(57)【要約】【課題】システムの音の外乱の問題を解決し、タイミング及びエネルギ制御に関し作動を改善する。【解決手段】レーザ制御システムは、発振器ガスチャンバ及び増幅器ガスチャンバを収容する。第１の電圧入力は、発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスを送出するように作動的に接続される。ガスチャンバの出力は、台形ウィンドウにより計算されたエネルギ線量である。制御回路は、第１の電圧入力を変更するために第１の電圧入力に接続される。フィードバック制御ループは、第１の電圧入力を変更するために制御回路にガスチャンバの出力を通信する。【選択図】図１
2015111718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ制御システムであって、
発振器ガスチャンバと、
増幅器ガスチャンバと、
前記発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び前記増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスを送出するように作動的に接続された第１の電圧入力と、
を含み、
前記ガスチャンバの出力が、台形ウィンドウによって計算されるエネルギ線量であり、  レーザ制御システムが、
前記第１の電圧入力を変更するために前記第１の電圧入力に接続された制御回路、
を更に含み、
線量演算子に対する周波数応答が、少なくとも１つのゼロを有し、
レーザ制御システムが、
前記ゼロの１つの下で開始するように配置されたエネルギディザ及びタイミングディザのうちの少なくとも一方と、
前記第１の電圧入力を変更するために前記ガスチャンバの出力を前記制御回路に通信するフィードバック制御ループと、
を更に含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記制御回路は、Ｅが、レーザエネルギ、ｕが、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ、かつｋが、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔの前記ガスチャンバ間の発射時間の差に関する導関数である場合に、方程式Ｖ＝Ｅｕ2／２ｋに従って前記第１の電圧入力を変更することを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御システム。
【請求項３】
エネルギディザ及びタイミングディザのうちの前記少なくとも一方は、前記ゼロの１つの下で開始されるエネルギディザを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御システム。
【請求項４】
前記エネルギディザからの周期信号が、ｎ回の発射の長さであり、振幅Ａを有し、かつｋ＝０からｎ−１、ｎdが該ディザの１つの完全なサイクル内の余弦周期の数である場合に、Ｖ［ｋ］＝Ａｃｏｓ（２πｎdｋ／ｎ）を満たすことを特徴とする請求項３に記載のレーザ制御システム。
【請求項５】
エネルギディザ及びタイミングディザのうちの前記少なくとも一方は、前記ゼロの１つの下で開始するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御システム。
【請求項６】
前記制御回路は、Ｋが、エネルギ誤差の二乗及びエネルギ線量誤差の二乗の加重和を最小にする線形２次レギュレータの解として計算される状態フィードバックベクトル、かつｘｄが、線量演算子の状態を特徴付けるベクトルである場合に、Ｖdose＝−Ｋｘｄとして計算されるエネルギ線量フィードバック回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御システム。
【請求項７】
前記制御回路は、エネルギ移行の関数を更に含み、
複数の繰返し数ビンが、非ゼロ値に対して初期化される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御システム。
【請求項８】
前記繰返し数ビンは、類似の繰返し数を有するトレーニング済みビンの値に初期化されることを特徴とする請求項７に記載のレーザ制御システム。
【請求項９】
前記制御回路は、線量演算子を近似するフィルタの状態をフィードバックする線形２次レギュレータを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御システム。
【請求項１０】
レーザ制御システムであって、
発振器ガスチャンバと、
増幅器ガスチャンバと、
前記発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び前記増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスを送出するように作動的に接続された第１の電圧入力と、
を含み、
前記ガスチャンバの出力が、台形ウィンドウによって計算されるエネルギ線量であり、  レーザ制御システムが、
前記第１の電圧入力を変更するために該第１の電圧入力に接続され、Ｅが、レーザエネルギ、ｕが、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ、かつｋが、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔの前記ガスチャンバ間の発射時間の差に関する導関数である場合に方程式対＝Ｅｕ2／２ｋに従って該第１の電圧入力を変更する制御回路と、
