(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エキシマレーザシステムであって、
Ａ）１）間隔が隔てられた２つの細長い電極と、
２）希ガスと、
フッ素と、
バッファガスとを含むレーザガスと、
を包含するレーザチャンバと、
Ｂ）前記間隔が隔てられた２つの電極の間にレーザガスを流すためのブロワと、
Ｃ）実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタと、
Ｄ）前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタを較正するためのフッ素検出器であり、前記レーザガスのフッ素濃度を推論するために測定される検出器ガスを放出するために、前記レーザガスのフッ素と反応する検出器ガスソースを有する、フッ素検出器と、
Ｅ）希ガス、フッ素及びバッファガスを含む第１の混合ガス源、及び希ガス、及びバッファガスを含むが、フッ素は含まない第２の混合ガス源から成るフッ素源と、
Ｆ１）前記第１の混合ガス源からの混合ガスを前記レーザチャンバに供給するための第１のフロー制御バルブと、
Ｆ２）前記第２の混合ガス源からの混合ガスを前記レーザチャンバに供給するための第２のフロー制御バルブと、
Ｇ）所定の所望のレベルで実質的に前記チャンバにフッ素濃度を維持するために前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタからのフィードバック信号に基づいて、少なくとも前記第１のフロー制御バルブによって前記フッ素源からのフッ素注入フローを制御するように配置されたフィードバックフッ素制御システムと、
Ｈ）前記レーザチャンバー内の圧力を所定の圧力に維持するための圧力制御バルブであって、この圧力制御バルブによって前記レーザチャンバーから放出されるガスのフッ素濃度が、前記フッ素検出器により検出されて、この検出されたフッ素濃度に基づいて前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタが較正される、前記圧力制御バルブと、
を有するエキシマレーザシステム。
【請求項２】
前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタが、レーザ作動中に、前記間隔が隔てられた２つの電極の間に放電電圧を示す電気信号を提供する電気メータを有することを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項３】
前記エキシマレーザが更に静電集塵器を有し、前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタが、前記集塵器を通過中のガスの電気的インピーダンスを示す電気信号を提供する電気メータを有することを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項４】
前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタが、前記レーザガスの電気的インピーダンスを監視するための電気抵抗モニタを有することを特徴とする請求項２に記載のエキシマレーザ。
【請求項５】
前記検出器ガスソースが、１又はそれ以上の水酸化物、酸化物、炭酸塩、塩、重炭酸塩、硫酸塩及び硝酸塩を含むグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項６】
前記検出器ガスが酸素であることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項７】
前記検出器ガスが、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項８】
前記第１のフロー制御バルブが、低フローマスフローコントローラから成ることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項９】
希ガスがクリプトンであることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項１０】
希ガスがアルゴンであることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項１１】
