(57)【要約】  エキシマレーザのような２チャンバガス放電レーザのレーザチャンバにおいて高精度のガスリフィルを自動的に行うためのシステム及び方法を開示する。ユーザによって予め決定されたか又は入力されたターゲット圧力及びハロゲン濃度に基づいてかつ更に別のユーザアクションなしで、非ハロゲン含有ガスが、チャンバに第１圧力まで追加され、その後に、第２の圧力でのガス中のハロゲン含有量が望ましい濃度であるように、チャンバのターゲット圧力よりも大きい第２の圧力までのハロゲン含有ガスの追加が続く。チャンバのガスは、圧力がターゲット圧力に下がるまで抽気される。追加される非ハロゲン含有ガスの量は、自動的に推定され、ハロゲン含有ガスの量は、温度及び以前のレーザ作動から充填管に残存するあらゆるガスを考慮して望ましい濃度が得られるように測定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重チャンバガス放電レーザ光源であって、
ハロゲンを含むレージング媒体ガスを含むレーザチャンバを有する主発振器と、
ハロゲンを含むレージング媒体ガスを含むレーザチャンバを有する増幅器と、
リフィル方式を望ましい間隔で自動的に実行するコントローラを含むガスリフィルシステムと、
を含み、
前記リフィル方式は、
前記レーザチャンバの選択された１つに対してハロゲンのターゲット圧力及び濃度を取得すること、
前記選択されたレーザチャンバを該チャンバのガス圧力が所定の低い値に到達する第１の点まで排気して温度及び圧力を該第１の点で測定すること、
第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を前記選択されたレーザチャンバに追加して前記温度及び圧力を該第２の点で測定すること、
前記選択されたレーザチャンバの前記ガスが前記ターゲット圧力よりも高い圧力で望ましいハロゲン濃度に到達するようなハロゲン含有ガスの量を該選択されたレーザチャンバに追加すること、及び
前記ターゲット圧力が到達されるまで前記選択されたレーザチャンバからガスを抽気すること、
を含む、
ことを特徴とする光源。
【請求項２】
前記ハロゲンは、フッ素を含むことを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項３】
前記選択されたレーザチャンバを各チャンバの前記ガス圧力が所定の低い値に到達するように排気することは、各チャンバを約２０ｋＰａの圧力まで排気することを含むことを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項４】
前記選択されたレーザチャンバに追加される非ハロゲン含有ガスの前記量は、前記ターゲット圧力と前記ハロゲン含有ガスのフッ素の濃度の前記ターゲット濃度との比較とに少なくとも部分的に基づいていることを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項５】
前記主発振器及び増幅器の両方の前記レーザチャンバは、ガスを該レーザチャンバに追加するための充填管を有し、
前記選択されたレーザチャンバに追加されるハロゲン含有ガスの前記量は、前記第１及び第２の点での前記温度及び圧力と、該選択されたレーザチャンバの容積及び該選択されたレーザチャンバのための前記充填管の容積とに少なくとも部分的に基づいて計算される、
ことを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項６】
前記選択されたレーザチャンバに追加されるハロゲン含有ガスの前記量は、レーザの以前の作動からの該選択されたレーザチャンバ及び該選択されたレーザチャンバのための前記充填管に残存するガスに部分的に基づいて更に計算されることを特徴とする請求項５に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項７】
各レーザチャンバが、ガスを第１の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第１の弁と、ガスを該第１の速度よりも遅い第２の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第２の弁とを有し、前記ターゲット圧力が到達されるまで前記選択されたレーザチャンバからガスを抽気することは、
前記第１の弁を開いて、前記ターゲット圧力より大きい前記レーザチャンバの圧力をもたらす第１のガス量を該レーザチャンバから除去すること、及び
前記第２の弁を開いて、前記レーザチャンバの圧力を前記ターゲットまで低減するために第２のガス量を該レーザチャンバから除去すること、
含むことを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項８】
前記第１の弁を開いて前記第１のガス量を前記選択されたレーザチャンバから除去することは、該第１の弁を固定時間量にわたって開くことを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項９】
各レーザチャンバが、ガスを第１の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第１の弁と、ガスを該第１の速度よりも遅い第２の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第２の弁とを有し、第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を前記選択されたレーザチャンバに追加することは、
