(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流パルスによって励起されてレーザ光のパルスを生成するガス放電チャンバを取り囲む共振器を備え、前記電流パルスを生成する複数の電気モジュールの動作を開始させるトリガ信号に応答して前記電流パルスが発生されるようにしたレーザにおいて、前記複数の電気モジュールのそれぞれの性能をモニタし、不具合を診断するシステムであって、
（Ａ）  前記複数の電気モジュールに属する個々のモジュールの出力端子にそれぞれ接続され、かつ、それぞれに関連する電気モジュールにより生成されたパルスの出力に応じてカウンタ信号をそれぞれ生成する複数のカウンタと、
（Ｂ）  前記複数のカウンタのそれぞれのカウント信号の間の差が、前記複数の電気モジュールのうちどの電気モジュールが動作上の問題に関連しているのか特定するために使用され得るように、前記複数のカウンタの各々によって生成されたカウント信号を記録するためのプロセッサと、
を備えたことを特徴とするパルスレーザ診断システム。
【請求項２】
前記複数の電気モジュールのチェーンに付随する前記複数のカウンタの最初のカウンタはマスターカウンタであり、このマスターカウンタ以外のカウンタはセカンダリーカウンタであって、
前記プロセッサは、前記マスターカウンタと前記セカンダリーカウンタのそれぞれによって計測されたカウント数における差を計算するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパルスレーザ診断システム。
【請求項３】
前記マスターカウンタは、前記トリガ信号をカウントすることを特徴とする請求項２に記載のパルスレーザ診断システム。
【請求項４】
前記マスターカウンタは、前記複数のカウンタに属する一つの電気モジュールからの出力をカウントし、前記セカンダリーカウンタは、前記チェーンにおける前記一つの電気モジュールより下流すなわちレーザパルス出力に向かう方向にある電気モジュールの出力をカウントすることを特徴とする請求項２に記載のパルスレーザ診断システム。
【請求項５】
前記共振器から放出されたレーザパルスに応じて出力信号を生成するためのモニタをさらに備え、前記共振器に関係する動作上の問題が特定できるように前記出力信号がレーザパルスカウンタに与えられることを特徴とする請求項１に記載のパルスレーザ診断システム。
【請求項６】
前記レーザパルスカウンタは、ある特定のタイムウィンドウ内に入る、前記共振器から放出されたレーザパルスだけをカウントするよう制御されることを特徴とする請求項５に記載のパルスレーザ診断システム。
【請求項７】
前記レーザパルスに応じて出力信号を生成する前記モニタと前記レーザパルスカウンタとの間にゲートをさらに備え、前記レーザパルスカウンタの動作が、前記ゲートに供給されるゲート信号により部分的に制御されることを特徴とする請求項６に記載のパルスレーザ診断システム。
【請求項８】
電流パルスによって励起されてレーザ光のパルスを生成するガス放電チャンバを取り囲む共振器を備え、前記電流パルスを生成する複数の電気モジュールの動作を開始させるトリガ信号に応答して前記電流パルスが発生されるようにしたレーザにおいて、前記複数の電気モジュールのそれぞれの性能をモニタし、不具合を診断する方法であって、
（ａ）  前記複数の電気モジュールに属する個々のモジュールにより生成されたパルスの出力をモニタして、モニタした前記パルスの出力に応じてカウント信号を複数生成するステップと、
（ｂ）  前記複数の電気モジュールの異なった電気モジュールについて記録されたカウント数の間の差が、前記複数の電気モジュールのうち問題のある電気モジュールを特定するために使用され得るように、前記複数の電気モジュールについて生成された複数のカウント信号を記録するステップと、
を有することを特徴とするパルスレーザ診断方法。
【請求項９】