クリプトンがレーザガスの約１パーセントであり、フッ素がレーザガスの約０．１パーセントであり、バッファガスがレーザガスの約９８．９パーセントからなるネオンであることを特徴とする請求項９に記載のエキシマレーザ。
【請求項１２】
前記実質的に実時間とは、作動中に、５分あたり少なくとも１回、デッドタイム中には１時間あたり少なくとも１回である、ことを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ。
【請求項１３】
エキシマレーザシステムであって、
Ａ）１）間隔が隔てられた２つの細長い電極と、
２）希ガスと、
フッ素と、
バッファガスとを含むレーザガスと、
を包含するレーザチャンバと、
Ｂ）前記間隔が隔てられた２つの電極の間にレーザガスを流すためのブロワと、
Ｃ）実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタと、
Ｄ）前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタを較正するためのフッ素検出器であり、前記レーザガスのフッ素濃度を推論するために測定される検出器ガスを放出するために、前記レーザガスのフッ素と反応する検出器ガスソースを有する、フッ素検出器と、
Ｅ）希ガス、フッ素及びバッファガスを含む第１の混合ガス源、及び希ガス、及びバッファガスを含むが、フッ素は含まない第２の混合ガス源から成るフッ素源と、
Ｆ１）前記第１の混合ガス源からの混合ガスを供給するための第１のフロー制御バルブと、
Ｆ２）前記第２の混合ガス源からの混合ガスを供給するための第２のフロー制御バルブと、
Ｇ）フッ素濃度を所望の変化レベルでチャンバ内に提供するために前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタからのフィードバック信号に基づいて、前記第１及び第２のフロー制御バルブによって前記フッ素源からのフッ素注入フローを制御するように配置されたフィードバックフッ素制御システムと、
Ｈ）前記レーザチャンバー内の圧力を所定の圧力に維持するための圧力制御バルブであって、この圧力制御バルブによって前記レーザチャンバーから放出されるガスのフッ素濃度が、前記フッ素検出器により検出されて、この検出されたフッ素濃度に基づいて前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタが較正される、前記圧力制御バルブと、
を有するエキシマレーザシステム。
【請求項１４】
レーザチャンバに包含された少なくとも２種類の希ガス及びフッ素を有するエキシマレーザガスにおけるフッ素濃度を制御するためのプロセスであって、
Ａ）実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタで、実時間フッ素濃度信号を提供するように実時間又は実質的に実時間ベースでフッ素濃度を監視し、
Ｂ）フッ素検出器で前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタを周期的にキャリブレーションし、
Ｃ）希ガス、フッ素及びバッファガスを含む第１の混合ガス源、及び希ガス、及びバッファガスを含むが、フッ素は含まない第２の混合ガス源から成るフッ素源から連続的なフッ素注入フローをレーザチャンバ内に提供し、
Ｄ）実時間フッ素濃度信号を利用して、フィードバック制御システムで前記フッ素注入フローを制御し、
Ｅ）前記レーザチャンバのおおよそ一定の圧力を維持するために、前記レーザチャンバからガスの一部を放出し、放出されるガスのフッ素濃度が、前記フッ素検出器の検出器ガスソースと前記レーザガス中フッ素とが反応して放出される検出器ガスを測定することにより検出され、この検出されたフッ素濃度に基づいて前記実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタの前記キャリブレーションが行なわれる、
ステップを有するプロセス。
【請求項１５】