非ハロゲン含有ガスの前記量の第１の部分を前記第２の弁を通じて追加すること、及び
非ハロゲン含有ガスの前記量の残りの部分を前記第１の弁を通じて追加すること、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項１０】
前記レーザ光源は、エキシマレーザ光源であることを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項１１】
前記レーザチャンバの選択された１つに対してハロゲンのターゲット圧力及び濃度を取得することは、該ターゲット圧力及び濃度に対して格納された値を取り出すことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項１２】
前記レーザチャンバの選択された１つに対してハロゲンのターゲット圧力及び濃度を取得することは、該ターゲット圧力及び濃度の選択を入力として受け取ることを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の二重チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項１３】
ハロゲンを含むレージング媒体ガスを含むレーザチャンバを各々有する主発振器及び増幅器を有する二重チャンバガス放電レーザ光源のレーザチャンバのガスを自動的にリフィルする方法であって、
前記レーザチャンバの選択された１つに対してハロゲンのターゲット圧力及び濃度を取得する段階と、
前記選択されたレーザチャンバを該チャンバのガス圧力が所定の低い値に到達する第１の点まで排気して温度及び圧力を該第１の点で測定する段階と、
第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を前記選択されたレーザチャンバに追加して温度及び圧力を該第２の点で測定する段階と、
前記選択されたレーザチャンバの前記ガスが前記ターゲット圧力よりも高い圧力で望ましいハロゲン濃度に到達するようなハロゲン含有ガスの量を該選択されたレーザチャンバに追加する段階と、
前記ターゲット圧力が到達されるまで前記選択されたレーザチャンバからガスを抽気する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記ハロゲンは、フッ素を含むことを特徴とする請求項１１に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項１５】
前記選択されたレーザチャンバを各チャンバの前記ガス圧力が所定の低い値に到達するように排気する段階は、該選択されたレーザチャンバを約２０ｋＰａの圧力まで排気する段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項１６】
前記選択されたレーザチャンバに追加される非ハロゲン含有ガスの前記量は、前記ターゲット圧力と前記ハロゲン含有ガスのフッ素の濃度の前記ターゲット濃度との比較とに少なくとも部分的に基づいていることを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項１７】
前記主発振器及び増幅器の両方の前記レーザチャンバは、ガスを該レーザチャンバに追加するための充填管を有し、
前記選択されたレーザチャンバに追加されるハロゲン含有ガスの前記量は、前記第１及び第２の点での前記温度及び圧力と、該選択されたレーザチャンバの容積及び該選択されたレーザチャンバのための前記充填管の容積とに少なくとも部分的に基づいて計算される、
ことを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項１８】
前記選択されたレーザチャンバに追加されるハロゲン含有ガスの前記量は、レーザの以前の作動からの該選択されたレーザチャンバ及び該選択されたレーザチャンバのための前記充填管に残存するガスに部分的に基づいて更に計算されることを特徴とする請求項１７に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項１９】
各レーザチャンバが、ガスを第１の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第１の弁と、ガスを該第１の速度よりも遅い第２の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第２の弁とを有し、前記ターゲット圧力が到達されるまで前記選択されたレーザチャンバからガスを抽気する段階は、
前記第１の弁を開いて、前記ターゲット圧力より大きい前記レーザチャンバの圧力をもたらす第１のガス量を該レーザチャンバから除去する段階、及び
前記第２の弁を開いて、前記レーザチャンバの圧力を前記ターゲットまで低減するために第２のガス量を該レーザチャンバから除去する段階、
含むことを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項２０】
