學系統。度量衡系統172可包括例如能夠捕捉晶圓170及/或晶圓170處之光束160之影像的攝影機或其他裝置，或能夠捕捉描述光束160之特性(諸如x-y平面中晶圓170處之光束160的強度)之資料的光學偵測器。微影曝光設備169可為液體浸沒系統或乾式系統。光微影系統100亦可包括控制系統150以控制光源105及/或微影曝光設備169。
微電子特徵藉由例如使用光束160使輻射敏感光阻材料層曝光於晶圓170上來形成於晶圓170上。亦參考圖1B，投影光學系統175包括狹縫176、遮罩174及包括透鏡177之投射物鏡。光束160進入光學系統175且照射於狹縫176上，且至少一些光束160穿過狹縫176。在圖1A及圖1B之實例中，狹縫176為矩形且使光束160成形為細長矩形成形光束。在 遮罩174上形成圖案，且該圖案判定成形光束之哪些部分由遮罩174透射及哪些由遮罩174阻擋。圖案之設計藉由待形成於晶圓170上之特定微電子電路設計來判定。
成形光束與遮罩174相互作用。由遮罩174透射之成形光束之部分穿過投影透鏡177(且可由該投影透鏡聚焦)且曝光晶圓170。由遮罩174透射之成形光束之部分在晶圓170中在x-y平面中形成空中影像。空中影像為由在與遮罩174相互作用之後到達晶圓170之光形成的強度圖案。空中影像在晶圓170處，且大體上在x-y平面中延伸。
系統100能夠在單一曝光遍次期間形成複數個空中影像，其中空中影像中之各者在晶圓170中沿著z軸處於空間上不同之位置。亦參考圖1C，其展示y-z平面中之晶圓170之橫截面圖，投影光學系統175在單一曝光遍次中沿著z軸在不同平面處形成兩個空中影像173a、173b。如下文更詳細地論述，空中影像173a、173b中之各者由具有不同主波長之光形成。
空中影像沿著z軸之位置取決於光學系統175之特性(包括投影透鏡177及遮罩174)，及光束160之波長。透鏡177之聚焦位置取決於入射於透鏡177之光的波長。因此，變化或不同地控制光束160之波長允許控制空中影像之位置。藉由在單一曝光遍次期間提供光之具有不同主波長之脈衝，可在無需使光學系統175(或光學系統175之任何組件)及晶圓170沿著z軸相對於彼此移動的情況下在單一曝光遍次中形成各自處於沿著z軸之不同位置的複數個(兩個或更多個)空中影像。
在圖1A的實例中，藉由投影透鏡177將穿過遮罩174之光聚焦至焦平面。投影透鏡177之焦平面位於投影透鏡177與晶圓載物台171 之間，其中焦平面沿著z軸之位置取決於光學系統175之屬性及光束160之波長。空中影像173a、173b由具有不同波長之光形成，因此，空中影像173a、173b處於晶圓170中之不同位置。空中影像173a、173b沿著z軸彼此分離一分離距離179。分離距離179取決於形成空中影像173a之光的波長與形成空中影像173b之光的波長之間的差。
分離距離179係由於能夠控制在曝光遍次期間穿過遮罩174之脈衝中的主波長而形成。此外，在同一曝光遍次期間，空中影像173a及173b皆在晶圓170處呈現。換言之，系統100並不需要在第一曝光遍次中形成空中影像173a且在第二後續曝光遍次中形成空中影像173b。
第一空中影像173a中之光在部分178a處與晶圓相互作用，且第二空中影像173b中之光在部分178b處與晶圓相互作用。此等相互作用可在晶圓170上形成電子特徵或其他物理特性，諸如開口或孔洞。由於空中影像173a、173b處於沿著z軸之不同平面，因此空中影像173a、173b可用於在晶圓170上形成三維特徵。舉例而言，空中影像173a可用於形成周邊區，且空中影像173b可用於形成處於沿著z軸之不同位置處的溝道、溝渠或凹部。由此，本文中所論述之技術可用於形成三維半導體組件，諸如三維NAND快閃記憶體組件。
在論述與在單一曝光遍次中形成多個空中影像相關之額外細節之前，關於圖2A至圖2C、圖3A至圖3C及圖4論述光源105及光微影系統100之實例實施。
參見圖2A，展示光微影系統200之方塊圖。系統200為系統100(圖1A)之實施的實例。舉例而言，在光微影系統200中，光學源205用作光學源105(圖1A)。光學源205產生提供至微影曝光設備169之脈衝光 束260。光學源205可為例如輸出脈衝光束260(其可為雷射光束)之準分子光學源。隨著脈衝光束260進入微影曝光設備169，其經引導經過投影光學系統175且投影於晶圓170上。以此方式，將一或多個微電子特徵圖案化至晶圓170上之光阻上，且在後續程序步驟之前顯影及清潔該晶圓，且重複該程序。光微影系統200亦包括控制系統250，其在圖2A之實例中連接至光學源205之組件以及連接至微影曝光設備169以控制系統200之各種操作。控制系統250為圖1A之控制系統250之實施的實例。
在圖2A中所展示之實例中，光學源205為二級雷射系統，其包括將種子光束224提供至功率放大器(PA)230之主控振盪器(MO)212。可將MO 212及PA 230視為光學源205之子系統，或為光學源205之一部分的系統。功率放大器230自主控振盪器212接收種子光束224且放大種子光束224以產生光束260，以供用於微影曝光設備169中。舉例而言，主控振盪器212可發射脈衝種子光束，其具有大致1毫焦耳(mJ)每脈衝之種子脈衝能量，且此等種子脈衝可藉由功率放大器230放大至約10至15mJ。
主控振盪器212包括放電腔室214，其具有兩個細長電極217、作為混合氣體之增益介質219及用於使氣體在電極217之間循環的風扇。諧振器形成於放電腔室214之一側上之線窄化模組216與放電腔室214之第二側上之輸出耦合器218之間。線窄化模組216可包括繞射光學器件，諸如精細地調諧放電腔室214之光譜輸出的光柵。圖2B及圖2C提供關於線窄化模組216之額外細節。
圖2B為包括線窄化模組216之一或多個例子的光譜特徵選擇模組258之實施之實例的方塊圖。光譜特徵選擇模組258耦合至在光學源205中傳播之光。在一些實施中(如圖2B中所展示)，光譜特徵選擇模組 258自主控振盪器212之腔室214接收光，以允許在主控振盪器212內對諸如波長及頻寬的光譜特徵進行精細調諧。