前記レーザチャンバから放出されたレーザガスに含まれる不純物及びフッ素から希ガスを分離し、希ガスを前記レーザチャンバに戻すようにリサイクルするステップを更に有することを特徴とする請求項１４に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマレーザに関し、特にエキシマレーザにおけるレーザガスを制御するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エキシマレーザは周知である。エキシマレーザの重要な用途は、集積回路リソグラフィの光源を提供することである。集積回路リソグラフィのための実質的な部材として現在供給されているタイプのエキシマレーザは、２４８ｎｍの波長で紫外線を生成するＫｒＦレーザである。同様なレーザとして、ＡｒＦレーザは、１９３ｎｍで紫外線を生成する。典型的には、これらのレーザは、１０００Ｈｚのようなパルス繰り返し数でパルスモードで作動する。レーザビームは、全長約７１ｃｍ（約２８インチ）で、約９．９ｍｍ（約５／８インチ）だけ間隔が隔てられた２つの細長い電極の間でレーザガスを介して放電により生成された利得媒体を包含するレーザチャンバで作られる。放電は、電極にわたって約２０，０００ボルトのような高電圧を印加することによって生成される。ＫｒＦレーザでは、レーザガスは典型的には、約１％のクリプトンと、０．１％のフッ素と、約９９％のネオンである。ＡｒＦレーザでは、ガスは典型的には、約３乃至４％のアルゴンと、０．１％のフッ素と、９６乃至９７％のネオンである。両方のケースにおいて、約１０００Ｈｚの高繰り返し数を達成するために、ガスは、約１２６９．５乃至２５３９ｃｍ／秒（約５００乃至１０００インチ／秒）の速度で電極の間を循環しなければならない。
【０００３】
フッ素は、周知の元素で最も反応性が高く、放電中にイオン化されるときでさえも反応する。フッ素に対して適当に耐性があるニッケル被覆されたアルミニウムのようなこれらのレーザチャンバ材料に利用するために特別な処置を施す必要がある。更に、レーザチャンバは、レーザチャンバ引きの内側に保護層を形成するためにフッ素で予め処理される。しかしながら、この特別な処理でさえも、フッ素は壁及び他のレーザコンポーネントと反応し、その結果、相対的に通常のフッ素が欠乏する。その有用な寿命における特定の時間での所定のレーザを除いて、欠乏のレートは多くの要因に依存し、レーザが作動しているならば、欠乏のレートは、パルスレート及び装荷率に主に依存する。レーザが作動していないならば、欠乏レートは実質的に減少する。ガスが循環されていないならば、欠乏のレートは更に減少する。この欠乏を埋め合わせるために、典型的には新しいフッ素が約１乃至３時間のインターバルで注入される。新鮮なフッ素を注入するというよりも、典型的には１％フッ素、１％クリプトン、及び９８％ネオンの混合を注入する。例えば、リソグラフィに使用するための典型的な１０００ＨｚＫｒＦエキシマレーザでは、フッ素欠乏を相殺するために入注された多量のそのフッ素、クリプトン及びネオンの混合は、レーザが作動しておらず、レーザガスが循環していないときは約６０ｓｃｃ／時、レーザが１０００Ｈｚで連続的に稼働しているときは約６００ｓｃｃ／時まで変化する。典型的な注入レートは、レーザが発射されておらず、チャンバファンがレーザガスを循環しているときは、約１２０ｓｃｃ／時である。０．２秒の「デッドタイム」によって隔てられた約３００パルスバーストの典型的な動作モードは、約１８０ｓｃｃ／時の平均注入レートで作り出される。
【０００４】
単位「ｓｃｃ」は、「標準立方センチメートル（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ）」のことである。特定の体積のフッ素の量を記述するための他の一般的に使用される単位は、パーセント（％）フッ素、ｐｐｍ、キロパスカルであり、後者の用語はときどき、フッ素ガス混合の分圧、フッ素だけの分圧と呼ばれる。１％フッ素混合の１８０ｓｃｃ／時注入レートは、２時間で約０．１１パーセントから約０．０９パーセントへのフッ素濃度の減少に相当し、約２８ｋＰａから約２４ｋＰａへのフッ素ネオンガス混合の分圧の減少に相当する。フッ素ガス混合の１８０ｓｃｃ／時（即ち、２時間インターバル中に注入された１％フッ素混合の３６０ｓｃｃ）注入レート以上に相当する２時間の間、２時間でのフッ素の実際の欠乏量を純粋なフッ素のグラムで測定すると、約６．１ミリグラムである。
【０００５】
集積回路リソグラフィに関して、典型的な動作モードは、バーストの間の数秒分の一のデッドタイムで約３００パルス（約３００ミリ秒の持続時間）のようなバーストでウェハに印加される約１０００Ｈｚで０．０１０Ｊ／パルスのような一定のパルスエネルギのレーザパルスを要求する。それらの動作モードは、１日２４時間、１週間７日間、数ヶ月連続稼働し、例えば１週間あたり１回８時間、又は２週間毎に１回修理保全のためにダウンタイムをとる必要がある。それ故、これらのレーザは、非常に信頼性が高く、実質的にトラブルフリーでなければならない。