前記第１の弁を開いて前記第１のガス量を前記レーザチャンバから除去する段階は、該第１の弁を固定時間量にわたって開く段階を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項２１】
各レーザチャンバが、ガスを第１の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第１の弁と、ガスを該第１の速度よりも遅い第２の速度で該チャンバに追加するか又はガスをそこから除去するための第２の弁とを有し、第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を前記選択されたレーザチャンバに追加する段階は、
非ハロゲン含有ガスの前記量の第１の部分を前記第２の弁を通じて追加する段階、及び
非ハロゲン含有ガスの前記量の残りの部分を前記第１の弁を通じて追加する段階、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項２２】
前記レーザ光源は、エキシマレーザ光源であることを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項２３】
前記レーザチャンバの選択された１つに対してハロゲンのターゲット圧力及び濃度を取得する段階は、該ターゲット圧力及び濃度に対して格納された値を取り出す段階を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項２４】
前記レーザチャンバの選択された１つに対してハロゲンのターゲット圧力及び濃度を取得する段階は、該ターゲット圧力及び濃度の選択を入力として受け取る段階を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載のガスを自動的にリフィルする方法。
【請求項２５】
ハロゲンを含むレージング媒体ガスを含むレーザチャンバを各々有する主発振器及び増幅器を有する二重チャンバガス放電レーザ光源のレーザチャンバのガスを自動的にリフィルする方法を実行するためにプロセッサによって実行可能であるプログラムが具現化された持続性コンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
前記レーザチャンバの選択された１つに対してハロゲンのターゲット圧力及び濃度を取得する段階と、
前記選択されたレーザチャンバを該チャンバのガス圧力が所定の低い値に到達する第１の点まで排気して温度及び圧力を該第１の点で測定する段階と、
第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を前記選択されたレーザチャンバに追加して温度及び圧力を該第２の点で測定する段階と、
前記選択されたレーザチャンバの前記ガスが前記ターゲット圧力よりも高い圧力で望ましいハロゲン濃度に到達するようなハロゲン含有ガスの量を該選択されたレーザチャンバに追加する段階と、
前記ターゲット圧力が到達されるまで前記選択されたレーザチャンバからガスを抽気する段階と、
を含む、
ことを特徴とする媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、代理人整理番号ＰＡ１１２１ＵＳである２０１１年６月３０日出願の「２チャンバガス放電レーザシステムの高精度ガスリフィルのためのシステム及び方法」という名称の米国一般特許出願番号第１３／１７４，４８４号に対する優先権を主張するものであり、この特許の内容全体は、これにより引用によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般的にレーザシステムに関する。より具体的には、本発明は、２チャンバ「主発振器電力増幅器」エキシマレーザのようなガス放電レーザのチャンバのガスのリフィルを行うことに関する。
【背景技術】
【０００３】
フォトリソグラフィに使用される１つのタイプのガス放電レーザは、エキシマレーザとして公知である。エキシマレーザは、典型的には、アルゴン、クリプトン、又はキセノンのような希ガスとフッ素又は塩素のような反応ガスとの組合せを使用する。エキシマレーザは、電気刺激及び高圧の適切な条件下で励起された状態でのみ存在することができ、かつ紫外線範囲のレーザ光を引き起こすことができるエキシマ（あるいは、希ガスハロゲン化物の場合はエキシプレックス）と呼ぶ擬分子が生じるという事実にその名称が由来する。
【０００４】
エキシマレーザは、高解像度フォトリソグラフィ機械に広く使用され、従って、超小型電子チップ製造に要求される決定的な技術の１つである。現在の従来技術リソグラフィツールは、それぞれ２４８及び１９３ナノメートルの公称波長を有するＫｒＦ及びＡｒＦエキシマレーザからの深紫外線（ＤＵＶ）光を使用する。
【０００５】
エキシマレーザは、単一チャンバ光源を用いて製造することができるが、より多くの電力及びスペクトル帯域幅低減に関する対立する設計上の要求は、このような単一チャンバ設計における性能の妥協を意味している。この設計上の妥協を回避して性能を改善する１つの方法は、２つのチャンバを利用することによるものである。これは、スペクトル帯域幅及びパルスエネルギ生成の機能の分離を可能にし、各チャンバは、２つの性能パラメータの一方に対して最適化される。
【０００６】