光譜特徵選擇模組258可包括控制模組，諸如包括呈韌體與軟體之任何組合的電子設備形式之光譜特徵控制模組254。控制模組254連接至一或多個致動系統，諸如光譜特徵致動系統255_1至255_n。致動系統255_1至255_n中之各者可包括連接至光學系統257之各別光學特徵256_1至256_n的一或多個致動器。光學特徵256_1至256_n經組態以調整所產生之光束260的特定特性，以藉此調整光束260之光譜特徵。控制模組254自控制系統250接收控制信號，控制信號包括操作或控制致動系統255_1至255_n中之一或多者的特定命令。致動系統255_1至255_n可經選擇及設計為在一起工作，亦即串聯，或致動系統255_1至255_n可經組態以單獨地工作。此外，各致動系統255_1至255_n可經最佳化以對特定干擾類別作出回應。
各光學特徵256_1至256_n以光學方式耦合至由光學源105產生之光束260。光學系統257可實施為諸如圖2C中所展示之線窄化模組216c。線窄化模組包括色散光學元件(諸如反射光柵291)及折射光學元件(諸如稜鏡292、293、294、295)作為光學特徵256_1至256_n。稜鏡292、293、294、295中之一或多者可為可旋轉的。此線窄化模組之實例可見於2012年3月27日發佈之標題為「System Method and Apparatus for Selecting and Controlling Light Source Bandwidth」之美國專利第8,144,739號中('739專利)。在'739專利中，描述線窄化模組，其包括光束擴展器(包括一或多個稜鏡292、293、294、295)及色散元件，諸如光柵291。
本文中所引用之所有專利申請案、專利及經印刷公開案均以全文引用之方式併入本文中，除任何定義、主題免責聲明或否認以外且除所併入材料與本文中之明確揭示內容不一致之情況以外，在此情況下以本發明中之語言為準。
致動系統255_1至255_n之致動器中之各者為用於移動或控制光學系統257之各別光學特徵256_1至256_n的EAE。致動器自模組254接收能量，且將彼能量轉換成賦予至光學系統257之光學特徵256_1至256_n的某種運動。舉例而言，在'306申請中，描述致動系統，諸如力裝置(將力施加至光柵區)及用於旋轉光束擴展器之稜鏡中之一或多者的旋轉載物台。
用於諸如稜鏡292、293、294及295中之一或多者之光學特徵的各別致動系統在圖2C中分別由EAE 292a、293a、294a及295a表示。亦可存在鏡面，且使鏡面旋轉以改變光柵291上之光束之入射角，且因此改變發射光之主波長。共同要素係存在在電壓命令信號之命令下引起運動之EAE。因此，大體而言，線窄化模組包括一或多個光學元件，其經旋轉以改變離開模組之光的主波長。在稱為顫動之程序中，此等EAE必須能夠使光學元件在兩個位置(通常兩個角度位置)之間極快速地移動。
返回至圖2A，主控振盪器212亦包括自輸出耦合器218接收輸出光束之線中心分析模組220，及按需要修正輸出光束之大小或形狀以形成種子光束224的光束耦合光學系統222。線中心分析模組220為可用於量測或監視種子光束224之波長的量測系統。線中心分析模組220可置放於光學源205中之其他位置處，或其可置放於光學源205之輸出端處。
用於放電腔室214中之混合氣體可為適用於在應用所需之 波長及頻寬下產生光束的任何氣體。對於準分子源，除作為緩衝氣體之氦氣及/或氖氣之外，氣體混合物可含有諸如例如氬氣或氪氣之惰性氣體(稀有氣體)、諸如例如氟或氯之鹵素及微量的氙。氣體混合物之特定實例包括在約193nm之波長下發射光的氟化氬(ArF)、在約248nm之波長下發射光的氟化氪(KrF)，或在約351nm之波長下發射光的氯化氙(XeCl)。藉由將電壓施加至細長電極217，在高電壓放電中用短(例如，奈秒)電流脈衝泵浦準分子增益介質(氣體混合物)。
功率放大器230包括光束耦合光學系統232，其自主控振盪器212接收種子光束224且將光束引導穿過放電腔室240，且引導至光束轉向光學元件248，該光束轉向光學元件修改或改變種子光束224之方向以使得將該種子光束發送回至放電腔室240。放電腔室240包括一對細長電極241、作為混合氣體之增益介質及用於使混合氣體在電極241之間循環的風扇。
將輸出光束260引導穿過頻寬分析模組262，其中可量測光束260之各種參數(諸如頻寬或波長)。亦可將輸出光束260引導穿過光束製備系統263。光束製備系統263可包括例如脈衝伸展器，其中，輸出光束260之脈衝中之各者在時間上(例如在光延遲單元中)伸展以調整照射於微影裝置169上之光束的效能屬性。光束製備系統263亦可包括能夠作用於光束260之其他組件，諸如例如反射及/或折射光學元件(諸如例如透鏡及鏡面)、濾光器，及光學光圈(包括自動快門)。
光微影系統200亦包括控制系統250。在圖2A中所展示之實施中，控制系統250連接至光學源205之各種組件。舉例而言，控制系統250可藉由將一或多個觸發信號發送至光學源205來控制光學源205何時 發射光脈衝或包括一或多個光脈衝之光脈衝突發。控制系統250亦連接至微影曝光設備169。因此，控制系統250亦可控制微影曝光設備169之各種態樣。舉例而言，控制系統250可控制晶圓170之曝光，且因此可用於控制如何將電子特徵印刷於晶圓170上。在一些實施中，控制系統250可藉由控制狹縫176在x-y平面(圖1B)中之運動來控制晶圓170之掃描。此外，控制系統250可與度量衡系統172及/或光學系統175交換資料。
微影曝光設備169亦可包括例如溫度控制裝置(諸如空氣調節裝置及/或加熱裝置)，及/或用於各種電組件之電源供應器。控制系統250亦可控制此等組件。在一些實施中，控制系統250實施為包括多於一個子控制系統，且至少一個子控制系統(微影控制器)專用於控制微影曝光設備169之態樣。在此等實施中，控制系統250可用於作為使用微影控制器之替代或補充而控制微影曝光設備169之態樣。
控制系統250包括電子處理器251、電子儲存器252及I/O介面253。電子處理器251包括適合於執行電腦程式之一或多個處理器，諸如通用或專用微處理器，及具有任何種類之數位電腦的任一或多個處理器。通常，電子處理器自唯讀記憶體、隨機存取記憶體或其兩者接收指令及資料。電子處理器251可為任何類型之電子處理器。
