(57)【要約】  本発明は、シード光注入モジュール式ガス放電レーザ（１１）のためのフィードバックタイミング制御装置及びその方法に関する。好適な実施形態は、約４，０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス繰返し率で、約２０ワットから４０ワット又はそれ以上の総合出力を得るための約５ｍＪから１０ｍＪ又はそれ以上のパルスエネルギーの、高品質パルスレーザビームを生成することができるシステムである。フィードバックタイミング制御は、特定の状況では、システムから有意なレーザエネルギーが出力されないようにタイミング調整された放電を可能にするようにプログラムされる。この方法を使用することで、バーストの第１のレーザ出力パルスの前に、２つの室の各々のタイミングパラメータをモニタできるように、バーストの第１の放電が無出力放電であるバーストモード作動が可能になる。２つの別個の放電室が設けられており、第１の放電室は、第２の放電室で増幅される超狭帯域シードビームを生成する主発振器の一部である。２つの放電室は、別個に制御することができ、主発振器の波長パラメータの最適化、及び増幅室のパルスエネルギーパラメータの最適化が可能になる。
2005512333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特別なタイミング制御機能を有する超狭帯域２室高繰返し率ガス放電レーザシステムであって、
Ａ）１）ａ）第１のレーザガスと、
ｂ）第１の放電領域を形成する、各々細長い形状で間隔をあけて設けられた第１の電極対とを含む第１の放電室、
２）４，０００パルス／秒又はそれ以上の範囲の繰返し率で作動する際に、各パルスの後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次のパルスの前に前記第１の放電領域から除去するために、前記第１の放電領域における前記第１のレーザガスの十分なガス速度を作り出すための第１のファン、
３）前記第１のレーザガスから少なくとも１６ｋｗの熱エネルギーを除去することができる第１の熱交換器システム、
４）前記第１の放電室で生成された光パルスのスペクトル帯域幅を狭小化するための線幅狭小化ユニットを備える第１のレーザユニットと、
Ｂ）１）ａ）第２のレーザガスと、
ｂ）第２の放電領域を形成する、各々細長い形状で間隔をあけて設けられた第２の電極対とを含む第２の放電室、
２）４，０００パルス／秒又はそれ以上の範囲の繰返し率で作動する際に、各パルスの後に、放電によって生成されたイオンの実質的に全てを、次のパルスの前に前記第２の放電領域から除去するために、前記第２の放電領域における前記第２のレーザガスの十分なガス速度を作り出すための第２のファン、
３）前記第２のレーザガスから少なくとも１６ｋｗの熱エネルギーを除去することができる第２の熱交換器システムを備える第２のレーザユニットと、
Ｃ）約４，０００パルス／秒の速度で約５ｍＪを超える正確に制御されたパルスエネルギーを有するレーザパルスを生成するのに十分な電気パルスを前記第１の電極対及び前記第２の電極対に供給するようになったパルス電力システムと、
Ｄ）前記２室式レーザシステムによって生成されたレーザ出力パルスのパルスエネルギー、波長、及び帯域幅を測定すると共に、フィードバック制御方式で前記レーザ出力パルスを制御するためのレーザ光測定及び制御システムと、
Ｅ）フィードバックタイミング制御を行うアルゴリズムでプログラムされたプロセッサと、
を備えることを特徴とするレーザシステム。
【請求項２】
前記第１のレーザユニットは、主発振器として構成され、前記第２のレーザユニットは、電力増幅器として構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記レーザガスは、アルゴン、フッ化物、及びネオンを含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項４】
前記レーザガスは、クリプトン、フッ化物、及びネオンを含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記レーザガスは、フッ化物と、ネオン、ヘリウム、又はネオンとヘリウムの混合物から成る群から選択されたバッファガスとを含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項６】
前記第１のファン及び前記第２のファンの各々は、横流ファンであり、各々は２つのブラシレスＤＣモータによって駆動される軸を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項７】
前記モータは、水冷式モータであることを特徴とする請求項６に記載のレーザシステム。
【請求項８】
前記パルス電力システムは、水冷式電気部品を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項９】
前記水冷式部品の少なくとも１つは、１２，０００ボルトを超える高電圧で作動する構成部品であることを特徴とする請求項８に記載のレーザシステム。
【請求項１０】
前記高電圧は、冷却水が流れるインダクタを使用して接地から絶縁されることを特徴とする請求項９に記載のレーザシステム。
【請求項１１】
前記パルス電力システムは、充電コンデンサを正確に制御された電圧に充電するための共振充電システムを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１２】
前記システムは、わずかな変更でもって、ＫｒＦレーザシステム、ＡｒＦレーザシステム、又はＦ２レーザシステムのいずれかで作動するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１３】
実質的に全ての構成部品は、レーザエンクロージャに収容されるが、前記システムは、前記エンクロージャから物理的に離れたＡＣ／ＤＣモジュールを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１４】
前記パルス電力システムは、主発振器充電コンデンサバンクと、電力増幅器充電コンデンサバンクと、前記充電コンデンサバンクの両者を並列に充電するように構成された共振充電器を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１５】
前記パルス電力システムは、少なくとも２０００Ｖの供給電力を前記共振充電器に供給するように構成された電源装置を備えることを特徴とする請求項１４に記載のレーザシステム。
【請求項１６】
主発振器ビームパラメータを制御するために、前記第１のレーザガスのＦ２濃度を制御するためのガス制御システムを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１７】
主発振器ビームパラメータを制御するために、前記第１のレーザガスのレーザガス圧力を制御するためのガス制御システムを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１８】
前記主発振器の放電の２０ｎｓから６０ｎｓ後に生じるように、前記電力増幅器の放電をトリガする放電タイミング制御装置を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項１９】