前記複数の電気モジュールに属するモジュールに関連するカウントの差を計算し、記憶するステップをさらに有することを特徴とする請求項８に記載のパルスレーザ診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業用エキシマレーザに使用される改良されたパルスレーザ診断システム及び方法に関する。このパルスレーザ診断システム及び方法により、サービスエンジニアはパルスレーザのトリガ・チェーン（ｔｒｉｇｇｅｒ  ｃｈａｉｎ）における異なるモジュールの機能を自動的にチェックし、さらにはどのモジュールが正しく作動していないかを決定することができる。本発明による診断システムは、トリガ・チェーンにおける各モジュールによって生成されるパルスをモニタすることによって稼働する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィへの応用など、半導体産業において現在広く使用されているエキシマレーザは、パルス化した、横方向の、励起したガス放電レーザである。この産業における主な関心事は、信頼性、使用可能時間、及びレーザシステムの平均修復時間（ＭＴＴＲ（ｍｅａｎ  ｔｉｍｅ  ｔｏ  ｒｅｐａｉｒ））である。もし故障が起これば、それは迅速に修理されなくてはならない。従って、レーザシステムの故障の診断は短期間に行われなければならず、かつシステムの欠陥部分が特定され、すぐに修理又は交換されなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
パルスレーザに関して、外部から印加されたトリガパルスから最終の光パルスまでの、光エネルギの生成は精密である。特にリソグラフィにおいて、各トリガパルスに対して一つの光パルスが生成されることは非常に重要である。しかし、稼働中には、時々、より多くの又はより少ない出力パルスが各トリガパルスに対して生成されることがある。従来において、故障が起こったときには、サービスマンはトリガ・チェーンの各部分を手作業で分析することが求められた。この分析は、大いにサービスエンジニアの経験と知識に依存していた。エンジニアは、通常、各モジュールの入力及び出力をチェックして、故障が発生した箇所を突き止めた。このプロセスは非常に時間が掛かる上に、難しい。そこで、レーザの故障時間を減少させるために、パルスレーザのトリガ・チェーンにおける故障をチェックしてどこに故障があるかを報告することができるような自動システムを得ることが望まれる。
【０００４】
本発明に係る診断システムの目的は、パルスレーザシステムのトリガ・チェーンにおいてどのモジュールに問題が発生したかを検出することを助けることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、トリガ・チェーンの各モジュールに、モジュールによって生み出されたパルスをカウントするデジタルカウンタを付随させることによって解決される。もしシステムが通常状態で稼働しているなら、各カウンタのカウント数は同じであるべきである。各カウンタによって記録された合計カウント数におけるどのようなずれも問題が生じていることの証拠となる。もし問題が存在するならば、サービスエンジニアは、トリガ・チェーンにおいてずれが発生した最初のカウンタを特定する。特定されたカウンタは問題が所在するモジュールに対応する可能性がある。このようなアプローチにより、サービスエンジニアは、各モジュールを個別にチェックすることなく、故障したモジュールをより簡単に特定することが可能になる。
【０００６】
また、好ましくは、制御装置は、マスターカウンタの数値と各カウンタの数値との違いを計算して、その結果を記憶する。もし全てのモジュールが正しく稼働しているなら、差の値は全てゼロとなるであろう。ゼロ値とならない場合には、問題を生じていることを示している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の態様を詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施態様を示している。ボックス１１０、１２０、１３５、１４０、１５５、１６５、及び１８０は、出力レーザパルスを生成するための従来のエキシマレーザに配設されるモジュールを示している。従来のシステムでは、外部トリガ信号１０５は、パルス形成ネットワーク１１０に供給される。このパルス形成ネットワーク１１０は、レーザエレクトロニクスに適した形にトリガパルスを形づくるように機能する。パルス形成ネットワーク１１０は、入力されるトリガ周波数をレーザシステムの最大許容周波数に制限する手段と共に、過大電圧振幅から入力電気回路を保護する手段も含んでいる。このような手段は、１／ｆ（但し、ｆは最大周波数）に等しい幅を有するゲート信号とすることができ、そのゲート信号内部で発生する全てのトリガパルスを遮断する。