電子儲存器252可為諸如RAM之揮發性記憶體，或非揮發性記憶體。在一些實施中，電子儲存器252包括非揮發性及揮發性部分或組件。電子儲存器252可儲存用於控制系統250之操作、控制系統250之組件及/或由控制系統250控制之系統的資料及資訊。可將資訊儲存於例如查找表或資料庫中。舉例而言，電子儲存器252可儲存指示光束260在不同操作條件及效能情境下之不同屬性之值的資料。
此外，電子儲存器252可儲存指示在使用期間光束260之參數的不同配方或程序程式259。舉例而言，電子儲存器252可能儲存指示具體曝光遍次中光束260中之各脈衝之波長的配方。配方可指示不同曝光遍次之不同波長。下文論述之波長控制技術可在逐脈衝基礎上應用。換言之，可針對曝光遍次中之各個別脈衝控制波長含量，以促進在沿著z軸之所要位置處形成空中影像。
電子儲存器252亦可儲存指令(可能以電腦程式之形式)，其在執行時使得處理器251與控制系統250、光學系統205及/或微影曝光設備169中之組件通信。
I/O介面253為允許控制系統250自操作者、光學系統205、微影曝光設備169、光學系統205及/或微影曝光設備169內之任何組件或系統，及/或在另一電子裝置上運行之自動程序接收資料及信號，及/或向該等實體提供資料及信號的任何種類之電子介面。舉例而言，I/O介面253可包括視覺顯示器、鍵盤及通信介面中之一或多者。
光束260(及光束160)為脈衝光束，且可包括在時間上彼此分離之一或多個脈衝突發。各突發可包括一或多個光脈衝。在一些實施中，一突發包括數百個脈衝，例如100至400個脈衝。圖3A至圖3C提供光學源205中之脈衝及突發之產生的概觀。圖3A展示晶圓曝光信號300隨時間而變化之振幅，圖3B展示閘極信號315隨時間而變化之振幅，且圖3C展示觸發信號隨時間而變化之振幅。
控制系統250可經組態以將晶圓曝光信號300發送至光學源205以控制光學源205產生光束260。在圖3A中所展示之實例中，晶圓曝光信號300在時間段307具有高位值305(例如1)，在該時間段期間光學源205 產生光脈衝突發。晶圓曝光信號300另外在晶圓170不被曝光時具有低位值310(例如0)。
參考圖3B，光束260為脈衝光束，且光束260包括脈衝突發。控制系統250亦藉由將閘極信號315發送至光學源205來控制脈衝突發之持續時間及頻率。閘極信號315在脈衝突發期間具有高位值320(例如，1)，且在連續突發之間的時間期間具有低位值325(例如，0)。在所展示之實例中，閘極信號315具有高位值時的持續時間亦為突發之持續時間316。該等突發在時間上以突發間時間間隔分離。在突發間時間間隔期間，微影曝光設備169可將下一晶粒定位於晶圓170上以供曝光。
參考圖3C，控制系統250亦使用觸發信號330來控制各突發內之脈衝的重複率。觸發信號330包括觸發340，將該等觸發提供至光學源205以使光學源205產生光脈衝。每當產生脈衝時，控制系統250可將觸發340發送至源205。因此，由光學源205產生之脈衝的重複率(兩個連續脈衝之間的時間)可藉由觸發信號330設定。
如上文所論述，當藉由將電壓施加至電極217來泵浦增益介質219時，增益介質219發射光。當電壓以脈衝形式施加至電極217時，自介質219發射的光亦經脈衝。因此，藉由電壓被施加至電極217時的速率來判定脈衝光束260之重複率，其中每次施加電壓產生一光脈衝。光脈衝傳播經過增益介質219且離開腔室214，經過輸出耦合器218。因此，藉由將電壓週期性地重複施加至電極217來產生脈衝串。觸發信號330例如可用於控制將電壓施加至電極217及脈衝之重複率，對於大部分應用而言，該等脈衝之重複率可在約500與6,000Hz之間的範圍內。在一些實施中，重複率可大於6,000Hz，且可為例如12,000Hz或更大。
亦可使用來自控制系統250之信號來分別控制主控振盪器212及功率放大器230內之電極217、241，以用於控制主控振盪器212及功率放大器230之各別脈衝能量，且因此控制光束260之能量。提供至電極217之信號與提供至電極241之信號之間可存在延遲。延遲量可能影響光束260之屬性，諸如脈衝光束260中之相干性的量。
脈衝光束260可具有在數十瓦特範圍內，例如約50W至約130W之平均輸出功率。輸出端處之光束260之輻照度(亦即，每單位面積平均功率)可在60W/cm2至80W/cm2之範圍內。
亦參考圖4，晶圓170由光束260輻照。微影曝光設備169包括光學系統175(圖1A及圖1B)。在圖4之實例中，光學系統175(未展示)包括照明器系統429，其包括物鏡配置432。物鏡配置432包括投影透鏡177(圖1B)，且使得自遮罩174至晶圓170上之光阻能夠發生影像傳送。照明器系統429調節光束260照射於遮罩174上之角度的範圍。照明器系統429亦可跨遮罩174使光束260在x-y平面中之強度分佈均勻化(使強度分佈均一)。
在一些實施中，浸沒介質可經供應以覆蓋晶圓170。浸沒介質可為用於液體浸沒微影之液體(諸如水)。在微影係乾式系統之其他實施中，浸沒介質可為氣體，諸如乾氮氣、乾空氣或乾淨空氣。在其他實施中，晶圓170可在壓力控環境(諸如真空或部分真空)內曝光。
在曝光遍次期間，光束260之複數個N個脈衝照射晶圓170之相同區域。N可為任何大於一之任何整數。照射相同區域的光束110之脈衝的數目N可稱為曝光窗口或曝光遍次400。窗口400之大小可由狹縫176控制。舉例而言，狹縫176可包括複數個可移動葉片，使得葉片在一 個組態中形成孔口，且在另一組態中閉合該孔口。藉由配置狹縫176之葉片來形成特定大小之孔口，亦可控制窗口400之大小。
N個脈衝亦判定用於曝光遍次之照明劑量。照明劑量為在曝光遍次期間傳遞至晶圓的光學能量之量。因此，N個脈衝之屬性，諸如各脈衝中之光學能量，判定照明劑量。此外，且如下文更詳細地論述，N個脈衝亦可用於判定空中影像173a、173b中之各者中之光的量。特定言之，配方可能指定在N個脈衝中，某一數目個脈衝具有形成空中影像173a之第一主波長，且某一數目個脈衝具有形成空中影像173b之第二主波長。將具有彼此不同之波長的此等脈衝可例如以脈衝間或以某一其他方式(亦即，以脈衝之交替群組)穿插。