特定の状況において、どの大きな出力パルスエネルギーも回避するよう時間調整された放電を引き起こすようにプログラムされた放電制御ユニットを更に備えることを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項２０】
前記特定の状況において、前記制御装置は、前記主発振器での放電の少なくとも２０ｎｓ前に前記電力増幅器の放電を引き起こすようにプログラムされることを特徴とする請求項１９に記載のレーザシステム。
【請求項２１】
前記特定の状況において、前記制御装置は、前記主発振器での放電の少なくとも７０ｎｓ後に前記電力増幅器の放電を引き起こすようにプログラムされることを特徴とする請求項１９に記載のレーザシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも２０ｎｓは、約４０ｎｓであることを特徴とする請求項２０に記載のレーザシステム。
【請求項２３】
前記少なくとも７０ｎｓは、約１１０ｎｓであることを特徴とする請求項２１に記載のレーザシステム。
【請求項２４】
前記レーザシステムは、前記第１の放電室及び第２の放電室の各々における放電ＡＳＥを測定するためのＰセルを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項２５】
前記制御装置は、放電を示すために前記Ｐセルからの信号を使用するようにプログラムされることを特徴とする請求項２４に記載のレーザシステム。
【請求項２６】
前記制御装置は、コンデンサ電圧の測定結果に基づいて放電を判定するようにプログラムされることを特徴とする請求項２１に記載のレーザシステム。
【請求項２７】
ＭＯＰＡシステムによって生成されるバーストパルスの放電タイミングを制御するための方法であって、フィードバック放電タイミング信号に基づいて前記パルスを生成するための放電タイミングを判定する段階を含み、前記バーストパルスの開始時の少なくとも第１の放電セットは、放電の結果として有意なレーザ放射が生じないように相対時間に発生するようにプログラムされることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００１年１１月３０日出願の米国特許出願番号１０／０１２，００２、２００１年８月２９日出願の米国特許出願番号０９／９４３，３４３、及び２００１年５月３日出願の米国特許出願番号０９／８４８，０４３の優先権を請求するものであり、その特許の開示内容全体は、引用により本明細書に組み込まれている。本発明は、狭帯域２室ガス放電レーザシステムに関し、特に、このようなシステムの放電タイミングの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電ガスレーザ
放電ガスレーザは公知であり、１９６０年代にレーザが発明された直後から利用可能でなっている。２つの電極間の高電圧放電は、レーザガスを励起してガス状利得媒質を生成する。利得媒質を含む空洞共振器は、光の誘導増幅を可能にし、その後、光はレーザ光の形態で空洞から抽出される。これらの放電ガスレーザの多くは、パルスモードで作動される。
【０００３】
エキシマレーザ
エキシマレーザは、特定の形式の放電ガスレーザであり、１９７０年代半ばから知られている。集積回路リソグラフィに有用なエキシマレーザは、１９９１年６月１１日発行の米国特許第５，０２３，８８４号「小型エキシマレーザ」に説明されている。この特許は、本出願人の雇用主に譲渡されており、その開示内容は引用により本明細書に組み込まれている。米国特許第５，０２３，８８４号で説明されているエキシマレーザは、高繰返し率パルスレーザである。これらのエキシマレーザは、集積回路リソグラフィに使用する場合、一般的に、時間当たり何千個もの高価な集積回路を「２４時間体制」で製造する集積回路製造ラインで稼働するので、休止時間は非常に不経済である。この理由で、構成部品の大半は、数分以内に交換可能なモジュールにまとめられている。一般的に、リソグラフィに使用されるエキシマレーザは、出力ビームの帯域を１ピコメートルまで狭くする必要がある。この「線幅狭小化」は、一般的に、レーザの空洞共振器の背部を形成する線幅狭小化モジュール（「線幅狭小化パッケージ」又は「ＬＮＰ」と呼ぶ）において達成される。このＬＮＰは、プリズム、ミラー、及び格子を含む精巧な光学素子で構成される。米国特許第５，０２３，８８４号で説明されている形式の放電ガスレーザは、電気パルス電源システムを利用して２つの電極間で放電を引き起こすようになっている。このような従来技術によるシステムでは、各々のパルスに関して、直流電源装置は、「充電コンデンサ」又は「Ｃ0」と呼ばれるコンデンサバンクを「充電電圧」と呼ばれる所定の制御電圧まで充電する。この充電電圧値は、従来技術による装置では約５００ボルトから１０００ボルトの範囲である。Ｃ0を所定電圧まで充電した後、半導体スイッチを閉じると、Ｃ0に蓄積された電気エネルギーは、一連の磁気圧縮回路及び変成器を通って瞬時にリンギングされ、各電極の両端に約１６，０００ボルト（又はそれ以上）の範囲の高電圧電位が生じ、約２０ｎｓから５０ｎｍ持続する放電を引き起こすようになっている。
【０００４】
リソグラフィ光源の大きな進展
米国特許第５，０２３，８８４号に説明されているようなエキシマレーザは、１９８９年から２００１年までの間に集積回路リソグラフィ用の主要な光源になった。現在、１０００台以上のこれらのレーザが、最新の集積回路製造工場で使用されている。これらのレーザのほとんど全ては、米国特許第５，０２３，８８４号に説明されている基本設計の特徴を有する。これは、
（１）各電極の両端に約１００パルスから２５００パルス／秒のパルス繰返し率で電気パルスを供給するための単一のパルス電力システム、
（２）部分反射ミラー形式の出力カプラと、プリズムビーム拡大器、調整ミラー、及び格子から成る線幅狭小化ユニットとで構成された単一の空洞共振器、
（３）レーザガス（ＫｒＦ又はＡｒＦ）、２つの細長い電極、及び各パルス間の放電領域を除去するのに十分な速度で２つの電極間でレーザガスを循環させるための横流ファンを含む単一の放電室、
（４）パルス間基準でパルスエネルギー、エネルギー線量、及び波長を制御するためのフィードバック制御システムを用いて、出力パルスのパルスエネルギー、波長、及び帯域幅をモニタするためのビームモニタ、
である。
【０００５】
１９８９年から２００１年までの間に、これらのレーザの出力電力は徐々に大きくなり、パルスエネルギー安定性、波長安定性、及び帯域幅に関するビーム品質仕様もますます厳しくなってきている。集積回路製造で広く使用されている一般のリソグラフィレーザモデルの作動パラメータには、８ｍＪのパルスエネルギー、２，５００パルス／秒のパルス繰返し率（最大約２０ワットまでの平均ビーム電力を供給）、約０．５ｐｍ（ＦＷＦＭ）の帯域幅、及び±０．３５％でのパルスエネルギー安定性等などがある。
【０００６】
これらのビームパラメータを更に改善するニーズがある。集積回路製造業者は、正確なパルスエネルギー制御による、波長、帯域幅、高ビーム電力の改善を望んでいる。米国特許第５，０２３，８８４号に説明されているような基本設計でいくらか改善することができるが、その基本設計による大きな改善は実現できない。例えば、単一の放電室では、正確なパルスエネルギー制御は、波長及び／又は帯域幅に悪影響を与える場合があり、特に非常に高いパルス繰返し率では波長及び／又は帯域幅は、正確なパルスエネルギー制御に悪影響を与える場合があり、その逆も同様である。