前記第１の電圧入力を変更するために前記ガスチャンバの出力を前記制御回路に通信するフィードバック制御ループと、
を更に含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記第１の電圧入力は、Ｅrefが、レーザシステム１０の公称エネルギにほぼ設定され、かつＶrefが、Ｅrefでレーザを発射するのにほぼ必要とされる電圧である場合に、Ｖ＝（ｄＶ／ｄＥ）ref*（Ｅtarget−Ｅref＋ε（Ｅtarget−Ｅref）2＋Ｖrefとしてエネルギターゲットから計算される入力を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ制御システム。
【請求項１２】
線量演算子に対する周波数応答が、少なくとも１つのゼロを有し、前記制御回路は、該ゼロの１つの下で開始されるエネルギディザを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ制御システム。
【請求項１３】
前記エネルギディザからの周期信号が、ｎ回の発射の長さであり、振幅Ａを有し、かつｋ＝０からｎ−１、ｎdが該ディザの１つの完全なサイクル内の余弦周期の数である場合に、Ｖ［ｋ］＝Ａｃｏｓ（２πｎdｋ／ｎ）を満たすことを特徴とする請求項１２に記載のレーザ制御システム。
【請求項１４】
線量演算子に対する周波数応答が、少なくとも１つのゼロを有し、タイミングディザが、該ゼロの１つの下で開始するように配置されることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ制御システム。
【請求項１５】
前記制御回路は、Ｋが、エネルギ誤差の二乗及びエネルギ線量誤差の二乗の加重和を最小にする線形２次レギュレータの解として計算される状態フィードバックベクトル、かつｘｄが、線量演算子の状態を特徴付けるベクトルである場合に、Ｖdose＝−Ｋｘｄとして計算されるエネルギ線量フィードバック回路を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ制御システム。
【請求項１６】
前記制御回路は、エネルギ移行の関数を更に含み、
複数の繰返し数ビンが、非ゼロ値に対して初期化される、
ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ制御システム。
【請求項１７】
前記繰返し数ビンは、類似の繰返し数を有するトレーニング済みビンの値に初期化されることを特徴とする請求項１６に記載のレーザ制御システム。
【請求項１８】
前記制御回路は、線量演算子を近似するフィルタの状態をフィードバックする線形２次レギュレータを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ制御システム。
【請求項１９】
レーザ制御システムであって、
発振器ガスチャンバと、
増幅器ガスチャンバと、
前記発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び前記増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスを送出するように作動的に接続された第１の電圧入力と、
を含み、
前記ガスチャンバの出力が、台形ウィンドウによって計算されるエネルギ線量であり、  レーザ制御システムが、
前記第１の電圧入力を変更するために該第１の電圧入力に接続され、Ｋが、エネルギ誤差の二乗及びエネルギ線量誤差の二乗の加重和を最小にする線形２次レギュレータの解として計算される状態フィードバックベクトル、かつｘｄが、線量演算子の状態を特徴付けるベクトルである場合に、Ｖdose＝−Ｋｘｄとして計算されるエネルギ線量フィードバック回路を更に含む制御回路と、
前記第１の電圧入力を変更するために前記ガスチャンバの出力を前記制御回路に通信するフィードバック制御ループと、
を更に含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記制御回路は、Ｅが、レーザエネルギ、ｕが、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ、かつｋが、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔの前記ガスチャンバ間の発射時間の差に関する導関数である場合に、方程式Ｖ＝Ｅｕ2／２ｋに従って前記第１の電圧入力を変更することを特徴とする請求項１９に記載のレーザ制御システム。
【請求項２１】
線量演算子に対する周波数応答が、少なくとも１つのゼロを有し、前記制御回路は、該ゼロの１つの下で開始されるエネルギディザを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載のレーザ制御システム。
【請求項２２】
前記エネルギディザからの周期信号が、ｎ回の発射の長さであり、振幅Ａを有し、かつｋ＝０からｎ−１、ｎdが該ディザの１つの完全なサイクル内の余弦周期の数である場合に、Ｖ［ｋ］＝Ａｃｏｓ（２πｎdｋ／ｎ）を満たすことを特徴とする請求項２１に記載のレーザ制御システム。
【請求項２３】