【０００９】
パルス形成ネットワーク１１０の出力は、遅延補償モジュール１２０に供給される。遅延補償モジュール１２０は、外部トリガ信号１０５と光パルスとの間の遅延変動を補償する機能を果たす。この遅延は、（システムの磁気スイッチ、コンプレッサ、及びインダクタに固有な時間遅延を直接もたらす）帯電電圧の変化に応じて変化する。遅延補償については、本出願人が共有者となっている独国特許第３８４２９２号に詳細に記述されている。
【００１０】
遅延補償モジュール１２０の出力は、光ファイバ信号によってトリガコンバータ１３５に供給される。次に、トリガコンバータ１３５は、一般的にサイリスタ又はＩＧＢＴから成る半導体高電圧スイッチ１４０を作動させるために必要な信号を供給する。このスイッチ１４０が作動されると、その信号はエネルギ転送モジュール１５５に伝達される。このエネルギ転送モジュール１５５は、パルス電圧を増大させ、パルスを短くするためのパルス変圧器及び圧縮器を含んでいる。その後、最終のエネルギパルスがピーキングコンデンサを経由してレーザのガス放電チェンバ１６５に送られる。ガスが励起されると、その励起されたガスは共振器１８０からレーザ出力パルス（光パルス）を生成する。
【００１１】
もし全てのシステムが正しく稼働しているなら、各入力（トリガ）パルスに対して１つの出力レーザパルスが生成される。さらに、トリガ・チェーンに属する各モジュールは、各トリガパルスに対して１つのパルスを生成するはずである。もしレーザが正しく稼働していないなら、モジュールは各トリガパルスに対してより多い、又はより少ないパルスを生成するであろう。本発明は、トリガ・チェーンのどこでこのようなタイプの問題が発生しているかを特定するよう意図されている。
【００１２】
この目標を達成するために、それぞれが一つのモジュールの出力に接続された、複数のデジタルコンバータが備えられる。図１に示されているように、マスターカウンタ１２５は電気的にパルス形成ネットワーク１１０の出力に接続されている。このマスターカウンタ１２５は、パルス形成ネットワーク１１０によって生成された各パルスに対して一つのパルスを記録する。カウンタ１３０は、電気的に遅延補償モジュール１２０の出力に接続されており、同じようにこのモジュール１２０によって生成されたパルスをカウントする。トリガコンバータ１３５によって生成された光ファイバ信号は、カウンタ１４５に供給される。高電圧スイッチモジュール１４０の出力端子は、光ファイバによってカウンタ１５０に接続されている。エネルギ転送モジュール１５５の出力端子は、光ファイバによってカウンタ１７０に接続されている。このエネルギ転送モジュール１５５は、通常、複数の状態モードを有している。これらの状態モードのそれぞれの出力は、別々のカウンタ（図示されていない）に接続されていてよい。
【００１３】
ガス放電の破壊電圧に達した場合には、その直後に、ピーキングコンデンサに蓄積されたエネルギが放散される。この瞬間、高電流がコンデンサを流れる。電流プローブは、この電流を検出し、電気パルスから光パルスへの変換を経て、信号をカウンタ１７５に供給する。
【００１４】
レーザは、各光パルスのエネルギを測定するエネルギ・モニタを備えている。このエネルギ・モニタの主要な部分は、制御装置内に設置されている。エネルギ・モニタは、あらゆる光パルスによってトリガされるように構成され、かつ、カウンタ１８５に直接接続されたＴＴＬパルスＢＮＣ出力を備えている。
【００１５】
光パルスを検出する代わりの方法は、セシウムによってドープされた水晶板を使って、標準的な光ファイバを伝わることができない不可視光を可視範囲に変換することである。接続された光ファイバは、この変換された光を伝達させることができ、それは標準的受信器によって電気信号に変換される。この方法は、光パルスに関する低ジッタ（＋／−１ナノ秒）を伴う同期が必要なときはいつでも有用である。
【００１６】