【０００７】
シード光注入
放電ガスレーザ（エキシマレーザシステムを含む）の帯域幅を狭くするための公知の技術では、狭帯域「シード」光が利得媒質に注入される。このシステムの一例として、「主発振器」と呼ばれるシード光を生成するレーザは、第１の利得媒質内に超狭帯域光を入力するように設計されており、この超狭帯域光は、第２の利得媒質内でシード光として使用される。第２の利得媒質が電力増幅器として機能する場合、このシステムは、主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）システムと呼ぶ。第２の利得媒質自体が空洞共振器（レーザ発振を起こる）を有する場合、このシステムは、注入シード発振器（ＩＳＯ）システム又は主発振器電力発振器（ＭＯＰＯ）システムと呼び、この場合、シードレーザを主発振器と呼び、下流側システムを電力発振器と呼ぶ。２つの別個のシステムで構成されたレーザシステムは、同程度の単一室レーザシステムよりもかなり高価で、大型かつ複雑なものになる傾向がある。従って、これらの２室レーザシステムの商業的用途は限られる。
【０００８】
ジッタの問題
前述の形式のガス放電レーザにおいて、放電持続時間は非常に短く、一般的に約２０ｎｓから５０ｎｓ（２０／1０億・秒から５０／１０億・秒）である。更に、放電によって生成される反転分布は、反転分布が効果的に放電中にのみ存在するように非常に急激に減少される。これらの２つのレーザシステムにおいて、下流側レーザの反転分布は、上流側レーザからのビームが第２のレーザに到達した際に行なわれる必要がある。従って、２つのレーザの放電は、レーザシステムが適切に作動するよう適切に同期させる必要がある。これは、一般的なパルス電力システム内には放電タイミングの変動に関する幾つか潜在的な原因があるので問題となる場合もある。２つの最も重要なタイミング変動の原因は、パルス電力回路で使用される可飽和インダクタの電圧変動及び温度変動である。パルス電力充電電圧及びインダクタ温度をモニタし、その測定データ及び遅延回路を利用して放電タイミングを所望値に正規化することは公知である。従来技術による一例は、本明細書に引用によって組み込まれている米国特許第６，０１６，３２６号で説明されている。つまり、従来技術において、タイミング誤差は、低減することは可能であるが無くすことはできない。最終的に生じるこれらの誤差は「ジッタ」と呼ばれる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，０２３，８８４号公報
【特許文献２】米国特許第６，０１６，３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
２室レーザシステムが連続的に作動している場合、ジッタの問題は、各々の室に関するトリガと消灯との間の時間を測定し、直前パルス等の先行パルスのタイミング測定値に基づいて後続パルスに対してフィードバック信号を供給することによって対応することができる。しかしながら、この方法は、電気部品の温度がアイドル期間中に変動し易く構成部品のタイミング特性が変わるので、アイドル期間に続く最初のパルスに対しては上手く機能しない。
ジッタの問題を処理する改善された方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、シード光注入モジュールガス放電レーザのフィードバックタイミング制御装置及び方法を提供する。好適な実施形態は、約４，０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス繰返し率で、約２０ワットから４０ワット又はそれ以上の総合出力を得るための約５ｍＪから１０ｍＪ又はそれ以上のパルスエネルギーの、高品質パルスレーザビームを生成することができるシステムである。フィードバックタイミング制御は、特定の状況では、システムから有意なレーザエネルギーが出力されないようにタイミング調整された放電を可能にするようにプログラムされる。この方法を使用することで、第１のレーザ出力パルスのバーストの前に２つの室の各々のタイミングパラメータをモニタできるように、バーストの第１の放電が無出力放電であるバーストモード作動が可能になる。２つの別個の放電室が設けられており、第１の放電室は、第２の放電室で増幅される超狭帯域シードビームを生成する主発振器の一部である。２つの放電室は、別個に制御することができ、主発振器の波長パラメータの最適化、及び増幅室のパルスエネルギーパラメータの最適化が可能になる。好適な実施形態は、ＭＯＰＡとして構成され、特に、集積回路リソグラフィの光源として使用されるように設計されたＡｒＦエキシマレーザシステムである。この好適な実施形態において、両方の放電室及びレーザ光学部品は、レーザエンクロージャ内の垂直光学テーブル上に取り付けられる。好適なＭＯＰＡの実施形態において、各々の室は、各パルスの間で約０．２５ミリ秒未満の時間で残渣を放電領域から除去することによって、４０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス繰返し率での作動を可能にするのに十分なガス流を供給する横流ファンを備える。主発振器は、４０００Ｈｚ又はそれ以上の繰返し率で、パルス間基準で中心波長を制御して、０．２ｐｍ（ＦＷＨＭ）未満の帯域幅を可能にする超高速調整ミラーを有する線幅狭小化パッケージを備える。また、この好適な実施形態は、リソグラフィ光学部品の劣化速度を実質的に遅くするために、電力増幅器からの各々のパルスを２パルス又は４パルスに分割するパルス増倍モジュールを含む。他の好適な実施形態は、ＫｒＦまたはＦ2ＭＯＰＡレーザシステムとして構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
好適なレイアウト
図１は、主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）システムとして構成された２室ＡｒＦ放電レーザシステムの好適な全体レイアウトである。本システムは、２００１年１１月３０日出願の米国特許出願番号１０／０１２，００２に詳細に説明されている以下の特徴を含む。
（１）２つの放電室及びレーザ光学部品は、レーザキャビネット４内に運動学的に取り付けられた垂直光学テーブル１１上に取り付けられる。放電室は、光学テーブルにボルト留めされた剛性片持アーム部の上に支持される。この設計では、主発振器１０は、電力増幅器１２の上方に取り付けられている。
（２）高電圧電源装置６Ｂは、レーザキャビネット４に収容されている。この２室ＡｒＦ４０００Ｈｚシステムは、単一の１２００ボルト電源装置のみを必要とする。４０００Ｈｚ  ＫｒＦシステムも同様である。しかしながら、レーザキャビネットには、２室６０００ＨｚＦ２レーザシステムに必要となるであろう２台の追加の高電圧電源装置のための空間が設けられている。追加の高電圧電源装置の一方は、６０００ＨｚＡｒＦシステムで使用されることになる。
（３）２つのレーザ室の各々と、レーザ室用パルス電源装置は、引用により本明細書に組み込まれている米国特許出願番号０９／８５４，０９７で説明されている４０００Ｈｚの単室レーザシステムで利用されているレーザ室及びパルス電源装置と実質的に同一である。