線量演算子に対する周波数応答が、少なくとも１つのゼロを有し、タイミングディザが、該ゼロの１つの下で開始するように配置されることを特徴とする請求項１９に記載のレーザ制御システム。
【請求項２４】
前記第１の電圧入力は、Ｅrefが、レーザシステム１０の公称エネルギにほぼ設定され、かつＶrefが、Ｅrefでレーザを発射するのにほぼ必要とされる電圧である場合に、Ｖ＝（ｄＶ／ｄＥ）ref*（Ｅtarget−Ｅref＋ε（Ｅtarget−Ｅref）2＋Ｖrefとしてエネルギターゲットから計算される入力を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載のレーザ制御システム。
【請求項２５】
前記制御回路は、エネルギ移行の関数を更に含み、
複数の繰返し数ビンが、非ゼロ値に対して初期化される、
ことを特徴とする請求項１９に記載のレーザ制御システム。
【請求項２６】
前記繰返し数ビンは、類似の繰返し数を有するトレーニング済みビンの値に初期化されることを特徴とする請求項２５に記載のレーザ制御システム。
【請求項２７】
前記制御回路は、前記線量演算子を近似するフィルタの状態をフィードバックする前記線形２次レギュレータを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載のレーザ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示する主題は、一般的に、レーザシステムに関し、より具体的には、２チャンバガス放電レーザのためのレーザ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術で公知であるＭＯＰＡ（主発振器／パワー増幅器）レーザシステム１０のブロック図の例示である。ＭＯＰＡレーザシステム１０は、例えば、集積回路リソグラフィの分野に使用される。ＭＯＰＡレーザシステム１０の一実施形態では、１９３ｎｍ紫外線レーザビームは、日本国内の施設ではキヤノン又はニコンにより又はオランダ国内の施設ではＡＳＭＬによって供給されるステッパ又はスキャナ機械のようなリソグラフィ機械／スキャナ２の入力ポートで供給される。ＭＯＰＡレーザシステム１０は、例えば、４，０００Ｈｚ又はそれを超えるパルス繰返し数でシステムのパルスエネルギ及び蓄積線量エネルギ出力の両方を制御するレーザエネルギ制御システム４を含む。ＭＯＰＡレーザシステム１０は、パルス及び線量エネルギのフィードバック及びフィードフォワード制御の両方を用いて２つのレーザチャンバにおいて互いに対する放電の極めて正確なトリガを提供する。
【０００３】
レーザシステム４の主構成要素は、スキャナ２が設けられるデッキ／床部５よりも下方に設けられることが多い。しかし、ＭＯＰＡレーザシステム１０は、スキャナ２の入力ポートにレーザビーム送出する封入ビーム経路をもたらすビーム送出ユニット６を含む。光源は、シードレーザ発生器、例えば、主発振器１１、及び増幅器レーザ部分、例えば、以下でより詳細に説明するパワー増幅器１２であり、同じく以下でより詳細に説明する発振器、例えば、パワーリング発振器（ＰＲＡ）とすることもできるものを含む。本出願を通して便宜上、シードレーザは、ＭＯという場合があり、増幅器レーザは、パワー増幅器又は単にＰＡという場合があり、併せてＭＯＰＯを形成する他の形態のシードレーザ構成及び実際は発振器、すなわち、パワー発振器（ＰＯ）であるパワーリング増幅器（ＰＲＡ）のような増幅器レーザ構成を含むことを意図しており、明示的な特に断らない限り、これらの用語は、非常に広義に定められるように意図している。光源は、パルス伸長器２２も含む。
【０００４】
主発振器１１及びパワー増幅器／パワー発振器１２の各々は、単チャンバリソグラフィレーザシステムの放電チャンバと類似のものである放電チャンバ１１Ａ、１２Ａ）を含む。これらのチャンバ１１Ａ、１２Ａは、２本の電極、レーザガス、電極と水冷式フィン付き熱交換器との間のガスを循環させるタンジェンシャルを含む。主発振器１１は、図１に示すように第２のレーザビーム１４Ｂを生成するために、ＰＡ構成ではパワー増幅器１２を通る２つの通過により、又はＰＯ／ＰＲＡ構成の場合はＰＯ／ＰＲＡ内の発振により増幅される第１のレーザビーム１４Ａを生成する。主発振器１１は、出力カプラ１１Ｃ及び線狭化パッケージ１１Ｂによって形成された共振空洞を含む。主発振器１１のための利得媒体は、主発振器放電チャンバ１１Ａ内に収容された２つの長形電極の間に生成される。パワー増幅器１２は、基本的に放電チャンバ１２Ａであり、この好ましい実施形態では、２つの電極間に利得媒体を供給する主発振器放電チャンバ１１Ａと殆ど正確に同じものであるが、パワー増幅器１２は、ＰＯ／ＰＲＡと異なり、共振空洞を有することができない。このＭＯＰＲＡ構成により、波長安定性及び超狭帯域幅のようなビーム品質パラメータを最大にするように主発振器１１を設計及び作動することができ、一方、パワーリング増幅器１２は、パワー出力を最大にするように設計及び作動される。こういう理由から、ＭＯＰＡレーザシステム１０は、単チャンバシステムよりも遥かに高品質かつ遥かに高パワーのレーザ光源を表している。
【０００５】