另外，狹縫176及/或遮罩174可在x-y平面中在掃描方向上移動，使得僅晶圓170之一部分在給定時間下或在特定曝光掃描(或曝光遍次)期間曝光。由光束160曝光的晶圓170上區域之大小係藉由在非掃描方向上的葉片之間的距離及在掃描方向上之掃描的長度(距離)來判定。在一些實施中，N之值為幾十，例如，晶圓上之各點在相對於彼點掃描狹縫期間可接收來自10至100個連續脈衝之光。在其他實施中，N之值大於100個脈衝，例如自100至500個脈衝。晶圓170之曝光場479係晶圓170在微影曝光設備169內的曝光狹縫或窗口的一個掃描中被曝光之物理區域。
將晶圓載物台171、遮罩174及物鏡配置432固定至相關聯致動系統，藉此形成掃描配置。在掃描配置中，遮罩174、物鏡配置432及晶圓170中之一或多者(經由載物台171)可能在x-y平面中相對於彼此移動。然而，除晶圓載物台171、遮罩174及物鏡配置432之間的附帶相對操作運動以外，此等元件在曝光遍次或曝光遍次期間不沿著z軸相對於彼此 移動。
參考圖5，展示程序500之流程圖。程序500為用於形成三維半導體組件或此組件之一部分的程序之實例。可使用光微影系統100或200來執行程序500。關於圖2A中所展示之系統200論述程序500。亦關於圖6A至圖10B論述程序500。
在步驟S510中，朝向遮罩174引導光束260。光束260為包括複數個脈衝之脈衝光束，其中之各者在時間上彼此分離，諸如圖3C中所展示。圖6A及圖6B展示作為光束260之一部分的單一脈衝之光譜的實例。光束260中之其他脈衝可具有不同光譜。
參考圖6A，展示光脈衝600A之光譜601A。光脈衝600A在波長帶內具有非零強度。波長帶亦可稱為脈衝600A之頻寬。
圖6A中所展示之資訊為脈衝600A之瞬時光譜601A(或發射光譜)。光譜601A含有關於光束260之脈衝的光學能量或功率遍及不同波長(或頻率)如何分佈的資訊。以圖式之形式來描繪光譜601A，其中依據波長或光學頻率來標繪光譜強度(未必具有絕對校準)。光譜601A可稱為光束260之脈衝的光譜形狀或強度光譜。脈衝600A具有主波長602A，其在圖6A之實例中為峰值強度。儘管光束260之脈衝及由光束260之脈衝形成的空中影像之論述參考脈衝之主波長，但脈衝包括除主波長外之波長，且脈衝具有有限頻寬，其可由一度量表徵。舉例而言，光譜601A形狀之最大峰值強度之分率(X)處之光譜的全寬(稱作FWXM)可用於表徵光束頻寬。作為另一實例，含有經積分光譜強度(稱作EY)之分率(Y)的光譜之寬度可用於表徵光束頻寬。
脈衝600A展示為可在光束260中之脈衝的實例。
當脈衝600A用於曝光晶圓120之一部分時，脈衝中之光形成空中影像。空中影像在z方向上之位置(圖1C及圖4)係藉由主波長602A之值來判定。光束260中之不同脈衝可具有不同主波長。舉例而言，為了在單一曝光遍次期間產生兩個空中影像，光束260之脈衝中之一些具有一個主波長(第一主波長)，且光束260之其他脈衝具有另一主波長(第二主波長)。第一及第二主波長為不同波長。第一與第二主波長之間的波長差可稱為光譜分離。儘管光束260中之各種脈衝的波長可能不同，但脈衝之光譜形狀可為相同的。
光源205可在突發間(burst-to-burst)、脈衝間或脈衝內(intrapulse)基礎上顫動或切換第一與第二主波長之間的主波長。對於脈衝間情況，各脈衝具有與在時間上緊接在脈衝之前或之後的脈衝不同的主波長。在此等實施中，假定光束260中之所有脈衝具有相同強度，則以此方式分佈第一及第二主波長在z方向上的不同位置處產生具有相同強度的兩個空中影像。
在一些實施中，脈衝之某一部分(例如33%)具有第一主波長，且其餘部分(在此實例中為67%)具有第二主波長。在此等實施中，假定光束260中之所有脈衝具有相同強度，則兩個空中影像形成為不同強度。由具有第一主波長之脈衝形成的空中影像具有由具有第二主波長之脈衝形成的空中影像之強度的大約一半。以此方式，可藉由控制具有第一主波長之N個脈衝的部分及具有第二主波長之N個脈衝的部分來控制沿著z軸提供至晶圓170中之特定位置的劑量。
可在儲存於電子儲存器252(參看圖2A)上的配方檔案259中指定具有用於曝光遍次之特定主波長的脈衝部分。配方檔案259指定用 於曝光遍次之各種主波長的比率。配方檔案259亦可限定其他曝光遍次之比率，使得不同比率可用於其他曝光遍次，且可在逐場基礎上調整或控制空中影像。
參考圖6B，展示脈衝600B之光譜601B。脈衝600B為光束260之脈衝的另一實例。脈衝600B之光譜601B具有與光譜601A不同的形狀。特定而言，光譜601B具有對應於脈衝600B之兩個主波長602B_1及602B_2的兩個峰值。脈衝600B為光束260之一部分。當脈衝600B用於曝光晶圓120之一部分時，脈衝中之光在晶圓上沿著z軸在不同位置處形成兩個空中影像。空中影像之位置係藉由主波長602B_1及602B_2之波長來判定。
圖6A及圖6B中所展示之脈衝可由能夠形成此等脈衝之任何硬體形成。舉例而言，可使用類似於圖2C之線窄化模組216C的線窄化模組來形成脈衝(諸如脈衝600A)之脈衝串。由光柵291繞射之光的波長取決於入射於光柵上之光的角度。用以改變與光柵291相互作用之光的入射角之機構可與此線窄化模組一起使用，以產生具有N個脈衝之脈衝串以用於曝光遍次，其中N個脈衝中之至少一者具有不同於N個脈衝中之另一脈衝之主波長的主波長。舉例而言，稜鏡292、293、294、295中之一者可旋轉以在逐脈衝基礎上改變入射於光柵291上之光的角度。在一些實施中，線窄化模組包括鏡面，其處於光束260之路徑中且可移動以改變入射於光柵291上之光的角度。舉例而言，在2001年2月20日發佈之標題為「Narrow Band Laser with Fine Wavelength Control」之美國專利第6,192,064號中論述此實施之實例。
再次參考圖5，在步驟S520中，在單一曝光遍次期間，使 一組光脈衝朝向晶圓170穿過遮罩174。如上文所論述，在曝光遍次期間，可將N個光脈衝提供至晶圓170。N個光脈衝可為光束260中之連續光脈衝。在曝光遍次中，晶圓170之已曝光部分看到N個脈衝中之各者的平均值。因此，若N個脈衝之一部分具有第一主波長，且N個脈衝之其餘部分具有第二主波長，則晶圓170處之平均光譜將為包括第一主波長處之峰值及第二主波長處之峰值的光譜。類似地，若N個脈衝之全部或一些個別脈衝具有多於一個主波長，則彼等主波長可在平均光譜中形成峰值。圖7展示晶圓170處之平均光譜701之實例。平均光譜701包括第一主波長702_1及第二主波長702_2。在圖7之實例中，第一主波長702_1及第二主波長702_2藉由光譜分離703分離，然而，亦可考慮其他組合。光譜分離703使得第一主波長702_1及第二主波長702_2不同，且平均光譜701包括在波長702_1與702_2之間的強度極小或無強度的光譜區。