（４）光学テーブル１１の後方に配置されているパルス増倍モジュール１３は、電力増幅器から出るパルスの持続時間を延ばすために本実施形態に含まれる。
（５）主発振器ビーム出力光学部品１４Ａは、ＭＯからの出力ビームを電力増幅器入出力光学部品１４Ｂへ導き、電力増幅器後部光学部品１４Ｃを経由して電力増幅器１２Ｃを通る２つの経路を得るように導く。第１の経路は電極に対して小さな角度を成し、第２の経路は電極に対して位置合わせされる。パルス伸長器を含むレーザシステムを通るビームの全経路は、真空適合エンクロージャ（図示せず）内に密封され、エンクロージャは、窒素又はヘリウムでパージされる。
【００１４】
主発振器
図１に示す主発振器１０は、多くの点において米国特許第５，０２３，８８４号及び米国特許第６，１２８，３２３号に説明されているような従来技術のＡｒＦレーザと類似しており、出力パルスエネルギーが約５ｍＪではなく約０．１ｍＪであること以外は米国特許出願番号０９／８５４，０９７に説明されているＡｒＦレーザと実質的に同一である。４０００Ｈｚ以上での作動を可能にするために、米国特許第６，１２８，３２３号のレーザに比較して重要な改良が施されている。主発振器は、帯域幅制御を含むスペクトル性能が最大限に高められている。これにより、非常に狭い帯域幅となり、帯域幅安定性が改善される。主発振器は、図２及び図２Ａに示す放電室１０Ａを備え、放電室１０Ａには、各々長さ約５０ｃｍで、約０．５インチだけ離れている一対の細長い電極１０Ａ−２及び１０Ａ−４が配置されている。陽極１０Ａ−４は、流れを形成する陽極支持ロッド１０Ａ−６に取り付けられる。４つの別個のフィン付き水冷式熱交換器ユニット１０Ａ−８が設けられている。横流ファン１０Ａ−１０は２つのモータ（図示せず）によって駆動され、電極間で速度約８０ｍ／ｓのレーザガス流を供給するようになっている。放電室は、レーザ光に対して約４５°に配置されたＣａＦ2窓を備える窓ユニット（図示せず）を含む。放電室の中心に取入れ口を有する静電フィルタユニットは、図２に１１で示すガス流の一部を濾過し、米国特許第５，３５９，６２０号（引用により本明細書に組み込まれている）で説明されている方法で清浄ガスを窓ユニットへ導いて、放電残渣を窓から隔離するようになっている。主発振器の利得領域は、この実施形態においては約３％アルゴン、０．１％Ｆ2、及び残りの部分のネオンで構成されるレーザガスを介して各電極の間の放電によって形成される。ガス流は、次のパルスの前に各々の放電の残渣を放電領域から除去する。空洞共振器は、出力カプラ１０Ｄによって出力側に形成され、出力カプラ１０Ｄは、ビーム方向に垂直に取り付けられ、１９３ｎｍの光の約３０％を反射すると共に１９３ｎｍの光の約７０％を通過させるように被覆処理されたＣａＦ2ミラーで構成される。空洞共振器の反対側の境界には、米国特許第６，１２８，３２３号で説明されている従来の線幅狭小化ユニットと類似の図１に示す線幅狭小化ユニット１０Ｃがある。ＬＮＰについては、図１６、図１６Ａ、図１６Ｂ１、及び図１６Ｂ２に示すように以下に詳細に説明する。この線幅狭小化パッケージの重要な改良点には、ビームを水平方向に４５倍に拡大するための４つのＣａＦビーム拡大プリズムと、比較的大きな回転を得るためのステッピングモータによって制御される調整ミラー、及びミラーの高精度の調整を行うための圧電ドライバが含まれる。約８０ファセット／ｍｍを有するミラーエシェル格子１０Ｃ３は、リットロウ（Ｌｉｔｒｏｗ）構成で取り付けられ、約３００ｐｍ幅のＡｒＦ固有スペクトルから選択された非常に狭い幅の紫外光を反射する。主発振器は、従来技術によるリソグラフィ光源で一般的に使用されるよりもはるかに低いＦ2濃度で作動されることが好ましい。これにより帯域幅が非常に狭くなる。別の重要な改良点は、発振器ビームの断面を水平方向で１．１ｍｍ、垂直方向で７ｍｍに限定する狭い後側開口である。
【００１５】
好適な実施形態において、主発振器及び電力増幅器の主充電コンデンサバンクは、ジッタ問題を低減するために並列に充電される。このことは、２つのパルス電力システムのパルス圧縮回路のパルスの圧縮時間が充電コンデンサの充電レベルに依存するので望ましい。パルスエネルギー出力は、充電電圧の調整によってパルス間基準で制御されることが好ましい。これは主発振器のビームパラメータを制御するための電圧の使用を若干制限する。しかしながら、レーザガス圧及びＦ2濃度は、広範なパルスエネルギー増加及びレーザガス圧にわたる所望のビームパラメータを得るために簡単に制御することができる。帯域幅は、Ｆ2濃度及びレーザガス圧に伴って狭くなる。これらの制御上の特徴は、ＬＮＰ制御に追加されるものである。（主発振器の場合、放電と消灯との間の時間はＦ2濃度の関数（１ｎｓ／ｋＰａ）なので、Ｆ2濃度はタイミングを変えるために変更することができる）。
【００１６】
電力増幅器
好適な実施形態における電力増幅器は、対応する主発振器放電室と類似のレーザ室で構成される。２つの別個のレーザ室を有することによって、波長及び帯域幅とは別に、パルスエネルギー及び一連のパルスによる統合エネルギー（線量と呼ぶ）を広範に制御することができる。これにより線量安定性が向上する。全てのレーザ室の構成部品は同一であり、製造工程時に交換可能である。しかしながら、作動時、ＭＯのガス圧はＰＡのガス圧よりも実質的に低いことが好ましい。また、本実施形態においては、電力増幅器の圧縮ヘッドは、圧縮ヘッドと実質的に同一であり、圧縮ヘッドの構成部品も製造時に交換可能である。１つの相違点は、圧縮ヘッドコンデンサバンクのコンデンサが、ＰＡと比較して、ＭＯの場合の方が実質的に高いインダクタンスを生成するように広範囲にわたって配置できることである。パルス電力システムのレーザ室及び電気部品が実質的に同一なことは、ジッタ問題を最小限に抑えるように、パルス形成回路のタイミング特性を確実に同一に又は実質的に同一にするのを助ける。
【００１７】
電力増幅器は、電力増幅器放電室の放電領域を通る２つのビーム経路が得られるように構成される。充電電圧は、所望のパルス及び線量エネルギーを維持するようにパルス間基準で選択されることが好ましい。Ｆ2濃度及びレーザガス圧は、所望の作動範囲の充電電圧が得られるように調整することができる。この所望の範囲は、電圧によるエネルギーの変化がＦ2濃度及びレーザガス圧の関数であることから所望のｄＥ／ｄＶ値を生じるように選択することができる。注入タイミングは充電電圧に基づくことが好ましい。注入回数は、状態を相対的に一定に保つために多いことが好ましく、連続的又はほぼ連続的とすることができる。これらの実施形態の一部のユーザは、各Ｆ2注入の間の長い時間（２時間など）を選ぶであろう。
【００１８】
パルス電力回路
図１に示す好適な実施形態において、基本的なパルス電力回路は、従来技術によるリソグラフィ用エキシマレーザ光源のパルス電力回路と類似のものである。しかしながら、充電コンデンサの下流側の別個のパルス電力回路は、各々の放電室に対して設けられている。単一の共振充電器は、両方の充電コンデンサバンクが正確に同じ電圧に確実に充電されるように、並列に接続された２つの充電コンデンサバンクを充電することが好ましい。パルス電力回路の構成部品の温度を調整するために重要な改良も行われている。好適な実施形態において、２つの室における相対的な放電タイミングを調整するために、可飽和インダクタの磁気コアの温度がモニタされ、温度信号がフィードバック回路で利用される。図３Ａ及び図３Ｂは、ＭＯに使用される好適な基本パルス電力回路の重要な構成部品を示す。同じ基本回路がＰＡにも使用される。