上述のように、増幅器部分は、例えば、増幅器放電チャンバの放電領域を通る２つのビーム通過のための又は図１に示すように増幅器放電チャンバを収容する空洞内の発振に向けて構成することができる。ビームは、ＭＯ１１のＬＮＰ１１Ｂと出力カプラ１１Ｃ（３０パーセント反射率を有する）の間の主発振チャンバ１１Ａを収容する空洞内で発振してＬＮＰ１０Ｃを通るビーム通過で強く線狭化される。出力カプラ１１Ｃから出射されたレーザビームの波長は、線中心部解析モジュール７により測定される。線狭化シードビームは、ＭＯ波長エンジニアリングボックス（ＭＯのＷＥＢ）２４内のミラーにより下方に反射され、かつ（電極向きに対して）若干歪んだ状態で斜めに水平に反射されてＰＡ波長エンジニアリングボックス（ＰＡのＷＥＢ）２６を通って増幅器チャンバ１２に至る。増幅器の後端では、ビーム反転器２８は、ＰＡチャンバ１２を通る第２の通過のための又はＰＯ／ＰＲＡチャンバ内の発振に向けて電極向きに一致して水平にビーム後部を反射する。放電チャンバ１２Ａから出射されたレーザの帯域幅は、スペクトル解析モジュール９により測定されるが、レーザの帯域幅は、その代わりに帯域幅解析モジュールにより測定することができる。
【０００６】
レーザシステム出力ビームパルス１４Ｂは、ＰＡ／ＰＯチャンバ１２Ａからビーム分割器１６に通過する。ビーム分割器１６は、４つの集束ミラー２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、及び２０Ｄにより作成された遅延経路内にパワー増幅器出力ビーム１４Ｂの約６０パーセントを反射する。ビーム１４Ｂの各パルスの４０パーセントの透過部分は、出力ビームパルス１４Ｃの対応する伸長パルスの第１のこぶ部になる。出力ビーム１４Ｃは、点２２に反射部分を集束させるミラー２０Ａにビーム分割器１６により誘導される。ビームは、次に、拡張し、ミラー２０Ｂから反射され、ミラー２０Ｂは、伸長ビームを平行ビームに変換し、再び点２２でビームを再び集束させるミラー２０Ｃに誘導する。このビームは、次に、ミラー２０Ｄにより反射され、ミラー２０Ｄは、２０Ｂミラーと同様に、光平行ビームに伸長ビームを変えてビーム分割器１６に戻し、第１の反射された光の６０パーセントは、レーザシステム出力ビームパルス内の第２のこぶ部の殆どになるように出力ビーム１４Ｃ内のこのパルスの第１の透過部分と一致して完全に反射される。反射されたビームの４０パーセントは、ビーム分割器１６を伝達され、第１の反射ビームの経路を正確に辿り、伸長パルス内の更に別のより小さいこぶ部が生成される。その結果は、約２０ｎｓ〜約７０ｎｓのパルス長で伸張された完成された出力ビーム１４Ｃである。ビーム送出ユニット（ＢＤＵ）は、出力ビーム１４Ｃ送出する。ＢＤＵは、２つのビーム指向ミラー４０Ａ、４０Ｂを含むことができ、その一方又は両方は、ビーム指向の変動に対して先端及び傾斜補正を提供するように制御することができる。
【０００７】
図２は、従来技術による図１のＭＯＰＡ／ＭＯＰＯレーザシステムのためのエネルギ制御ブロック図５０の例示である。図２は、ＭＯＰＡレーザシステム１０に対する電圧供給源５２を制御する様々な制御要素を示している。エネルギ制御ブロック図５０は、静的制御部５４を含み、静的制御部５４は、エネルギターゲット５６を達成するように予想される基本的に所定の電圧を供給する（考慮する他の影響がない場合）。フィードフォワードブロック５８は、トリガ間隔６０に基づいて電圧調節を提供する。トリガ間隔６０は、「電圧入力−エネルギ出力」関係に影響を与える繰返し数、発射回数、及び負荷サイクルを計算するのに使用される。電圧調節量は、これらの値の関数として計算される。エネルギサーボ機構６２は、直前の発射の計算電圧誤差６４に基づいて電圧入力５２を調節する。ディザ相殺部６６は、タイミングディザ６８により引き起こされたエネルギ変化を除去するように電圧を調節する。最後に、エネルギディザ部７０は、ＭＯエネルギ、出力エネルギ、及びＭＯＰＡタイミングに及ぼす電圧の影響を推定するのに使用される電圧入力５２に追加される周期信号を供給する。これらの５つの電圧信号は、電圧入力５２を生成するために一緒に追加される。レーザが発射された時、エネルギ７２が測定される。エネルギターゲットが、測定エネルギ７２から減算され、ｄＶ／ｄＥによりスケーリングされたエネルギ誤差信号７４、すなわち、エネルギに関する電圧の導関数のレーザ推定値７６を作成する。得られた電圧誤差６４は、適応アルゴリズム７８を駆動するのに使用され、適応アルゴリズム７８は、エネルギ誤差、線量誤差、エネルギシグマ、又はその何らかの組合せのいずれかを最小にするように電圧信号の一部を調節する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１に示すＭＯＰＡレーザシステム１０は、単チャンバシステムよりも良好なビーム制御、ビームパワー、及び安定性を提供する単チャンバシステムの改良である。しかし、システムの音の外乱の解決及びタイミング及びエネルギ制御の更なる先鋭化は、作動を大幅に改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示する主題の実施形態の態様は、レーザシステムを制御するシステム及び方法を提供する。簡単に説明すると、アーキテクチャにおいて、とりわけ、システムの１つの可能な実施形態の態様は、以下のように実施することができる。システムは、発振器ガスチャンバ及び増幅器ガスチャンバを収容する。第１の電圧入力は、発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスを送出するように作動的に接続される。ガスチャンバの出力は、台形ウィンドウにより計算されたエネルギ線量である。制御回路は、第１の電圧入力を変更するために第１の電圧入力に接続される。フィードバック制御ループは、第１の電圧入力を変更するために制御回路にガスチャンバの出力を通信する。