【０００６】
リソグラフィ用の典型的なＫｒＦ及びＡｒＦエキシマレーザでは、約０．０１Ｊ／パルスの所望のパルスエネルギを備えた高品質再生パルスは、約０．０８パーセント（８００ｐｐｍ即ち約２４ｋＰａ）乃至約０．１２パーセント（１２００ｐｐｍ）の実質的な範囲のフッ素濃度にわたって得られる。通常のレーザ作動範囲を超えて、所望のパルスエネルギを生成するために要求される放電電圧は、（他のレーザパラメータがおおよそ一定であると仮定すると）フッ素濃度の減少に伴って増加する。図１は、放電電圧と、０．０１４Ｊ及び０．０１０Ｊの一定パルスエネルギに関するフッ素濃度との間の典型的な関係を示す。
【０００７】
従来技術は典型的には、フッ素の連続的な欠乏にもかかわらず一定のパルスエネルギを維持するために放電電圧とフッ素濃度との間の関係を利用していた。従来技術のエキシマレーザの放電電圧は、非常に急速及び正確にチャージされ、パルスエネルギを監視し、その一定を維持するために電気的フィードバック制御セットで制御される。過去のフッ素濃度の正確な制御は困難であることが立証された。それ故、典型的な従来技術のＫｒＦ及びＡｒＦレーザシステムでは、フッ素濃度は約１乃至４又は５時間の間減少することを見越しており、放電電圧は一定のパルスエネルギ出力を維持するためにフィードバック制御システムによって調節される。周期的に、約１乃至数時間の期間で、数秒から数分の期間短く注入される間、フッ素は注入される。従って、通常の動作では、フッ素濃度は、約１乃至数時間の期間にわたって（例えば）約０．１１パーセントから約０．０９パーセントまで徐々に減少し、放電電圧は、例えば約６００ボルトから約６４０ボルトまで同じ期間にわたって増加する。（電圧が約６４０ボルトまでドリフトしたとき）１乃至数時間の間の最後でフッ素の注入は、約０．１１パーセントまで戻すフッ素濃度を導き、フィードバック制御は電圧を６００ボルトまで自動的に減少させる。この基本的なプロセスは典型的には、数日間繰り返される。汚染が数日にわたってレーザガスに徐々に溜まるので、約５乃至１０日のインターバルで、本質的にレーザの全てのガスを新しいレーザガスと交換するのが通常は望ましい。図２は、上で議論した従来技術のフッ素注入技術を示す。
【０００８】
上述の従来技術は、製造環境でのこれらのエキシマレーザの長い期間の高信頼性稼働を提供するのに今日有効的に使用されている。しかしながら、バンド幅、ビームプロファイル、及び波長のような種々のレーザパラメータは、放電電圧及びフッ素濃度の実質的な揺動によって不利な影響を受ける。上述の従来技術下で提供されたものよりもより狭い範囲内でエキシマレーザのフッ素濃度を測定し、制御する実質的に多くの技術が提案され、特許化されてきた。これらの技術は一般的には商業的に追求されてこなかった。
【０００９】
ＫｒＦ及びＡｒＦエキシマレーザにおけるフッ素欠乏の結果をよりよく取り扱うシステム及び方法が必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所望の所定のレベル又は実質的に所望の所定のレベルでフッ素濃度が連続的に維持された、フッ素を包含するレーザガスを有するエキシマレーザを提供する。実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタが、フッ素欠乏を正確に補償し、所望のレベルでフッ素濃度を正確に維持するために、レーザチャンバ内に連続的にフッ素注入フローを提供するフッ素フロー制御システムにフィードバック信号を提供する。化学的検出器であってよいフッ素検出器は、実時間又は実質的に実時間のフッ素モニタを較正するために、レーザから放出されたレーザガスにおいて、フッ素濃度を周期的に測定する。連続インレットフローは、２つのガスソースからくるものであり、一方は、フッ素、希ガス及びバッファガスを含み、他の一方は、希ガス及びバッファガスのみを有する。好ましい実施形態では、連続インレットフローは、フッ素、希ガス及びバッファガス、及び、レーザから放出されたフィルタリングされたガスを有するガスソースからくるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態を図を参照して説明する。
【００１２】
第１の好ましい実施形態