【００１９】
共振充電器
図３は、好適な共振充電器システムを示す。主要な回路要素は以下の通りである。
Ｉ１：一定の直流電流出力の３相電源装置３００、
Ｃ−１：図３Ａに示すＣ0コンデンサ４２より１桁又はそれ以上大きなソースコンデンサ３０２、
Ｑ１、Ｑ２、及びＱ３：Ｃ0の調整電圧を充電及び維持する電流を制御するスイッチ、
Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３：電流を単一の方向へ流す、
Ｒ１及びＲ２：制御回路への電圧フィードバックを行う、
Ｒ３：僅かな過充電が生じた場合にＣ0の電圧の急速放電を可能にする、
Ｌ１：電流の流れ及び設定充電移動タイミングを制限するＣ−１コンデンサ３０２とＣ0コンデンサバンク４２との間の共振インダクタ、
制御ボード３０４：回路フィードバックパラメータに基づいてＱ１、Ｑ２、Ｑ３の開閉を指令する。
【００２０】
この回路は、Ｄｅ−Ｑｉｎｇスイッチとして知られているスイッチＱ２及びダイオードＱ３を含む。このスイッチは、制御ユニットが共振充電中にインダクタを短絡できるようにすることによって回路調整を改善する。この「Ｄｅ−Ｑｉｎｇ」は、充電インダクタの電流Ｌ１に蓄えられた余分のエネルギーがコンデンサＣ0へ移動するのを防止する。
【００２１】
レーザパルスが必要となる前に、Ｃ−１上の電圧が約１５００ボルトに充電され、スイッチＱ１−Ｑ３が開く。レーザからの指令でＱ１は閉じる。この時点で、電流は、充電インダクタＬ１を経由してＣ−１からＣ0へ流れる。前述のように、制御ボードの計算機は、レーザからの指令電圧設定値に対してＣ0の電圧及びＬ１へ流れる電流を評価する。Ｑ１は、Ｃ０コンデンサバンク上の電圧とインダクタＬ１に蓄積された等価エネルギーとを加えたものが所望の指令電圧と等しい場合に開く。計算式は以下の通りである。
ＶＦ＝［ＶC0S2＋（Ｌ１＊ＩLIS2）／Ｃ0］０．５
ここで、
Ｖｆ＝Ｑ１が開きＬ１の電流がゼロになった後のＣ0電圧、
ＶC0S＝Ｑ１が開いたときのＣ0電圧
ＩLIS＝Ｑ１が開いたときにＬ２を通って流れる電流
【００２２】
Ｑ１が開いた後、Ｌ１に蓄積されたエネルギーは、Ｄ２を経由してＣ0コンデンサバンクへ移動し始め、Ｃ0コンデンサバンク上の電圧が指令電圧とほぼ等しくなるまで続く。この時点でＱ２は閉じ、Ｃ0へ電流が流れなくなり、電流はＤ３を経由して流れる。「Ｄｅ−Ｑｉｎｇ」回路に加えて、ブリードダウン回路のＱ３及びＲ３は、Ｃ0電圧の追加の微調整を可能にする。
【００２３】
ブリードダウン回路２１６のスイッチＱ３は、インダクタＬ１を流れる電流が停止したとき制御ボードから閉じるように指令を受け、Ｃ0電圧が所望の制御電圧２へブリードダウンされ、その後、スイッチＱ３が開くことになる。コンデンデＣ0及び抵抗器Ｒ３の時定数は、全充電サイクルが大きくなることなく、コンデンサＣ0を指令電圧へブリードダウンするほど十分に早いことが必要である。
【００２４】
その結果、共振充電器は、３つのレベルの調整制御で設定できる。多少粗い調整は、充電サイクル中にエネルギー計算機及びスイッチＱ１が開くことによってもたらされる。Ｃ0コンデンサバンクの電圧が目標値に近づくとＤｅ−Ｑｉｎｇスイッチが閉じ、Ｃ0の電圧が目標値になるか又は僅かに目標値を越えると共振充電は停止する。好適な実施形態において、スイッチＱ１及びＤｅ−Ｑｉｎｇスイッチは、±０．１％よりも高い精度で調整を行うために使用される。追加の調整が必要な場合、電圧調整に関する第３の制御を利用することができる。これは、Ｃ0を正確な目標値まで放電するためのスイッチＱ３及びＲ３のブリードダウン回路（図５Ｂでは２１６に示す）である。
【００２５】
Ｃ0の下流側の改良
前述のように、本発明のＭＯ及びＰＡのパルス電力システムの各々は、従来技術のシステムで使用されたのと同じ基本パルス電力設計（図３Ａ）を利用する。しかしながら、非常に高くなった繰返し率に起因する約３倍の熱負荷に対して種々の変更が必要であった。
【００２６】
整流器及び圧縮ヘッドの詳細な説明
本セクションでは、整流器及び圧縮ヘッド製造の詳細を説明する。
【００２７】
半導体スイッチ
半導体スイッチ４６は、米国ペンシルバニア州ヤングウッド所在のＰｏｗｅｒｅｘ社から供給されるＰ／ＮＣＭ８００  ＨＡ−３４Ｈ  ＩＧＢＴスイッチである。好適な実施形態において、２つのスイッチは並列に使用される。
【００２８】
インダクタ
インダクタ６４は、米国特許第５，４４８，５８０号及び米国特許第５，３１５，６１１号に説明されているような従来技術のシステムで使用されたものと類似の可飽和インダクタである。
【００２９】
コンデンサ
図５に示すように、コンデンサバンク４２、５２、６２、及び８２（即ち、Ｃ0、Ｃ1、Ｃp-1、及びＣp）は、全て、並列に接続された規格品のコンデンサバンクで構成される。コンデンサ４２及び５２は、米国ノースカロライナ州ステーツヴィル又はドイツ国ウィマ所在のＶｉｓｈａｙ  Ｒｏｅｄｅｒｓｔｅｉｎ社等の供給業者から市販されているフィルム形コンデンサである。コンデンサバンク６２及び６４は、一般的に、日本のムラタ又はティー・ディー・ケー（ＴＤＫ）等から供給される高電圧セラミック製コンデンサの並列アレイで構成される。このＡｒＦレーザに使用される好適な実施形態において、コンデンサバンク８２（即ち、Ｃｐ）は、９．９ｎＦの静電容量が得られるように３３個の０．３ｎＦコンデンサで構成され、Ｃｐ−１は、総静電容量９．６ｎＦが得られるように２４個の０．４０ｎＦコンデンサバンクで構成され、Ｃ１は５．７μＦのコンデンサバンクであり、Ｃ０は５．３μＦのコンデンサバンクである。
【００３０】
パルス変成器
また、パルス変成器５６は、米国特許第５，４４８，５８０号及び米国特許第５，３１３，４８１号に説明されているパルス変成器と類似のものである。しかしながら、本実施形態のパルス変成器は、単巻きの２次巻線と、１：２４の等価昇圧比が得られるように単一主巻回の１／２４に等価な２４個の誘導ユニットのみを有する。変成器の二次側は、きつく嵌入しているＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））の絶縁管内に取り付けられた単一外径のステンレス鋼ロッドである。変成器は、１：２５の昇圧比をもつ。従って、約−１４００ボルトの入力パルスは、２次側で約−３５，０００ボルトのパルスを生じる。この単一巻回２次巻線設計は、超低漏洩インダクタンスをもたらし、非常に高速な出力立ち上がり時間を可能とする。
【００３１】
レーザ室電気部品の詳細
Ｃｐコンデンサ８２は、レーザ室圧力容器の上部に取り付けられた３３個の０．３ｎＦコンデンサのバンクで構成される。（一般的に、ＡｒＦレーザは、３．５％アルゴン、０．１％フッ素、及び残りはネオンで構成されるレーザ発振用ガスで作動される）。各電極は、長さ約２８インチであり、約０．５インチから１．０インチ、好ましくは約１／８インチだけ離間している。以下に好適な電極を説明する。この実施形態において、上部電極は陰極と呼び、下部電極は図５に示すように接地に接続されており陽極と呼ぶ。
【００３２】
放電タイミング