【００１０】
開示する主題の態様は、レーザシステムを制御する方法を提供すると見ることもできる。この点に関して、このような方法の一実施形態は、とりわけ、電気パルスの形態の第１の電圧入力を発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に作動的に送出する段階と、台形ウィンドウを用いてガスチャンバの出力のエネルギ線量を計算する段階と、制御回路を用いて第１の電圧入力を変更する段階と、第１の電圧入力を変更するためのフィードバック制御ループを用いて制御回路にガスチャンバの出力を通信する段階とによって広義に要約することができる。
【００１１】
開示する主題の他のシステム、方法、特徴、及び利点は、以下の図面及び詳細説明を吟味すると当業者に明らかであるか又は明らかになるであろう。全てのこのような付加的なシステム、方法、特徴、及び利点は、この説明に含まれ、開示する主題の範囲であり、かつ特許請求の範囲により保護されることが意図されている。
【００１２】
本発明の多くの態様は、以下の図面を参照して理解を深めることができる。図面中の構成要素は、必ずしも原寸に比例しているわけではなく、代わりに、開示する主題の原理をはっきりと示す際に誇張される。更に、図面中、同様の参照番号は、いくつかの図を通して対応する部品を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＭＯＰＡ／ＭＯＰＲＡレーザシステムのブロック図である。
【図２】図１のＭＯＰＡ／ＭＯＰＲＡレーザシステムのためのエネルギ制御ブロック図である。
【図３】開示する主題の第１の例示的な実施形態による様々な繰返し数の台形ウィンドウを表すグラフである。
【図４】開示する主題の第１の例示的な実施形態による図３に示すウィンドウの線量演算子の周波数応答のグラフである。
【図５】開示する主題の第１の例示的な実施形態による図１のＭＯＰＡ／ＭＯＰＲＡレーザシステムのためのエネルギ制御ブロック図である。
【図６】開示する主題の第１の例示的な実施形態による図５のレーザ制御システムを準備する方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
開示する主題の要素は、正方形ウィンドウがエネルギ線量計算のために過去に使用されてきたが、他の形状のウィンドウに適応させることによって何らかの恩典をもたらすことができるという認識に基づくものである。図３は、開示する主題の第１の例示的な実施形態による様々な繰返し数の台形ウィンドウを表すグラフの例示である。図４は、開示する主題の第１の例示的な実施形態の態様による図３に示すウィンドウの線量演算子の周波数応答のグラフの例示である。ウィンドウ幅が異なれば異なる１組のゼロがあるが、サンプリング速度の２０％及び４０％で全てのウィンドウに対して明らかにゼロがある。これらのゼロは、５パルス移動平均のゼロに対応する。台形ウィンドウは、後縁よりも小さいウィンドウサイズに等しい長さを有する矩形ウィンドウ及び５パルス矩形ウィンドウの畳み込みであることを見ることができる。
【００１５】
図５は、開示する主題の第１の例示的な実施形態による図１のＭＯＰＡ／ＭＯＰＲＡレーザシステムのためのエネルギ制御ブロック図１５０の例示である。図５は、ＭＯＰＡ／ＭＯＰＲＡレーザシステム１０への電圧入力１５２を制御する様々な制御要素を示している。エネルギ制御ブロック図１５０は、静的制御部１５４を含み、静的制御部１５４は、エネルギターゲット１５６（考慮する他の影響がない場合）をもたらすように予想される基本的に所定の電圧を供給する。静的制御１５４の目的の一部は、エネルギコントローラをエネルギターゲット１５６の変化に応答させることである。ユーザがエネルギターゲットを調節する場合、第１の発射の第１の電圧入力１５２は、新たなエネルギ設定値を満たすように計算すべきである。静的制御１５４は、以下の電圧信号を供給することができる。
Ｖ  ＝  （ｄＶ／ｄＥ）ref  ＊  （Ｅtarget  −  Ｅref  ＋  ε（Ｅtarget  −  Ｅref）2  ＋  Ｖref
ここで、Ｅrefは、レーザシステム１０の公称エネルギにほぼ設定され、Ｖrefは、Ｅrefでレーザを発射するためにほぼ必要とされる電圧である。
【００１６】
フィードフォワードブロック１５８は、トリガ間隔１６０に基づいて電圧調節を提供する。トリガ間隔１６０は、「電圧入力−エネルギ出力」関係に影響を与える繰返し数、発射回数、及び負荷サイクルを計算するのに使用される。トリガ間隔１６０の電圧調節量は、これらの値の関数として計算される。より具体的には、フィードフォワードブロック１５８によって供給される電圧信号は、以下によって示すことができる。
Ｖ  ＝  ｆ0（Ｄ）  ＋  ｆ1（Ｒ，ｎ）
ここで、Ｄは、負荷サイクルであり、Ｒは、繰返し数であり、ｎは、発射回数である。フィードフォワード電圧は、２つの項を有することに注意されたい。１つの項であるｆ0は、負荷サイクル及び／又はバースト間隔に依存し、別の項、ｆ1は、発射回数及び繰返し数に依存する。設計上、ｆ1は、各バーストの第１の発射で完全にゼロである。従って、ｆ0だけで、バーストの第１の発射に対してフィードフォワード電圧が決まる。この項は、一般的にバーストを通して持続する効率の変化に対してレーザを調節することを意図している。ｆ1項は、あらゆる移行の形状を捕捉するものである。この法則は、負荷サイクル又はバースト間隔の影響が、バースト内の全ての発射に対して等しい量だけエネルギ対発射回数を上下させることであることを仮定している。エネルギ移行の形状は、繰返し数だけに依存することが仮定されている。ｆ1（Ｒ，ｎ）関数により、エネルギ移行の形状が補償される。