第１の好ましい実施形態は、図１に示した放電電圧とフッ素濃度との間の関係の利点をとり、フッ素濃度の実時間測定として放電電圧を使用する。フッ素濃度は実際には、キャリブレーションチェックとして周期的に測定される。フッ素は、長期の時間にわたって実質的に一定にフッ素濃度を維持するために連続的に注入される。
【００１３】
この好ましい実施形態の主な要素を図３に示す。図３に示したＫｒＦエキシマレーザシステムは、２つの細長い電極２２を包含する在来のレーザチャンバ２０と、０．１％フッ素、１％クリプトン及び９８．９％ネオンからおおよそなるレーザガスとを有する。ガスは、レーザが、１０００Ｈｚの周波数でパルスモードで作動することができるように、約１０００インチ／秒の速度でリスカゴブロワー２４によって電極を介して循環される。共鳴チャンバは、出力カプラ２６及び線狭帯域化モジュール２８によって構成される。各レーザパルス３０のエネルギは、エネルギモニタ３２によって監視される。フィードバック制御回路３４は、小さなエレメント又は、フッ素濃度の変化を含む共鳴キャビティ内の変化にもかかわらず、所望のレベルでレーザパルス３０のパルスエネルギを維持するために、高電圧源３６のチャージ電圧で電圧制御を介して放電電圧を制御する。
【００１４】
電圧計３８は、高電圧源３６のチャージ電圧を監視し、所望の狭い範囲内で高電圧を維持するために必要なガスボトル４４からの連続的なフッ素濃度レートを増加させ又は減少させるために、制御信号を低フロー制御バルブ４２に提供するフィードバック制御回路４０に信号を提供する。約３分間のような所定の時間の間、放電がないとき、フィードバック制御回路４０は、最小の長期間、デッドタイムフローレートにフローレートを減少させるようにプログラムされる。ガスボトル４４は、約１％フッ素、１％クリプトン、及び９８％ネオンを埋め合わせするガスを包含する。フッ素注入フローのかかる制御の効果は、数日又は数週間の間にわたってフッ素濃度を実質的に一定に維持することである。より長い期間にわたって、レーザガス及び他のレーザコンポーネントの全体的な劣化のために、フッ素濃度又は放電電圧又はその両方は、エネルギレーザパルスを一定に維持するために増加させなければならない。この実施形態では、フッ素濃度は、約８時間のインターバルでフッ素モニタ６２によって測定される。圧力制御バルブ４６は、圧力制御バルブ５０によって２気圧に維持されたフッ素モニタタンク４８にガスを放出することによってチャンバ２０を３気圧の圧力に維持する。圧力調整器５０の出力は、フッ素スクラバ５２に行き、清浄化されたガスは大気に放出される。バルブ６０を開けることによってフッ素が約１回シフトされる（約８時間インターバル）。次いで、フッ素モニタ６２は、フッ素モニタタンク４８に包含されたガスのフッ素濃度を測定する。フッ素濃度は、濃度がレーザオペレータによって設定された設定ポイントよりも上になったら作動するアラーム機能を包含した表示パネル６４に表示される。
【００１５】
フッ素モニタ６２の出力は、フッ素濃度の直接的な指示を提供するために、電圧計３８を較正するのに使用される。電圧計３８は、レーザが作動するときのみ、この指示を提供する。それ故、レーザが使用されていないとき、フッ素注入フロー制御のためのフッ素濃度の実質的に連続的な実時間表示を提供するために、数パルスに関してレーザを（２０分に１回のように）周期的に発火させるのが望ましく、その結果、チャンバのフッ素濃度は、デッドタイム中に所望の濃度で保持される。
【００１６】
レーザが、数時間よりも長いダウンタイムをスケジューリングされているならば、ガスボトル４４は、バルブ６６を閉じることによって隔離されうる。この場合、作動が再開するとき、バルブ６６は開けられ、十分なガスがガスボトル４４から、必要ならば、所望のレベルでフッ素濃度を確立するためにボトル４５からチャンバ２０内に注入される。２，３のテストパルスが、適当なフッ素濃度の表示に関して放電電圧レベルをチェックするために生成される。また、２又は３のフッ素放電サンプルがとられ、キャリブレーションチェックのためにモニタ６２によって監視される。フッ素濃度が、操作を再開することができるのに適した範囲内であるとき、オペレータは、データに基づいて判断する。変形実施形態では、レーザコントロールは、この判断を自動的にすることができるようにプログラムされ、レーザが準備できているとき、「レーザ準備信号（ｌａｓｅｒ ｒｅａｄｙ ｓｉｇｎａｌ）」を生成する。
【００１７】