各カウンタ１２５，１３０，１４５，１５０，１７０，１７５及び１８５の出力は、制御装置１９０にそれぞれ供給される。もし各モジュールがパルス形成ネットワーク１１０からの単一出力パルスに応じて一つのパルスを生成するならば、それぞれのカウンタにおけるカウント数は同じである。それとは対照的に、もしモジュールの１つが正しく稼働していない（あまりにも多くのパルスあるいはあまりにも少ないパルスのいずれかを生成している）ならば、その問題のモジュールより下流にある（つまり共振器１８０の側にある）カウンタのカウント数はマスターカウンタ１２５のカウント数とは異なる数のパルス数を記録する。トリガ・チェーンにおいて、そのカウント数がマスターカウンタ１２５のカウント数と一致しない最初のカウンタを見付けることによって、サービスエンジニアは問題の原因である可能性が最も高いモジュールを特定することができる。
【００１７】
大きなカウント数を比較する必要を避けるために、本発明の好ましい実施態様では、制御装置１９０は、それぞれのカウンタにおけるパルス数をマスターカウンタ１２５によってカウントされたパルス数から引き算するように機能する。もし全てのモジュールが正しく稼働しているなら、カウンタ１３０、１４５、１５０、１７０、１７５及び１８５に関連するその「差」はゼロとなるであろう。もし付属するモジュールの何れかが誤って稼働している（あまりにも多くのパルスあるいはあまりにも少ないパルスのいずれを生成している）なら、計算された「差」は小さな正数又は小さな負数となるであろう。正の差は、追加のパルスが欠陥モジュールによって生成されていることを示しているが、一方、負の差は、より少ないパルスが欠陥モジュールから生成されていることを示している。カウンタの差を計算するもう一つの利点は、カウント情報を蓄積するためにより少ないメモリで済むということである。特に、これらのレーザは１ｋＨｚパルスを越える割合で動作することができ、そのため数秒又は数分の期間にわたってパルス合計を追跡するには蓄積されるべき大きな数値が必要とされる。
【００１８】
全てのデジタルカウンタはトリガ制御ボード１１５に取り付けられてよい。上記のとおり、各モジュールからのパルスは、電気接続又は光ファイバ接続のいずれかによって、デジタルカウンタに伝達される。モジュールがＥＭＩノイズを発生させている場合や、或いはモジュールがＥＭＩノイズが作り出される領域に配置されている場合には、光ファイバ接続の方が望ましい。
【００１９】
この好ましい実施態様では、制御装置１９０は、マスターカウンタとそれ以外の残りのカウンタのカウント数の間に何か違いがあるかどうかを自動的に追跡するよう動作する。もし差が発生すれば、オペレータは故障が起こっていることを知らされる。これは、パルス出力が正確でなくてはならないリソグラフィへの応用において非常に重要である。
【００２０】
一方、パルス形成ネットワーク１１０の動作をモニタすることが望ましい場合が存在する。この場合、一つの余分のカウンタを、トリガ信号を直接受信するために追加することができる。この構成は、図２に示されている。図１と図２の唯一の違いは、マスターカウンタ２０５が外部トリガ信号１０５の出力端子から直接入力を受信するということである。パルス形成ネットワーク１１０の出力は、その後、図１の場合と同様にカウンタ１２５に供給される。正当に評価できるように、この実施態様では、カウンタ２０５におけるカウント数とカウンタ１２５におけるカウント数とに違いが生じることは、パルス形成ネットワーク１００が正しく稼働してしていなかったこと、及び、レーザシステムが許容最大周波数を越える周波数でトリガされたことを示している。
【００２１】
図３は、レーザ共振器１８０から放出されたレーザパルスに関連する追加のモニタリング機能を備えた、本発明の第３の実施態様を示している。特に、リソグラフィ応用においては、レーザパルスが各トリガパルスに応じて生成されたことのみならず、加えて、出力レーザパルスが適切な狭い時間窓（ｔｉｍｅ  ｗｉｎｄｏｗ  ）内に生成されたことを知ることが重要である。例えば、外部トリガとレーザ光パルスとの間の遅延は、ある特定応用に対し、５０マイクロ秒＋／−１００ナノ秒内で識別できる。外部トリガに関する光パルスがこの範囲外にあると、ウェハ台は外部トリガパルスと同期して移動するために、ウェハは悪いポジションにおいて露光されることになる。図３は、このモニタリングを実現できる実施態様を示している。