ＡｒＦ放電レーザ、ＫｒＦ放電レーザ、及びＦ2放電レーザにおいて、充電は、約５０ｎｓ（即ち、５０／１０億・秒）しか持続しない。この充電によってレーザ発振作用に必要な反転分布が生成されるが、この反転分布は放電中にのみ存在する。従って、シード光注入ＡｒＦレーザ、ＫｒＦレーザ、又はＦ2レーザの重要な要件は、シード光の増幅が生じ得るように、分布がレーザガス内で反転された際に、主発振器からのシード光を約５０／１０億・秒の間に電力増幅器の放電領域を確実に通過させるようにすることである。放電の正確なタイミングに対する大きな障壁は、（図３に示すように）スイッチ４２を閉じるためにトリガされる時間と４０ｎｓから５０ｎｓしか持続されない放電の開始との間に約５マイクロ秒の遅延があることである。パルスがＣ0と各電極との間の回路を通ってリンギングするのに、この約５マイクロ秒の時間間隔が必要となる。この時間間隔は、充電電圧の大きさ及び回路内のインダクタの温度でかなり変化する。
【００３３】
しかしながら、本明細書で説明する本発明の好適な実施形態においては、本出願人は、約２ｎｓ（即ち、２／１０億・秒）未満の相対精度内で２つの放電室の放電タイミング制御を行う電気パルス電力回路を開発した。２つの回路のブロック図を図４に示す。
【００３４】
本出願人は、充電電圧によりタイミングが約５ｎｓ／ボルトから１０ｎｓ／ボルトの範囲で変化することを示す種々の試験を行なった。これによって、充電コンデンサを充電する高電圧電源装置の精度及び繰返し率に関する厳しい要件が設定される。例えば、５ｎｓのタイミング制御が望まれる場合、１０ｎｓ／ボルトのシフト感度であれば、分解精度は０．５ボルトになる。１０００ボルトの公称充電電圧の場合、これは０．０５％の充電精度を必要とすることになるが、特にコンデンサをこの特定の値４０００回／秒で充電する必要がある場合には、この充電精度を実現するのは非常に困難である。
【００３５】
この問題に対する本出願人の好適な解決策は、図１及び図４に示すと共に前述したように、単一の共振充電器でＭＯ及びＰＡの両充電コンデンサを並列に充電することである。また、図４に示すように、時間遅延：充電電圧の各曲線が一致するように、２つのシステムに対して２パルス圧縮／増幅回路を設計することが重要である。これは、各回路に同じ構成部品を可能な限り使用することによって非常に簡単に行うことができる。
【００３６】
従って、この好適な実施形態においてタイミング変動（この変動をジッタと呼ぶ）を最小限に抑えるために、本出願人は、類似の構成部品を用いて両放電室のパルス電力部品を設計し、図４Ａに示すように、時間遅延：電圧の曲線の各々が実際に再現されるのを確認した。本出願人は、充電電圧の正常な作動範囲にわたって、電圧によるかなりの時間遅延の変動があるが、電圧による変動が、両回路については実質的に同じであることを確認した。つまり、両充電コンデンサが並列に充電される状態では、充電電圧は、充電の相対的なタイミングを変えることなく、広い作動範囲にわたって変えることができる。
【００３７】
温度の変動は、パルス圧縮タイミングに影響を与える場合があるので（特に可飽和インダクタの温度変化）、パルス電力回路における電気部品の温度制御も重要である。従って、設計目標は、温度変動を最小限に抑えることであり、第２のアプローチは、温度感応部品の温度をモニタし、フィードバック制御を用いてトリガタイミングを調整して補償することである。既知の作動履歴を用いて、過去のタイミング変動に関連する履歴データに基づいて調整を行うように学習アルゴリズムでプログラムされたプロセッサを用いて制御を行うことができる。その後、この履歴データは、レーザシステムの現在の作動に基づいてタイミング変化を予想するために利用される。
【００３８】
トリガ制御
２つの室の各々の放電のトリガは、各々の回路について米国特許第６，０１６，３２５号に説明されているものの１つ等のトリガ回路を利用して別個に達成される。これらの回路は、トリガと放電との間の時間が可能な限り一定に保たれるように、充電電圧の変動及びパルス電力部の電気部品の温度変化を補正するためのタイミング遅延を追加する。前述のように、２つの回路は基本的に同一であり、補正後の変動はほとんど同じである（即ち、互いに約２ｎｓ以内）。
【００３９】
放電タイミングの制御方法
放電の相対的なタイミングは、ビーム品質に大きな影響を与えることから、追加の段階は、放電タイミングを制御するように調整できる。例えば、特定のレーザ作動モードは、結果的に充電電圧の大きな変動又はインダクタ温度の大きな変動をもたらす場合がある。これらの大きな変動は、放電タイミングの制御を複雑にする場合がある。
【００４０】
モニタタイミング
放電タイミングは、パルス間基準でモニタすることができ、時間差は、フィードバック制御システムに使用してスイッチ４２を閉じるトリガ信号のタイミングを調整することができる。ＰＡでレーザ光が生成されない場合にはタイミングが不十分になる可能性があることから、レーザパルスではなくて放電蛍光（ＡＳＥという）を観察するために、フォトセルを用いてＰＡ放電をモニタすることが好ましい。ＭＯの場合にはＡＳＥ又はシードレーザパルスのいずれかを使用することができる。
【００４１】
バイアス電圧の調整
図３Ａに示すように、パルスタイミングは、インダクタ４８、５４、及び６４にバイアスを与えるインダクタＬＢ１、ＬＢ２、及びＬＢ３を通るバイアス電流を調整することによって増減することができる。他の方法を用いてこれらのインダクタを飽和させるのに必要な時間を長くすることができる。例えば、コア材料は、パルスタイミングモニタからのフィードバック信号に基づいてフィードバック制御することができる超高速応答ＰＺＴ素子で機械的に分離することができる。
【００４２】
調整可能な寄生負荷
調整可能な寄生負荷は、Ｃ0の下流のパルス電力回路のいずれか一方又は両方に追加することができる。
【００４３】
追加のフィードバック制御
パルスタイミングモニタ信号以外に充電電圧及びインダクタ温度信号をフィードバック制御に使用して、前述のトリガタイミングの調整に加えて前述のバイアス電圧又はコアの機械的な分離を調整することができる。
【００４４】
別のパルス電力回路
図３Ｃ１、図３Ｃ２、及び図３Ｃ３は、第２の好適なパルス電力回路を示す。この回路は、前述の実施形態と類似しているがＣ0をより高い電圧値に充電するために高電圧電源を利用する。前述の実施形態と同様に、交流２３０ボルト又は４６０ボルトの工場電力で作動する高電圧パルス電源ユニットは、前述のように高速充電共振充電器の電源であり、２つの２．１７μＦを約１１００Ｖから２２５０Ｖの範囲の電圧に４０００から６０００Ｈｚの周波数で正確に充電するように設計される。主発振器の整流器及び圧縮ヘッド内の電気部品は、電力増幅器内の対応する構成部品と可能な限り同じである。これは、２つの回路内の時間応答性を可能な限り同じに保つために行われる。各スイッチ４６は、各々定格３３００Ｖで並列に配置された２つのＩＧＢＴスイッチのバンクである。Ｃ0コンデンサバンク４２は、２．１７μＦＣ０バンクを実現するために６４個の並列接続で配置されている１２８個の０．０６８μＦコンデンサで構成される。Ｃ1コンデンサバンク５２は、２．３３μＦのバンク静電容量を形成するために６８個の並列接続で配置されている１３６個の０．０６８μＦ  １６００Ｖコンデンサで構成される。Ｃp-1及びＣpコンデンサバンクは、図３を参照して説明したものと同一である。５４個の可飽和インダクタは、０．５インチ厚の５０％−５０％Ｎｉ−Ｆｅで構成された、外径４．９インチ、内径３．８インチの５つの磁気コアを有する、約３．３ｎＨの飽和インダクタンスをもつ単巻きインダクタである。６４個の可飽和インダクタは、各々が８０％−２０％Ｎｉ−Ｆｅで作られ、外径５インチ、内径２．２８インチを有する０．５インチ厚の５つのコアで構成された約３８ｎＨの飽和インダクタンスをもつ２巻きインダクタである。トリガ回路は、２ナノ秒のタイミング精度でＩＧＢＴの４６を閉じるために設けられている。主発振器は、一般的に電力増幅器に対するＩＧＢＴ４６のトリガの約４０ｎｓ前にトリガされる。しかしながら、正確なタイミングは、主発振器の出力タイミング及び電力増幅器の放電タイミングを測定するセンサからのフィードバック信号を用いて決めることが好ましい。