図３に示した殆どの装置は、エネルギモニタ３２及びフィードバック制御回路３４を包含する従来技術のレーザ装置である。フィードバック制御回路４０、低フロー制御バルブ４２及び４３、及び圧力制御バルブ４６及び５０が新しい。バルブ４２は、耐フッ素性であり、８０ｐｓｉｇソース４４から３気圧レーザチャンバ２０内に（１ｓｃｃｍ以下乃至３０ｓｃｃｍの）いかなるフローレートでも連続してフローを提供することができる。かかるバルブの良好な選択は、米国カリフォルニア州Ｙｏｒｂａ ＬｉｎｄｓａにオフィスがあるＵｎｉｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｉｎｃ．から入手可能なＵｎｉｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｍｏｄｅｌ １６６１ ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒである。彼らのコントローラは、これらの状況下で、所望の範囲内でガスフローの制御を提供することができる。この範囲は、それらの作動寿命を越えて、典型的なＫｒＦ及びＡｒＦに関しては十分である。ダウンタイム中（放電なし）の典型的なフッ素注入レートは、ガス循環なしの約１ｓｃｃｍからガス循環ありで約２ｓｃｃｍまで変化する。１０００Ｈｚ連続作動で、注入レートは典型的には、約８ｓｃｃｍ乃至約１２ｓｃｃｍの範囲内である。実際のフッ素欠乏レートはまた、レーザによってレーザチャンバ寿命の関数として幾分変化する。一般的には、フッ素欠乏レートは、チャンバ寿命の増加に伴い増加する。Ｍｏｄｅｌ １６６１ ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒは、フッ素インジケータを包含し、その結果、レーザオペレータは注入レートを監視し、注入レートが予想されたフッ素の欠乏レートと異なっているならば、適当な行動をとる。
【００１８】
この実施形態におけるガスフッ素モニタ６２は、山口県にオフィスがあるＣｅｎｔｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｉｎｃ．から入手可能なＭｏｄｅｌ ＣＦＡ １００である市販のフッ素モニタシステムである。
【００１９】
第２の好ましい実施形態
本発明の第２の好ましい実施形態を図４を参照して説明する。このシステムは、
（１）チャンバ２０
（２）１％Ｆ、１％Ｋｒ及び９８％Ｎｅの混合を包含するＦ−Ｋｒ−Ｎｅシリンダ７０と、１％Ｋｒ及び９９％Ｎｅの混合を包含するＫｒ−Ｎｅシリンダ７２という、２つの交換可能なレーザガス供給シリンダ
（３）チャンバフッ素／圧力制御システム７４
（４）フッ素モニタ７６
（５）フッ素制御バルブ７８
（６）圧力変換器８０
（７）フッ素スクラバー８２
（８）真空ポンプ８４
（９）Ｆ−Ｋｒ−Ｎｅシリンダからのフローを制御するための高及び低フローマスフローコントローラ８６及び８８、及び、Ｋｒ−Ｎｅシリンダからのフローを制御するための高及び低フローマスコントローラ９０及び９２を含む。
【００２０】
チャンバの初期充填は、高フローコントローラ９０及び８６を介して制御システム７４によって指示される。その後、チャンバが、圧力変換器８０によって検出されたとき、約３気圧の設定ポイントに満たされる。コントローラは、流れが低フローマスフローコントローラ８８及び９２を通過する様に切り替える。圧力が３気圧を超えると、フッ素濃度を測定するために、コントローラ７４はフッ素モニタ７６を介して圧力制御バルブ７８がチャンバをブリードダウンさせることができる。フッ素濃度が調節される必要があるとき、チャンバのフッ素濃度が約１０００ｐｐｍの所望の濃度になるまで、制御システムは、コントローラ８８，９２及び７８を介してフローを調節することによってそうすることができる。チャンバが所望の濃度に満たされた後、フッ素濃度はモニタ７６によって連続的又は実質的に連続的に監視され、Ｆ２，Ｋｒ及びＮｅの濃度を所望のレベルで維持するため、ガスの全圧を所望のレベル又は所望の値で維持するためにフローコントローラ８８，９２及び７８を調節する制御システム７４にその結果が供給される。ダウンタイム中、入力及び放電ガスフローと監視は、予想されたより低いフッ素欠乏に基づいて制御システム７４によってスローダウンされる。
【００２１】