在步驟S530中，基於平均光譜在晶圓170處形成兩個或更多個空中影像，例如基於第一主波長之第一空中影像及基於第二主波長之第二空中影像。繼續平均光譜701之實例，且亦參考圖8A，基於N個脈衝在單一曝光遍次中形成兩個空中影像873a及873b。N個脈衝包括具有第一主波長702_1之脈衝及具有第二主波長702_2之脈衝。具有第一主波長702_1之脈衝形成第一空中影像873a，且具有第二主波長702_2之脈衝形成第二空中影像873b。空中影像873a形成於第一平面878a處，且空中影像873b形成於第二平面878b處。平面878a及878b垂直於晶圓170處的光束260之傳播方向。平面878a及878b沿著z方向分離一分離距離879。
對於具有單一主波長的平均光譜，分離距離879大於微影設備169之聚焦深度。聚焦深度可針對劑量值(提供至晶圓之光學能量的 量)定義為沿著z方向之聚焦範圍，在該劑量值下提供在應用於晶圓170之程序的特徵大小之可接受範圍內的特徵大小。程序500能夠藉由在單一曝光遍次期間在晶圓170處提供多於一個不同空中影像來增大微影曝光設備169之聚焦深度。此係因為複數個空中影像皆能夠在z方向不同位置處曝光晶圓，其特徵在特徵大小之可接受範圍內。換言之，程序500能夠在單一曝光遍次期間向微影曝光設備169提供更大範圍之聚焦深度。
如上文所論述，微影曝光設備169之操作者可藉由配方檔案259控制曝光程序之不同參數。在一些實施中，微影曝光設備169之操作者可自模擬程式接收資訊，且此資訊可用於程式化或以其他方式指定配方檔案259之參數。舉例而言，微影曝光設備169之操作者可知曉即將到來之批次並不需要如先前曝光批次那麼多的聚焦深度。在此實例中，操作者可能限定模擬程式之聚焦深度及劑量變化，且模擬程式返回光譜分離703之值以實現所要參數。操作者接著可藉由經由I/O介面253程式化配方檔案259來指定即將到來之批次的光譜分離703之值。在一些實施中，操作者可使用模擬來判定特定曝光遍次是否需要更大聚焦深度(諸如可能藉由在不同平面處用複數個空中影像曝光晶圓170)。在不需要更大聚焦深度來形成半導體組件之特定部分的情況下，可結構化配方檔案259，使得例如用於形成半導體組件之彼特定部分的曝光遍次具有包括單一主波長之平均光譜。
此外，操作者及/或模擬器可接收如藉由度量衡系統172或藉由另一感測器所量測的關於形成之三維組件的資訊。舉例而言，度量衡系統172可提供與所形成之3D半導體組件的側壁角相關的資料，且該資料可用於程式化配方檔案259中之參數以用於後續曝光遍次。
圖8B展示在平面878a處在x-y平面中之空中影像873a(見圖8A中之頁面)。空中影像873a及873b大體上為形成於x-y平面中的二維強度圖案。強度圖案之性質取決於遮罩174之特性。第一平面878a及第二平面878b為晶圓170之部分。如圖8B中所繪示，第一平面878a可僅為整個晶圓170之小部分。
分離距離879之值取決於光譜分離703且取決於光學系統275之屬性。舉例而言，分離距離879之值可能取決於光學系統275中之透鏡及其他光學元件的焦距、像差及其他屬性。對於具有色像差C之掃描儀透鏡，可自等式1判定分離距離879：AD=C *△λ 等式(1)，其中AD為以奈米(nm)為單位之分離距離879，C為色像差(定義為焦平面在傳播方向上針對波長改變而移動之距離)，且△λ為以皮米為單位之光譜分離873。
此外，對於某一類型的曝光設備169的特定個例，由於製造及安裝過程中之變化及/或終端使用者作出的修改，可需要不同主波長以實現所要分離距離879。如上文結合圖2A所描述，可將配方或程序控制程式檔案259儲存於控制系統250之電子儲存器252上。配方259檔案可經修改或程式化，以對於特定曝光設備或一種類型之曝光設備而定製。在製造微影系統200時可程式化配方檔案259，及/或配方檔案259可由終端使用者或熟習系統200之效能的其他操作者經由例如I/O介面253程式化。
配方檔案259亦可對於用於曝光晶圓170之不同區域的不同曝光遍次指定不同分離距離879。另外或替代地，配方檔案259可在每批次或每層基礎上或在每晶圓基礎上指定分離距離879。批次或層為在相同 標稱條件下由相同曝光設備處理的晶圓群組。配方檔案259亦允許指定與空中影像873a、873b相關之其他參數，諸如由各影像提供之劑量。舉例而言，配方檔案259可指定具有第一主波長702_1之N個脈衝中之脈衝的數目與具有第二主波長702_2之脈衝的數目的比率。亦可在每場、每批次(或每層)及/或每晶圓基礎上指定此等其他參數。
此外，配方檔案259可限定一些層不藉由第一主波長702_1及第二主波長702_2曝光，且替代地藉由具有包括單一主波長之光譜的脈衝曝光。舉例而言，當應形成平面半導體組件，而非三維半導體組件時，可使用此光譜。I/O介面253允許終端使用者及/或製造者程式化或產生配方以限定主波長之數目，包括例如對於特定層或批次使用單一主波長的情形。
另外，雖然上文實例論述具有兩個主波長之平均光譜701，但在其他實例中，平均光譜701可具有多於兩個主波長(例如三個、四個或五個主波長)，其中之各者藉由光譜分離與最接近的其他主波長分離。I/O介面253允許終端使用者及/或製造者程式化或產生配方以指定此等參數。
在步驟S540中，形成三維(3D)半導體組件。圖9A展示3D半導體組件995之實例的橫截面圖。圖9B展示在第一平面878a處在x-y平面中之晶圓170及組件995。3D半導體組件995可為完整組件或為較大組件之一部分。3D半導體組件995可為具有未全部形成於晶圓170中之一個z位置處的特徵的任何類型之半導體組件。舉例而言，3D半導體組件可為包括沿著z軸延伸的凹口或開口的裝置。3D半導體組件可用於任何類型之電子應用。舉例而言，3D半導體組件可為3D NAND快閃記憶體組件的全部 或部分。3D NAND快閃記憶體為其中記憶單元沿著z軸分層堆疊的記憶體。