【００１７】
ｆ1（Ｒ，ｎ）関数は、表対繰返し数及び発射回数として維持される。単一の積分器が、ビンを適合させさせるために使用される。従来的に、ビンは、ゼロに初期化され、レーザ制御が繰返し数で正しく移行を逆転する前にいくつかのバーストが必要であった。ゼロでこれらのビンを初期化する代わりに、フィードフォワードビンは、周波数が最も近いトレーニング済みビンの値で初期化することができる。エネルギ移行の形状が得られるように正しい値により近い値でビンを初期化すると、より迅速かつ正確にレーザ制御により繰返し数で移行を逆転することができる。
【００１８】
エネルギサーボ機構１６２は、同じ発射内の直前の発射の計算電圧誤差１６４に基づいて電圧入力１５２を調節する。エネルギサーボ機構１６２からの調節量は、少なくともいくつかの異なるモードで計算することができる。第１に、ＩＩＳｑｕａｒｅｄフィードバックは、当業者に公知のフィードバック法である。このフィードバック法では、電圧誤差の積分に比例した１つの電圧（積分利得）及び２回積分された電圧誤差に比例した別の電圧（Ｉ二乗利得）をフィードバックする。数組の利得、すなわち、ソフト、ハード、及びＭＯは、ＩＩＳｑｕａｒｅｄフィルタに供給される。ソフト利得は、目的が発射間エネルギ誤差を最小にすることである作動モードに使用される。ソフト利得は、エネルギ誤差を最小にするように選択される。ハード利得は、線量モード及びシグマモードに使用される。ハード利得は、線量（積分エネルギ誤差）を最小にすることを目的とするものであり、ソフト利得よりも大きい傾向がある。ＭＯ利得は、ＭＯエネルギ制御モードに使用され、エネルギ誤差を最小にすることを意図している。
【００１９】
ＩＩＳｑｕａｒｅｄフィードバックの代案は、線量フィードバックである。ハード利得を有するＩＩＳｑｕａｒｅｄコントローラと同様に、線量フィードバックコントローラは、線量を最小にすることを目的とするが、非矩形線量ウィンドウ（例えば、台形線量ウィンドウ）で性能を改善する制御法を使用する。線量フィードバックは、寸法決めパラメータ及び利得のベクトルにより制御される。線量フィードバックコントローラは、線量モード及びシグマモードでのみ利用可能であり、かつ「線形２次レギュレータ」を利用してエネルギ線量及びエネルギ誤差１７２の２次和を最小にすることができる。１００％の積分フィードバックの代わりに線形２次レギュレータの利用は、エネルギ線量誤差を約２５％低減することが試験で示されている。
【００２０】
レーザシステム４の効果は、図５に示すように、静的利得を通じて電圧入力１５２をエネルギ（エネルギ測定値１７２により評価）に変形することである。更に、エネルギ信号に追加される１組の外乱が存在する。従って、システムの状態は、外乱動特性及び線量演算子に同等とすることができる。エネルギサーボ機構１６２は、線量演算子の挙動に応答して電圧調節を行うことに向けられる。エネルギ線量フィードバックは、状態フィードバックベクトルＫ及び線量演算子の状態を特徴付けるベクトルｘｄの内積として計算することができる。
Ｖｄｏｓｅ  ＝  −Ｋ  ｘｄ
ここで、Ｋは、エネルギ誤差の二乗及びエネルギ線量誤差の二乗の加重和を最小にする線形２次レギュレータの解として計算される。
【００２１】
ディザ相殺部１６６は、タイミングディザ１６８により引き起こされたエネルギ変化を相殺するように電圧を調節する。この相殺の二次効果は、それが、一定エネルギでのＭＯＰＡ／ＭＯＰＲＡタイミングに関する電圧の導関数、すなわち、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ１８０（ここで、Ｅをレーザエネルギ、Ｖを電圧、ｔをＭＯＰＡタイミング、すなわち、ＭＯチャンバとＰＡチャンバの間の発射時間の差とした時に、
ｕ  ＝  １／Ｅ  ＊  ｄＶ／ｄｔ：一定エネルギ
として定義することができるＭＯＰＡレーザシステムの作動点ｕ）を計算するのに使用される値を推定することである。タイミング制御のある一定の態様に対して、タイミング対エネルギ曲線の局所的な勾配が必要である。この情報は、ＭＯ及びＰＡ整流器トリガに指令された差動タイミングにディザ信号を印加することによって取得される。タイミングがエネルギに結合するので、このディザ信号により、エネルギにおける適合ディザが生成される。ディザ相殺アルゴリズムは、レーザに印加された時にタイミングディザ信号によって生成されたエネルギ内のディザを正確に相殺する電圧信号を適応的に見つける。従って、タイミングディザは、エネルギ信号内ではもはや出現せず、従って、エネルギシグマ又はエネルギ線量には影響を与えない。
【００２２】