【００４５】
別のタイミング制御方法
前述のように、パルス電力システムの磁気パルス圧縮の処理タイミングは、材料温度等の関数とすることができる磁気材料の特性に依存する。従って、正確なタイミングを維持するためには、これらの材料特性を直接的又は間接的にモニタ及び／又は予測することが非常に重要である。前述の１つの方法では、タイミングを予測するために、先に収集したデータ（温度の関数としての遅延時間）と共に温度モニタが利用されることになる。
【００４６】
別の方法では、各パルス間で磁気が逆バイアスされているとき（又は最初のパルスの前に）、磁気スイッチバイアス回路を利用して磁気特性（飽和時間）を実際に測定することができる。バイアス回路は、レーザのタイミングを正確に制御できるように、材料に逆バイアスをかけるのに十分な電圧を磁気スイッチへ印加すると同時に飽和時間を測定する。スイッチに逆バイアスをかけるのに利用されるボルトと秒の積は、順方向の通常の放電作動時に所要のものと等しい必要があるので、パルス電力システムの処理遅延時間は、到来パルスの作動電圧が分かれば簡単に計算することができるであろう。
【００４７】
提案方法の概略図を図３Ｄに示す。初期作動では、２つのバイアス分離インダクタであるＬバイアス、及びスイッチＳ４を介して電源装置ＢＴ１から供給される電流によって、磁気スイッチＬ１は既に順方向で飽和していると想定する。次に、この電流はＳ４を開くことで遮断され、Ｓ２を閉じることで１００Ｖが磁気スイッチＬ１に印加され、３０ｎｓ後に飽和する。タイマは、Ｓ２が閉じるとトリガされ、電流プローブがＬ１の飽和を検出するとカウントを停止し、従って、１００Ｖの印加電流に対するＬ１の飽和時間を計算する。この時点で、Ｌ１には逆バイアスがかけられ、Ｓ３及び他の構成部品による回路の残留電圧が無くなると主パルス放電手順の準備が完了する。
【００４８】
バースト式作動
タイミングのフィードバック制御は、レーザが連続的に作動しているときは比較的簡単で有効である。しかしながら、通常、リソグラフィレーザは、多くのウェーハ各々の２０ヵ所の区域を処理するために、以下のようなバーストモードで作動する。
ウェーハを所定の位置に移動させるために１．２分間オフ
区域１を照射するために０．２秒間４０００Ｈｚ
区域２に移動するために０．３秒間オフ
区域２を照射するために０．２秒間４０００Ｈｚ
区域３に移動するために０．３秒間オフ
区域３を照射するために０．２秒間４０００Ｈｚ
・・・
区域１９９を照射するために０．２秒間４０００Ｈｚ
区域２００に移動するために０．３秒間オフ
区域２００を照射するために０．２秒間４０００Ｈｚ
ウェーハを交換するために１分間オフ
次のウェーハ上に区域１を照射するために０．２秒間４０００Ｈｚ等。
【００４９】
このプロセスは、何時間も繰り返すことができるが、１分間以上随時中断される。
【００５０】
停止時間の長さは、ＭＯ及びＰＡの各パルス電力システムの間の相対的なタイミングに影響を与えることになり、ＭＯからのシード光が所望の位置にある場合にＰＡの放電を確実に発生するようにトリガ制御の調整を必要とする場合がある。放電及び各々の室からの光のタイミングをモニタすることによって、レーザシステムのオペレータは、最良の性能を達成するようにトリガタイミングを調整することができる（約２ｎｓ以内まで正確に）。
【００５１】
レーザ制御プロセッサは、タイミング及びビーム品質をモニタして最良の性能が得られるように、自動的にタイミングを調整するようプログラムされることが好ましい。本発明の好適な実施形態では、種々の作動モードセットに適用可能な種々のビン値セットを生成するタイミングアルゴリズムを利用する。これらのアルゴリズムは、好適な実施形態においては、連続運転中にフィードバック制御へ切り替わるように設計され、ここでは１つ又はそれ以上の先行パルス（直前のパルスなど）について収集したフィードバックデータに基づいて最新パルスに対するタイミング値が設定される。
【００５２】
無出力放電
前述のようなタイミングアルゴリズムは、連続的又は規則的に繰返される運転に関しては良好に作動する。しかしながら、タイミングの精度は、ウェーハ交換のためのレーザオフの後の、又は５分といった長期間にわたるレーザオフの後の最初のパルス等の、例外的な状況では良好でない場合もある。特定の状況において、バーストの最初の１つ又は２つのパルスに対する不正確なタイミングは問題を引き起こさないであろう。好適な方法は、ＭＯからのシード光の増幅をできないように、１つ又は２つのパルスに対してＭＯ及びＰＡの放電が意図的にシーケンスを外れるようにレーザを予めプログラムすることである。例えば、レーザは、ＭＯのトリガの１１０ｎｓ前にＰＡの放電をトリガするようプログラムすることができる。この場合、レーザからの実質的な出力はないであろうが、レーザ測定センサは、第１の出力パルスに対するタイミングパラメータが正確であるようにタイミングパラメータを決定することができる。
【００５３】
本出願人の試験
本出願人は、主発振器及び電力増幅器の放電の相対的なタイミングの影響を測定するために注意深く実験を行った。これらの試験は図５に要約されており、本出願人は、電力増幅器出力及び線幅狭小化出力（やはりミリジュール単位）からの光増幅自然放出（ＡＳＥ）のパルスエネルギー（ミリジュール単位）をプロットした。両のプロットは、主発振器の放電の開始と電力増幅器の放電の開始との間の遅延に関して行った。ＡＳＥのエネルギーの大きさは、線幅狭小化光出力の場合よりも小さいことに留意されたい。
【００５４】
リソグラフィ顧客の仕様では、ＡＳＥが線幅狭小化レーザ出力よりも遥かに小さいことが要求される。一般的な仕様では、ＡＳＥが３０パルス窓の場合の線幅狭小化エネルギーの５×１０-4倍未満であることが要求される。図５に示すように、ＡＳＥは、狭帯域パルスが最大の場合に、即ち、ＭＯ放電が２５ｎｓから４０ｎｓだけＰＡ放電の前に行われる場合に実質的にゼロである。そうでない場合は、ＡＳＥはかなりの大きさになる。
【００５５】
前述したように、ＭＯ及びＰＡパルス電力回路は、約２ｎｓのタイミング精度でトリガすることができるので、２つのパルス電力回路の応答性に関する適切なフィードバック情報を用いて、ＭＯ及びＰＡを狭帯域パルスエネルギーが最大でＡＳＥが問題にならない範囲内で放電させることができる。従って、適切なフィードバック制御が行われる連続運転では、２つのシステムの制御は比較的簡単である。しかしながら、これらのレーザの一般的な作動は、前述したようにバーストモード式作動である。従って、バーストの最初のパルスは、いかなるフィードバックデータも最新のデータのままではなく、電気部品の温度変化がその応答性に影響を与える可能性があるので、良くない結果を生じる可能性がある。