在圖9A之實例中，3D半導體組件995包括形成於周邊999中之凹部996。凹部996包括底面997及側壁998，該側壁大體上在周邊999與底面997之間沿著z軸延伸。底面997係藉由利用第二空中影像873b(圖8A)中之光曝光平面878b處的光阻來形成。周邊999上之特徵係使用第一空中影像873a(圖8A)中之光來形成。
使用程序500亦可能產生等於90°或相較於其他程序可能產生之側壁角更接近於90°的側壁角992。側壁角992為底面997與側壁998之間的角。若側壁998在x-z平面中延伸且底面在x-y平面中延伸，則側壁角992為90°，且在此實例中可被視為豎直。豎直側壁角為合乎需要的，此係因為例如此可允許3D半導體組件中之更明確定義之特徵。程序500實現等於或接近於90°之側壁角992，此係因為第一空中影像873a及第二空中影像873b之位置(分別為第一平面878a及第二平面878b)為在晶圓170之不同部分處的單獨影像。在單一曝光遍次中形成單獨空中影像允許改良影像中之各者之品質，從而產生相比於藉由較低品質之單一空間形成之特徵更豎直地定向的更確定之特徵。
如所描述，用以產生經豎直移位影像之系統的一個實施涉及使用具有第一波長之一些脈衝及具有第二波長之其他脈衝。第一波長脈衝及第二波長脈衝可以突發間或脈衝間，或以在各組中具有各種數目比之交替組穿插。波長係藉由致動光學系統內部(例如線窄化模組中)之EAE而變化，其中EAE判定光自雷射空腔至繞射光柵上之入射角。舉例而言，為了達成不同頻率之交替脈衝，EAE載物台以高速自一個角度位置來回振盪 至之另一角度位置(顫動)。
圖10A描繪回應於固定振幅顫動電壓之典型EAE載物台的動態(角度對時間)。用於達成動態回應之輸入電壓輪廓(EAE電壓對時間)展示於圖10B中。如可所見，在突發開始時，EAE載物台動態展現在約35至40個脈衝之後穩定下來的初始暫態區。在此暫態區中之操作期間，載物台角位移歸因於機械慣性而經過初始下衝區(電壓導致過少運動)，隨後經過過衝區(電壓導致過多運動)，之後在穩態區中之操作中穩定下來。
為了縮短此突發暫態之持續時間且更快速地達成波長穩定性，可藉由產生仿真EAE暫態動態之反向行為的暫態電壓頻率組(bin)來實施前饋方案。因此，在暫態區中之不同脈衝處達成固定波長峰值分離所需的峰間(peak-to-peak)電壓根據EAE之動態行為而變化。在突發之前幾個脈衝期間需要大電壓尖峰來補償暫態區中之初始下衝子區。所需電壓振幅在暫態區之後一部分(過衝子區)期間顯著降低，在此期間反向補償過衝之趨勢。通常，在暫態區中，施加單一電壓上限以防止過衝。
圖11展示藉由施加如剛才所描述之命令電壓而在突發之暫態區中達成的波長輪廓(波長誤差對脈衝指數)。在前幾個脈衝期間，命令電壓在最大臨限值處變得飽和，此不利地影響彼等脈衝之波長峰值分離效能。
大波長顫動需要EAE產生實質上位移。此可藉由在高電壓下運行EAE或藉由使EAE更接近於其機械共振運行來達成。在共振驅動系統中，可靠度之風險較大，此係因為電壓之較小增加可容易地機械過驅動EAE載物台且對EAE造成物理損壞。
使用最大臨限值上限來防止機械過驅動EAE載物台以便降 低可靠度風險。電壓上限限制電壓信號之量值或最大值。在各種實施中，取決於正調節之信號的形式，可提供上限作為電壓上限值或數位上限值。習知地，僅設定兩個最大臨限值，一個臨限值用於暫態區且一個臨限值用於穩態區。
如上文所描述，為了在暫態區中達成波長穩定性，所需電壓顫動振幅在下衝子區與過衝子區之間顯著變化。此在判定暫態區中之電壓上限之固有值時施加權衡。一方面，將此上限設定為較高值會在異常操作條件下對EAE載物台產生較高損壞風險。另一方面，將該上限設定為較低值減小下衝子區(例如，各突發之前4至5個脈衝)期間之控制可撓性且影響閉合迴路波長效能，如圖12A及圖12B中所描繪，該等圖式展示測試案例之EAE電壓命令輪廓及狹縫平均(沿著狹縫之各空間像素的經擬合質心波長之平均值)峰值分離誤差，其中選擇電壓臨限值以滿足EAE載物台之可靠度要求。如可所見，當將電壓上限設定為僅在過衝區中之操作期間符合可靠度要求時，峰值分離效能在突發暫態期間受到不利影響。
另一方面，當放寬電壓臨限值(亦即，將其設定為較高位準)時，峰值分離效能並未受到不利影響且存在顯著的光束品質裕度(亦即，可撓性)。此展示於圖12C中，該圖式為測試案例之狹縫平均峰值分離誤差，其中針對整個暫態區放寬電壓臨限值。然而，針對整個暫態區放寬電壓臨限值會損害EAE載物台可靠度。
換言之，若在整個暫態區之整個持續時間中施加電壓上限之單一值，則通常必須將其設定為折衷值以使得電壓命令在初始下衝子區期間變得飽和。否則，過驅動及損壞EAE載物台之風險在過衝區中過大。然而，將電壓上限設定在此折衷位準處對波長峰值分離誤差具有負面影 響。舉例而言，在突發暫態期間可存在長(例如，幾個脈衝至幾十個脈衝)尾部。儘管歸因於與突發中之脈衝的總數目相比具有少量脈衝，此尾部對晶圓直方圖效能之影響較不顯著，但此波長峰值分離誤差仍然可產生可避免的光束品質事件(例如，光脈衝具有超出效能參數之所要範圍或在效能參數之可接受範圍外之特性的事件)。因此，將電壓上限設定在此折衷位準處迫使在可靠度與效能之間進行權衡。
為了避免必須作出此折衷，根據一實施例之態樣，代替在整個暫態區之持續時間中施加單一最大電壓臨限值，在暫態區之不同子區期間施加不同最大電壓臨限值。在一個態樣中，使用多個，例如兩個不同電壓臨限值，一個用於下衝子區且一個用於過衝子區，如圖13A及圖13B中所展示。此為非限制性實例，且顯而易見可使用超過兩個不同子區，甚至在突發暫態(約前四十個脈衝)區期間為個別脈衝設定單獨臨限值。舉例而言，如圖13B中所展示，在下衝區(其中機械過驅動之風險極低)期間，可將電壓上限設定為較高值VU以允許較高電壓擺動且促進較佳波長峰值分離效能。另一方面，在過衝區(其中機械過驅動EAE載物台之風險且因此EAE載物台故障較高)期間，可將電壓上限設定為較低值VO以便促進EAE可靠度而不過度影響效能。具有多個電壓上限區亦實現下衝區與過衝區之間的平滑過渡。