この相殺アルゴリズムの副産物は、一定エネルギのタイミングに関する電圧の導関数である。この副産物は、第一に識別するためにタイミングディザが適用された勾配情報である。ガス制御に向けてレーザ制御システムに使用されるパラメータｄＭｐｏｐｄＭｏｐａ（ＭＯチャンバとＰＡチャンバの発射時間の差に対するＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔの導関数）は、ディザ相殺をＭＯＰＡタイミングの変化（ＭＯチャンバ及びＰＡチャンバの発射時間の差）にほぼ瞬時に応答させるために使用することができる。このパラメータがオフである場合、ＭＯＰＡ／ＭＯＰＲＡタイミング内の「大きな」（１〜２ｎｓ）変化で、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ１８０（Ｍｐｏｐ）は、新たな値に跳び、次に、次の数千発射にわたって異なる値にドリフトする。ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ１８０推定値が収束する間の時間中、タイミングディザ信号の一部は、放出されてエネルギになる。上述のガス制御パラメータが正しく設定されている場合、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ１８０は、「大きな」ＭＯＰＡ／ＯＰＲＡタイミング変化で新たな値に跳び、次に、その新しい値に留まり、ドリフトが実質的に低減されるはずである。
【００２３】
図４に関して上述のように、台形ウィンドウを利用すると、明らかにサンプリング速度の２０％及び４０％で全てのウィンドウに対してゼロがある（台形ウィンドウの前縁及び後縁が５パルスである場合）。ディザの振幅は、エネルギディザを低減するために通常は低く設定することができるが、この低い振幅により、エネルギ線量の導関数対電圧推定値の計算が遅れる。ディザが、台形ウィンドウのうちの１つのゼロの下に移動された場合、振幅を上げることができ、悪影響が低減する。
【００２４】
Ｍｐｏｐ補償１８２は、ＭＯＰＡタイミングの変化を補償するために電圧入力１５２を調節するものである。この調節は、主として、約１ナノ秒を超えるＤｔＭｏｐａＴａｒｇｅｔの変化に対してエネルギを安定化するためのものである。レーザが、帯域幅制御有効（ＡＳＣ）で稼動中であり、かつ帯域幅が下がらないように保つために共振から遠ざかって現在作動中である場合、制御システムは、ＭＯとＰＡトリガ間の遅延を低減する。この時点で、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔは、低い負の値になるが、その理由は、ＤｔＭｏｐａＴａｒｇｅｔがピーク効率に対する値を数ｎｓ下回っているからである。次に、スキャナ２は、繰返し数を帯域幅共振上にあるものに切り換える。帯域幅は上昇し、帯域幅コントローラは、補償するために数ｎｓだけＤｔＭｏｐａＴａｒｇｅｔを前進させる。それによってレーザは、ピーク効率に数ｎｓ近づき、エネルギは、段階的に増加する。エネルギのこの段階的変化は、エネルギサーボ機構１６２が補償する機会を有するまでエネルギ線量に影響を与えることになる。
【００２５】
一方、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ補償１８２は、この影響に対抗するものである。Ｍｏｐａタイミングの変化に対してディザ相殺を調節するのに使用されるのと同じ値ｄＭｐｏｐＤＭｏｐａを使用して、Ｍｏｐａタイミングの所定の変化に対して電圧が変わる必要があることになる量を計算することができる。Ｍｏｐａタイミングが急速に変わった時、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ補償１８２は、同じくどの程度の電圧変化が必要であるかを予測し、エネルギ誤差１７４が出現するのを待つ必要がなく、電圧入力１５２に適切な電圧信号を供給することができる。ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔ補償１８２は、以下のように説明することができる。
Ｖ  ＝  Ｅｕ2／２ｋ
ここで、Ｅは、レーザエネルギであり、ｕは、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔであり、ｋは、ｄＭｐｏｐＤＭｏｐａ、すなわち、Ｍｏｐａタイミングに対するＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔの導関数、すなわち、ＭＯチャンバとＰＡチャンバの間の発射時間の差である。
【００２６】
外乱予測部１８４は、エネルギに作用する外乱がＤＣオフセット＋数トーンであると仮定して電圧誤差の予測に基づいて電圧入力１５２を調節する。トーンは、ＭＯ及びＰＡ／ＰＯ送風機速度の倍数である周波数である。この予測電圧誤差は、電圧入力１５２から減算され、従って、ＤＣオフセット又は送風機ブレード通過による影響が除去される。
【００２７】
最後に、エネルギディザ部１７０は、ＭＯエネルギ、出力エネルギ、及びＭＯＰＡタイミングに及ぼす電圧の影響を推定するのに使用される電圧入力１５２に追加される周期信号を供給する。エネルギディザ１７０からの周期信号は、ｎ回の発射の長さであり、以下の方程式により説明することができる。
Ｖ［ｋ］  ＝  Ａｃｏｓ（２πｎdｋ／ｎ）      ｋ＝０，．．．，ｎ−１
ここで、Ａは、ディザ振幅であり、ｎdは、ディザの１つの完全なサイクル内の余弦周期の個数である。
【００２８】