好ましいマスフローコントローラは、米国カリフォルニア州Yorba LindaにオフィスがあるUnit Instruments, Inc.のような供給者から入手することができる。彼らのModel 1661は、低フローコントローラに適しており、彼らのModel 3161は、高フローコントローラに適している。圧力制御は、米国マサチューセッツ州Andoverにオフィスを有するMKS Instrumentsによって供給されるType 250Bコントロールモジュールのような圧力フロー制御モジュールで提供されるのが好ましい。この実施形態に適したＦ2モニタは、山口県宇部市（郵便番号７５５）にオフィスがあるセントラルエンジニアリングによって提供されるModel CFA-300Cである。このモニタは、酸素が放出され、測定される化学反応を使用してフッ素を測定し、それは実質的に実時間モニタである。前記プロセスは米国特許第5,017,499号に記載されている（リファレンスとしてここに組み入れる）。それ故、このモニタの出力は、ソース７０及び７２からの注入を制御するためにフィードバック制御システムで使用される。変形実施形態では好ましくは、フッ素濃度の実時間モニタとして別のインジケータを使用し、フッ素濃度を周期的に監視し、実時間モニタを較正するためにModel CFA-300Cフッ素モニタを使用する。第１の実施形態では、公知のパルスエネルギで放電電圧が、フッ素濃度の実時間測定として使用される。
【００２２】
マスフローコントローラは、再び満たされる間、チャンバの圧力の上昇の速度を測定することにより較正されうる。このオペレーションは、オペレータによって手動で実施され、又は、システムがこの較正を自動的及び周期的に実行するようにプログラムされる。
【００２３】
他のフッ素モニタ
フッ素濃度を監視するために多くの技術を使用することができる。例えば、従来技術の電圧静電集塵器の作動電流は、フッ素濃度の関数である。レーザガスのインピーダンスを測定するために配置された他の検出器は、フッ素濃度を表示する。レーザガスの熱伝導度は、フッ素濃度の表示として測定される。フッ素濃度はまた、光吸収技術、光放射技術、及びフォトアコースティック技術によって測定される。電気化学的電池はまた、フッ素濃度を監視するのに使用される。これらの電池は現在、トレースレベルでフッ素濃度を測定するために市販で入手可能である。
【００２４】
フッ素濃度の正確な監視及びガスリサイクルフィードバック制御は、より容易なレーザガスリサイクルをするための更なる利点である。好ましくは、放電ガスのフッ素はフッ素トラップで最初に除去される。次いで、不純物が希ガスフィルタで除去される。希ガスフィルタは、クリプトン及びネオンが放電ガスの不純物から分離されることができ、ネオン−クリプトン比をおおよそ９９対１に維持する。クリプトン及びネオンはまた、低温分離技術を使用して分離される。このリサイクルされた希ガス混合は、チャンバ内に戻るように注入され、又は、それはフッ素−ネオン−クリプトンと混合され、次いで、チャンバ内に戻るように注入される。また、フッ素自身は、フッ素トラップから抽出され、チャンバに戻るように注入され、かかるリサイクルは、フッ素のコスト、安全関係、環境関係などのような全ての関連する要因を考慮して是認される。
【００２５】
本発明を、好ましい実施形態と関連させて詳細に記載してきたけれども、多くの修正及び変更が有効であることは当業者に明らかである。当業者は、ＫｒＦエキシマレーザに関する上述の原理がＡｒＦエキシマレーザに等しく適用することができうることを認識するであろう。エキシマレーザ設計の当業者はまた、時間変化を有するレーザビームを生成する目的又はビームパラメータを一定に維持する目的のためのいずれかに基づいて実質的に実時間でフッ素濃度をわざと変化するように使用することができ、この場合、フッ素変化は、ビーム出力の時間変化をさもなければ作り出す効果を相殺するように選択されうる。従って、本発明の精神及び範囲内にかかる全ての修正及び変更をカバーするために、特許請求の範囲によって制限されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な市販のＫｒＦ又はＡｒＦエキシマレーザにおける、放電電圧とフッ素濃度との間の典型的な関係を示すグラフである。
【図２】従来広く使用されていたフッ素濃度制御の方法を示すグラフである。
【図３】本発明の好ましい第１の実施形態のブロック図を示す。
【図４】本発明の第２の好ましい実施形態のブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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