儘管諸如共振頻率及電壓-角度增益之某些參數可在不同EAE載物台當中變化，但圖13A中所展示之EAE載物台動態對於各種EAE載物台可為類似的。對於一些類型之EAE設計，暫態區之電壓臨限值輪廓之校準不需要被執行超過一次且不需要在模組間(module-to-module)進行修改。對於一些設計，可藉由視需要按比例調整電壓臨限值輪廓之單一倍 增因數來捕捉共振頻率及電壓-角度增益之模組間變化。
可先驗地或經由使用如上文所描述之閉合迴路回饋方法來啟發式地判定電壓上限。
因此，根據一實施例之態樣，將暫態區劃分成多個區段，且使電壓控制參數與各區段之暫態及靈敏度需要相匹配。
圖14為繪示以所揭示系統之操作為基礎的某些原理的圖。在所展示之實例中，將突發之暫態區劃分成兩個子區。然而，應瞭解，可將暫態區劃分成較大數目個子區。將第一電壓臨限值或上限或最大值V0施加至第一子區中之致動器電壓命令信號。在該實例中，第一子區包括突發之前四個脈衝。再次，可使用不同數目個脈衝。將第二電壓臨限值或上限或最大值V1施加至第二子區中之致動器電壓命令信號。在該實例中，第二子區包括突發之五至四十個脈衝。再次，可使用不同數目個脈衝。接著，在暫態區結束之後，在突發之持續時間內施加第三電壓臨限值或上限或最大值V2。
圖15為根據一實施例之某些態樣之方法的流程圖。在步驟S1010中，藉由觸發及使用具有第一臨限值之電壓命令信號來開始突發。在步驟S1020中，維持脈衝之運行計數。應理解，此步驟S1020在該程序之持續時間內繼續。在步驟S1030中，判定是否已達到轉變脈衝計數。舉例而言，脈衝計數可為預期在下衝區中之脈衝的數目。若脈衝計數尚未達到轉變值，則在步驟S1040中，系統繼續施加具有電流臨限值之電壓命令信號。然而，若在步驟S1030中判定已達到轉變脈衝計數，則在步驟S1050中，將具有另一臨限值之電壓命令信號施加至致動器。系統接著再次恢復至步驟S1030以判定脈衝計數是否已達到另一轉變值。此程序視需 要繼續，例如在突發之持續時間內。
上述描述包括一或多個實施例之實例。當然，不可能出於描述前述實施例之目的而描述組件或方法之每一可想到的組合，但一般熟習此項技術者可認識到，各種實施例之許多其他組合及排列係可能的。因此，所描述之實施例意欲涵蓋屬於隨附申請專利範圍之精神及範疇的所有此等更改、修改及變化。此外，就術語「包括」用於實施方式或申請專利範圍中而言，此術語意欲以相似於術語「包含」在「包含」作為過渡詞用於技術方案中時所解譯之方式而為包括性的。此外，儘管所描述之態樣及/或實施例的元件可以單數形式來描述或主張，但除非明確陳述單數限制，否則亦預期複數。另外，除非另有說明，否則任何態樣及/或實施例之全部或一部分可結合任何其他態樣及/或實施例之全部或一部分加以利用。
可使用以下條項進一步描述實施例：
1.一種雷射設備，其經調適以至少部分地基於雷射設備之光學總成中之光學元件的位置而產生雷射輻射脈衝突發，該雷射輻射脈衝突發包括具有第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有具有不同於第一波長之第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，雷射設備包含：觸發器，其用於起始脈衝突發；脈衝計數器，其用於提供已在脈衝突發中出現之脈衝之數目的運行計數；電可致動元件(EAE)，其以機械方式耦接至光學元件以在電壓命令信號之控制下控制光學元件之位置；及 電壓控制器，其電連接至EAE；其中電壓控制器經配置以自脈衝計數器接收運行計數，電壓控制器經調適以產生電壓命令信號，電壓控制器經組態以自突發起始時至運行計數處於第一預定值時將第一電壓上限施加至電壓命令信號，且電壓控制器經組態以在運行計數超過第一預定值之後將第二電壓上限施加至電壓命令信號。
2.如條項1之雷射設備，其中第一預定值為EAE處於其電壓回應行為之下衝區之末端時的運行計數。
3.如條項1之雷射設備，其中電壓控制器在運行計數超過第二預定值之後將第三電壓上限施加至電壓命令信號，該第二預定值等於EAE處於其電壓回應行為之過衝區之末端時的運行計數。
4.如條項1之雷射設備，其中第一電壓上限大於第二電壓上限。
5.一種雷射設備，其經調適以產生具有第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有具有不同於第一波長之第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，雷射設備包含：脈衝計數器，其經組態以提供自脈衝突發開始以來已出現之脈衝之數目的運行計數；電可致動元件(EAE)，其以機械方式耦接至光學元件且經組態以在命令信號之控制下調整光學元件之位置，其中脈衝突發中之脈衝之各別波長至少部分地基於光學元件之位置；及控制器，其電連接至EAE且經配置以自脈衝計數器接收運行計數且經調適以產生命令信號，控制器經調適以至少部分地基於運行計數而改變施加至命令信號之信號上限。
6.如條項5之雷射設備，其中控制器經調適以在運行計數達到對應於 EAE處於其回應行為之下衝區之末端的預定值時提供預定信號上限。
7.如條項5之雷射設備，其中控制器經調適以在運行計數達到對應於EAE處於其回應行為之過衝區之末端的預定值時提供預定信號上限。
8.如條項5之雷射設備，其中控制器經調適以在運行計數達到對應於EAE處於其回應行為之下衝區之末端的第一預定值時提供第一預定信號上限，控制器經調適以在運行計數達到對應於EAE處於其回應行為之過衝區之末端的第二預定值時提供第二預定信號上限，且其中第一預定信號上限大於第二預定信號上限。
9.一種操作雷射設備之方法，該雷射設備經調適以至少部分地基於雷射設備之光學總成中之光學元件的位置而產生雷射輻射脈衝突發，該雷射輻射脈衝突發包括具有第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有具有不同於第一波長之第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，光學元件之位置係藉由以機械方式耦接至光學元件之電可致動元件(EAE)來判定，方法包含：產生脈衝突發，且與產生脈衝突發同時；對已在脈衝突發中出現之脈衝數目進行計數以提供脈衝之運行計數；及產生用於EAE之命令電壓，命令電壓具有至少部分地基於運行計數之電壓上限。