ディザ信号は、各バーストで開始される前に一定数の発射にわたって控えられる。この遅延は、ディザがバースト効果の開始と結合してレーザ４を仕様外に押し出すことができないように設けられる。ディザ周波数で又はその近くの他の信号が導関数推定値と干渉することを防止するために、ディザ信号の位相をランダム化することができる。ランダム化は、ディザを開始するために上述の方程式のｋの値をランダム化することによって行われる。図３に示すウィンドウに対して、ディザ周波数は、繰返し数の１／５である（各台形ウィンドウの前縁及び後縁の５発射）。これは、線量を計算するために台形ウィンドウを使用するレーザには重要な周波数である。４パルスの前縁及び後縁を有するウィンドウに対して、繰返し数の２０％は、線量演算子のゼロ内にある。従って、この周波数でのディザリングは、線量に影響を与えないことになる。
【００２９】
これらの電圧信号は、電圧入力１５２を生成するために一緒に追加される。レーザが発射された時、エネルギが測定される（１７２）。エネルギターゲットは、ｄＶ／ｄＥ、すなわち、エネルギに関する電圧の導関数のレーザ推定値１７６によりスケーリングされたエネルギ誤差信号１７４を作成するためにエネルギ測定値から減算される。得られた電圧誤差１６４は、エネルギ誤差、線量誤差、エネルギシグマ、又はその何らかの組合せを最小にするように電圧信号の一部を調節する適応アルゴリズム１７８を駆動するのに使用される。
【００３０】
図６は、開示する主題の第１の例示的な実施形態による図５のレーザ制御システム１５０を準備する方法を示す流れ図である。流れ図のあらゆる工程説明又はブロックは、モジュール、セグメント、コードの各部、又は工程において特定の論理的関数を実行する１つ又はそれよりも多くの命令を含む段階を表すと理解すべきであり、代替的な実施は、開示する主題の当業者により理解されるように、関わっている機能性に基づいて実質的に同時又は逆の順序を含む図示又は説明からの順序を外れた順序て機能を実行することができる開示する主題の範囲に含まれることに注意すべきである。
【００３１】
第１の例示的な実施形態の３つの代案を各々ここで図６を参照して以下に説明する。
【００３２】
第１の代案においては、ブロック２０２によって示すように、発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスの形態で第１の電圧入力を作動的に送出する。台形ウィンドウでガスチャンバの出力のエネルギ線量を計算する（ブロック２０４）。制御回路で第１の電圧入力を変更し、線量演算子に対する周波数応答は、少なくとも１つのゼロを有する（ブロック２０６）。エネルギディザ及びタイミングディザの少なくとも一方をゼロの１つの下で開始する（ブロック２０８）。第１の電圧入力を変更するフィードバック制御ループを用いて制御回路にガスチャンバの出力を通信する（ブロック２１０）。
【００３３】
第２の代案においては、ブロック２０２によって示すように、発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスの形態で第１の電圧入力を作動的に送出する。台形ウィンドウでガスチャンバの出力のエネルギ線量を計算する（ブロック２０４）。制御回路で第１の電圧入力を変更し、制御回路は、方程式Ｖ＝Ｅｕ2／２ｋに従って第１の電圧入力を変更し、ここで、Ｅは、レーザエネルギであり、ｕは、ＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔであり、ｋは、ガスチャンバ間の発射時間の差に関するＭｏｐａＯｐＰｏｉｎｔの導関数である（ブロック２０６）。この代案では、ブロック２０８を使用しない。第１の電圧入力を変更するフィードバック制御ループを用いて制御回路にガスチャンバの出力を通信する（ブロック２１０）。
【００３４】
第３の代案においては、ブロック２０２によって示すように、発振器ガスチャンバ内の電極の第１の対及び増幅器ガスチャンバ内の電極の第２の対に電気パルスの形態で第１の電圧入力を作動的に送出する。台形ウィンドウでガスチャンバの出力のエネルギ線量を計算する（ブロック２０４）。Ｖdose＝−Ｋｘｄとして計算されたエネルギ線量フィードバックを第１の電圧入力に追加することによって制御回路で第１の電圧入力を変更し、ここで、Ｋは、エネルギ誤差の二乗及びエネルギ線量誤差の二乗の加重和を最小にする線形２次レギュレータの解として計算された状態フィードバックベクトルであり、ｘｄは、線量演算子の状態を特徴付けるベクトルである（ブロック２０６）。この代案では、ブロック２０８を使用しない。第１の電圧入力を変更するフィードバック制御ループを用いて制御回路にガスチャンバの出力を通信する（ブロック２１０）。
【００３５】
強調すべき点として、開示する主題の上述の実施形態、特に、あらゆる「好ましい」実施形態は、実施の単に可能な例であり、すなわち、本発明の原理が明確に理解されるように例示したものである。本発明の精神及び原理から実質的に逸脱することなく、上述の本発明の実施形態に多くの変形及び修正を行うことができる。全てのこのような修正及び変形は、本明細書において本発明の開示及び開示する主題の範囲内に含まれ、かつ特許請求の範囲により保護されるように意図するものである。
【符号の説明】
【００３６】
２  スキャナ
６  ビーム送出ユニット
１１  主発振器
１２  パワー増幅器
【図１】
2015111718.tif 000003
【図２】
2015111718.tif 000004
【図３】
2015111718.tif 000005
【図４】
2015111718.tif 000006
【図５】
2015111718.tif 000007
【図６】
2015111718.tif 000008