【００２２】
図３では、共振器１８０からのレーザパルス出力を測定するモニタからの出力は、ＡＮＤゲート３００に供給される。図４に示されたＡＮＤゲート３００への第２の入力（ゲート信号３０５）は、制御装置１９０から入力される。このゲート信号３０５は、トリガ信号の開始からいくらか後の時点までは、この場合では４９．９マイクロ秒までは、低レベルである。この時点で、ゲート信号３０５は、０．２マイクロ秒の間にわたり高レベルになる。もし共振器１８０からのレーザパルスが、ゲート信号３０５が高くなった狭い０．２マイクロ秒内に生成されるなら、ＡＮＤゲート３００は、高レベル信号を生成し、そしてその高レベル信号をカウンタ１８５に出力する。もし共振器１８０が、ゲート信号が低レベルの時点で（早期にあるいは遅れて）トリガ信号に応じて光パルスを放出すれば、カウンタ１８５はカウントを一切記録せず、レーザパルスは不明のパルスとして認識されることになる。
【００２３】
以上を要約して述べると、次の通りである。まず、一般的なエキシマレーザは、外部トリガ信号１０５に応じて光パルスを生成する。外部トリガ信号１０５は、外部出力源から多数のモジュール１１０，１２０，１３５，１４０，１５５及び１６５を経由して共振器１８０まで伝送される。本発明では、種々の電気モジュール１１０，１２０，１３５，１４０，１５５，１６５及び１８０のそれぞれの出力がデジタルカウンタ１２５，１３０，１４５，１５０，１７０，１７５及び１８５に供給される（図１参照）。レーザが正しく稼働しているとき、それぞれのカウンタは各トリガ信号に対してただ一つのカウントを記録する。障害が起こると、欠陥があるモジュールに接続されたカウンタによってカウントされたカウント数は、トリガ信号数と一致しない。サービスエンジニアは、どのモジュールが問題を抱えているかの特定を助けるこのカウンタの情報を使用することができる。
【００２４】
本発明の構造及び用途に関する他の種々な修正及び変更が本発明の請求の範囲内で可能であることは、当業者には明らかであろう。本発明は、特定の好ましい実施態様に関連して記述されているが、発明の請求の範囲によって確定される本発明は、如何なる特定の実施態様にも限定されないことは理解されるであろう。
【００２５】
【発明の効果】
以上の如く、本発明に係るパルスレーザ診断システム及び方法によれば、パルスレーザシステムのトリガ・チェーンにおいてどのモジュールに問題が発生したかを検出することができる。従って、本発明によれば、パルスレーザのトリガ・チェーンにおける故障モジュールを自動的に特定して故障時間を減少させことができる実用的なパルスレーザ診断システム及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパルスレーザ診断システムの第１の実施態様を示すブロック図である。
【図２】パルス形成ネットワークのチェックが必要なときに使用される追加のカウンタを備えた、本発明によるパルスレーザ診断システムの第２の実施態様を示すブロック図である。
【図３】共振器を励起させているパルスのカウントをある特定の（適切な）期間内に入るパルスに制限するためのゲート信号生成器が使用される、本発明によるパルスレーザ診断システムの第３の実施態様を示すブロック図である。
【図４】図３のパルスレーザ診断システムで使用されるゲート信号のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１０５  外部トリガ信号
１１０  パルス形成ネットワーク
１１５  トリガ制御ボード
１２０  遅延補償回路
１２５，２０５  マスターカウンタ
１３０，１４５，１５０，１７０，１７５，１８５  カウンタ
１３５  トリガ・コンバータ
１４０  高電圧スイッチ
１５５  エネルギ転送モジュール
１６５  ガス放電管
１８０  共振器
１９０  計算／エラー処理／表示・制御装置
【図１】
0003598254.tif 000002
【図２】
0003598254.tif 000003
【図３】
0003598254.tif 000004
【図４】
0003598254.tif 000005