10.如條項9之方法，其中自突發起始時至運行計數處於第一預定值時將第一電壓上限施加至命令電壓，且其中在運行計數處於第二預定值時將第二電壓上限施加至命令電壓。
11.如條項10之方法，其中第一預定值為EAE處於其電壓回應行為之 下衝區之末端時的運行計數。
12.如條項10之方法，其中第二預定值為EAE處於其電壓回應行為之過衝區之末端時的運行計數。
13.如條項10之方法，其中第一預定值為EAE處於其電壓回應行為之下衝區之末端時的運行計數，其中第二預定值為EAE處於其電壓回應行為之過衝區之末端時的運行計數，且其中第一電壓上限大於第二電壓上限。
上述實施及其他實施在以下申請專利範圍之範疇內。
214:放電腔室
216c:線窄化模組
291:反射光柵
292:稜鏡
292a:EAE
293:稜鏡
293a:EAE
294:稜鏡
294a:EAE
295:稜鏡
295a:EAE

Claims (13)

  1. 一種雷射設備，其經調適以至少部分地基於該雷射設備之一光學總成中之一光學元件的一位置而產生一雷射輻射脈衝突發(burst of pulses of laser radiation)，該雷射輻射脈衝突發包括具有一第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有(interspersed with)具有不同於該第一波長之一第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，該雷射設備包含：一觸發器，其用於起始該脈衝突發；一脈衝計數器，其用於提供已在該脈衝突發中出現之一脈衝數目的一運行計數(running count)；一電可致動元件(EAE)，其以機械方式耦接至該光學元件以在一電壓命令信號之控制下控制該光學元件之該位置；及一電壓控制器，其電連接至該EAE；其中該電壓控制器經配置以自該脈衝計數器接收該運行計數，該電壓控制器經調適以產生該電壓命令信號，該電壓控制器經組態以自該突發起始時至該運行計數處於一第一預定值時將一第一電壓上限(voltage cap)施加至該電壓命令信號，且該電壓控制器經組態以在該運行計數超過該第一預定值之後將一第二電壓上限施加至該電壓命令信號。
  2. 如請求項1之雷射設備，其中該第一預定值為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區(undershoot region)之一末端時的一運行計數。
  3. 如請求項1之雷射設備，其中該電壓控制器在該運行計數超過一第二預定值之後將一第三電壓上限施加至該電壓命令信號，該第二預定值等於該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區(overshoot region)之一末端時的一運行計數。
  4. 如請求項1之雷射設備，其中該第一電壓上限大於該第二電壓上限。
  5. 一種雷射設備，其經調適以產生具有一第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有具有不同於該第一波長之一第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，該雷射設備包含：一脈衝計數器，其經組態以提供自一脈衝突發開始以來已出現之一脈衝數目的一運行計數；一電可致動元件(EAE)，其以機械方式耦接至該光學元件且經組態以在一命令信號之控制下調整該光學元件之一位置，其中該脈衝突發中之脈衝之該等各別波長至少部分地基於該光學元件之該位置；及一控制器，其電連接至該EAE且經配置以自該脈衝計數器接收該運行計數且經調適以產生該命令信號，該控制器經調適以至少部分地基於該運行計數而改變施加至該命令信號之一信號上限。
  6. 如請求項5之雷射設備，其中該控制器經調適以在該運行計數達到對應於該EAE處於其回應行為之一下衝區之一末端的一預定值時提供一預定信號上限。
  7. 如請求項5之雷射設備，其中該控制器經調適以在該運行計數達到對應於該EAE處於其回應行為之一過衝區之一末端的一預定值時提供一預定信號上限。
  8. 如請求項5之雷射設備，其中該控制器經調適以在該運行計數達到對應於該EAE處於其回應行為之一下衝區之一末端的一第一預定值時提供一第一預定信號上限，該控制器經調適以在該運行計數達到對應於該EAE處於其回應行為之一過衝區之一末端的一第二預定值時提供一第二預定信號上限，且其中該第一預定信號上限大於該第二預定信號上限。
  9. 一種操作一雷射設備之方法，該雷射設備經調適以至少部分地基於該雷射設備之一光學總成中之一光學元件的一位置而產生一雷射輻射脈衝突發，該雷射輻射脈衝突發包括具有一第一波長之第一複數個雷射輻射脈衝，該第一複數個雷射輻射脈衝穿插有具有不同於該第一波長之一第二波長的第二複數個雷射輻射脈衝，該光學元件之該位置係藉由以機械方式耦接至該光學元件之一電可致動元件(EAE)來判定，該方法包含：產生該脈衝突發，且與產生該脈衝突發同時；對已在該脈衝突發中出現之一脈衝數目進行計數以提供該等脈衝之一運行計數；及產生用於該EAE之一命令電壓，該命令電壓具有至少部分地基於該運行計數之一電壓上限。
  10. 如請求項9之方法，其中自該突發起始時至該運行計數處於一第一預 定值時將一第一電壓上限施加至該命令電壓，且其中在該運行計數處於一第二預定值時將一第二電壓上限施加至該命令電壓。
  11. 如請求項10之方法，其中該第一預定值為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區之一末端時的一運行計數。
  12. 如請求項10之方法，其中該第二預定值為該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區之一末端時的一運行計數。
  13. 如請求項10之方法，其中該第一預定值為該EAE處於其電壓回應行為之一下衝區之一末端時的一運行計數，其中該第二預定值為該EAE處於其電壓回應行為之一過衝區之一末端時的一運行計數，且其中該第一電壓上限大於該第二電壓上限。
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