【００５６】
１つの解決策は、最新のタイミングデータを取得できるように、各々のバーストの前に（おそらくレーザシャッタを閉じて）試験パルスを発生させることである。この解決策は、シャッタの開閉に関連する遅延等の幾つかの理由で望ましくない。
【００５７】
より優れた解決策は、先に簡単に説明した方法であり、２つの室をＭＯの出力の増幅ができないように選択した相対時間に放電させる方法である。このことは、図５のデータの対象のシステムの場合、ＭＯは、ＰＡの放電後、約４０ｎｓ以降に放電を行なう必要があること、又は、ＭＯは、ＰＡの放電の１１０ｎｓ前に放電を行なう必要があることを意味する。図６及び図７は、これら２つのジッタ制御方法を示す。
【００５８】
図６の方法において、先行パルスから１分以上経過した場合、ＰＡは、ＭＯ放電の１１０ｎｓ後に放電される。そうでない場合、ＰＡは、ＭＯ放電の３０ｎｓ後に放電され、所望のパルスエネルギーを生成するようになっている。この方法は、タイミングデータの収集を必要とし、トリガと放電との間のタイミングに何らかの変化があった場合にはフィードバック補正が行われる。放電は、ＭＯ及びＰＡの両方において放電によって生成されたＡＳＥ光を検出するフォトセルによって検出される。
【００５９】
図７の方法において、先行パルスから１分以上経過した場合、ＭＯは、ＰＡ放電の４０ｎｓ後に放電される。前記と同様に、タイミングデータが収集され、このデータは、最大狭帯域出力及び最小ＡＳＥを生成する必要がある場合に、確実に最初のパルスに続く放電を引き起こすために使用される。
【００６０】
従って、１分のアイドル時間より後の各々のバーストの最初のパルスは、ＡＳＥ量が非常に少ない、実質的にゼロの狭帯域出力を生成する。本出願人は、少なくとも３０パルスのパルス窓に関するＡＳＥは、総合狭帯域エネルギーの２×１０-4より少ないであろうと見積もっている。この好適なレーザのパルスは、４０００パルス／秒の割合であるので、パルスバースト開始時の単パルスの損失は、レーザユーザには問題にならないであろう。
【００６１】
変形例
同様の結果を得るために、図６及び図７に概要を説明した方法に対して多くの変更を行うことができる。勿論、最良の結果を得るために３０秒目標値といった時間値を選択する必要がある。各々のバーストの最初のパルスを無効にするように、１分は僅か数ミリ秒とすることができる。図５のデータに基づく図６の場合、１１０ｎｓの時間間隔は、約７０ｎｓに短縮することができ、図７の場合、４０ｎｓの時間間隔は、約２０ｎｓとすることができる。プログラムは、各々のバーストの開始時に、又は延長されたアイドル期間後の各々のバーストの開始時に２つ又は複数の無出力放電をもたらすように変更することができる。Ｐセル出力閾値以外のパラメータを使用して放電開始時期を判定することができる。例えば、ピークコンデンサ電圧をモニタすることができる。放電開始直後の急激な電圧降下は、放電開始時期として使用することができる。
【００６２】
本発明は、特定の実施形態について説明されているが、当業者であれば、本発明の全体的な技術範囲内で多数の変更を行い得ることを理解できるであろう。例えば、別のデータを収集して、おそらくタイミング精度を改善する別のフィードバック情報を提供することができる。電気部品の温度はタイミングに影響を与えることは知られているので、構成部品の温度をモニタしてデータを収集し、データを温度の関数として収集した履歴タイミングデータで補正することができ、適切な補正方法は、図６及び図７に示すアルゴリズムに含めることができる。他の方法を使用して、パルス電力構成部品のタイミング応答性を判定することができる。例えば、パルス電力回路の可飽和リアクタは、大半のタイミング変動を引き起こす。これらのリアクタにわたって試験電圧を印加して応答性を判定することができ、収集したデータを利用して放電タイミングの補正を行うことができる。従って、前述の開示内容は限定的なものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその法律上の均等物によって判断すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の好適な実施形態を示す。
【図１Ａ】本発明の好適な実施形態を示す。
【図２】放電室の特徴を示す。
【図２Ａ】放電室の特徴を示す。
【図３Ａ】パルス電力部の特徴を示す。
【図３Ｂ】パルス電力部の特徴を示す。
【図３Ｃ１】パルス電力部の特徴を示す。
【図３Ｃ２】パルス電力部の特徴を示す。
【図３Ｃ３】パルス電力部の特徴を示す。
【図３Ｄ】パルス電力部の特徴を示す。
【図４】好適なパルス電力システムの特徴を示す。
【図４Ａ】好適なパルス電力システムの特徴を示す。
【図４Ｂ】好適なパルス電力システムの特徴を示す。
【図４Ｃ】好適なパルス電力システムの特徴を示す。
【図５】ＭＯ及びＰＡの放電タイミングに関するレーザ出力エネルギーを示す。
【図６】第１の無出力パルスを生成するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図６Ａ】第１の無出力パルスを生成するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図７】第１の無出力パルスを生成するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図７Ａ】第１の無出力パルスを生成するためのプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
４  レーザキャビネット
１０  主発振器
１０Ｃ  線幅狭小化ユニット
１１  垂直光学テーブル
１２  電力増幅器
１４Ａ  主発振器ビーム出力光学部品
【図１】
2005512333.tif 000003
【図１Ａ】
2005512333.tif 000004
【図２】
2005512333.tif 000005
【図２Ａ】
2005512333.tif 000006
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ１】
2005512333.tif 000009
【図３Ｃ２】
2005512333.tif 000010
【図３Ｃ３】
2005512333.tif 000011
【図３Ｄ】
2005512333.tif 000012
【図４】
2005512333.tif 000013
【図４Ａ】
2005512333.tif 000014
【図４Ｂ】
2005512333.tif 000015
【図４Ｃ】
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【図５】
2005512333.tif 000017
【図６】
2005512333.tif 000018
【図６Ａ】
2005512333.tif 000019
【図７】
2005512333.tif 000020
【図７Ａ】
2005512333.tif 000021
【図７Ａ１】
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【国際調査報告】
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