このような二重ガス放電チャンバエキシマレーザは、「主発振器電力増幅器」又は「ＭＯＰＡ」レーザと呼ばれることが多い。スペクトル帯域幅及びパルスエネルギの改善に加えて、二重チャンバアーキテクチャの効率は、ＭＯＰＡレーザの消耗モジュールが単一チャンバ光源の対応するモジュールよりも長い作動寿命に到達することを可能にすることができる。
【０００７】
各チャンバでは、光源がその電極にわたってエネルギを放出して光を生成する時に、ＡｒＦ又はＫｒＦレーザの場合はフッ素であるハロゲンガスが消耗する。これは、レーザ効率の減少を引き起こし、それは、例えば、所定の望ましいパルスエネルギを生成するのに要求される放電電圧の増加として見られる。放電電圧は、ハードウエアの物理的制約によって決定される上限を有するので、電圧がこの限界よりも下に留まり、かつレーザが引き続き適正に機能するように、失われたフッ素を補給する対策を講じなければならない。
【０００８】
これを行う１つの方法は、リフィルと呼ぶチャンバのガスの完全な補給であり、チャンバのガス含有量を望ましい混合、濃度、及び圧力に戻すためにレーザが発射中ではない間にガスの全てが交換される。しかし、リフィルは、レーザがリフィル工程中に遮断されるので極めて破壊的であり、従って、チップのリソグラフィ露光も、チップの不適切な処理を回避するために制御された方式で同時に休止され、その後にレーザが再び作動した時に再開されなければならない。こういう理由から、時間を節約するために両チャンバを一度にリフィルすることが典型的であるが、これは、必要というわけではない。
【０００９】
リフィルの必要性は、光源発射パターン及びエネルギ、光源モジュールの経年数、及び当業者に公知の他のものを含むいくつかの複雑かつ多くの場合に予想不能な変数に依存する可能性がある。こういう理由から、リフィルは、典型的に規則正しいスケジュールで行われ、これは、光源が作動限界に到達することによる光源の作動の予期せぬ中断が決して発生しないことを保証する。このような規則正しいスケジュールは、一般的に、低いパルス使用量で作動する光源の一部のユーザが、リフィルとリフィルの間の期間を簡単なスケジュールによって与えられる期間よりも遥かに長く待つことができるように、リフィルとリフィルの間の時間に関して非常に保守的な上限をもたらす。
【００１０】
スループット及び光源利用可能性の増大に対する要求を考慮して、リフィルのための光源停止を最小にする努力が行われてきた。これを行う１つの方法は、完全なリフィルではなく、注入として公知であるチャンバのガスの部分的な補給を実施することによるものである。レーザがある一定のパラメータ内で作動し続けることができる限り、注入のためにレーザをシャットダウンすることは必要なく、従って、チップの処理は、注入工程中に続行することができる。しかし、レーザの性能は、注入が補償するのに不適切になるような時間と共に変化する傾向が依然としてあり、従って、リフィルは、依然として規則的な間隔で行われる。
【００１１】
リフィル作動において、レーザチャンバの残っているガスが排気され、その後に、新しいガスが、フッ素の特定の圧力及び濃度に到達することを意図した量でチャンバ内に導入される。（これに最適化工程が続く場合があり、レーザが次に試射されて作動パラメータを判断する。レーザが望ましいパラメータ内で作動していない場合に、チャンバのガスが調節され、別の試験が行われる。これは、望ましい作動パラメータが得られるまで繰り返される。）
【００１２】
しかし、正確なリフィルを達成することは、２つの主な理由で困難である。第１に、リフィルは、一般的に圧力だけに基づいており、レーザチャンバの最終圧力の有意な変動をもたらす可能性がある温度変動を測定又は補償しない。第２に、リフィルプロトコル及びアルゴリズムでは、典型的にレーザチャンバ容積のみを考慮し、ガスタンクとレーザチャンバの間の管に存在するガスは考慮していない。管のガスは、リフィル及び注入中にレーザチャンバ内に押し進められるが、チャンバのガスの実際の部分濃度に及ぼすこの効果は、従来無視されてきた。現在の処理はまた、満足なガス条件が達成されるまでガスがチャンバに追加されかつそこから放出されるので、必要以上のガスを使用する場合もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
より正確なリフィルは、これらの問題の多く又は全てを緩和又は排除し、レーザが、別のリフィル及び／又は注入を行わなければならなくなるまでのより長い期間にわたって作動することを可能にすると考えられる。更に、正確なリフィルは、レーザチャンバへのその後の注入の計算の礎になるより良好な基盤を与える、すなわち、リフィルが非常に正確なガス濃度をもたらす方式で行われることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ＭＯＰＡエキシマレーザのような２チャンバガス放電レーザのレーザチャンバのガスのリフィルを自動的かつ正確に行うためのシステム及び方法を開示する。リフィル工程の制御は、単に従来技術のようなガスの圧力ではなく、ガス方程式に従ってチャンバに追加されるガスの実際量の計算に基づいている。温度変動及び管路容積の影響も、このような方程式の使用により考慮される。これらのファクタを考慮することにより、リフィルは、従来技術の工程よりも有意により正確にかつ潜在的により少ないガスを使用して行うことができる。
【００１５】
一実施形態において、ハロゲンを含むレージング媒体ガスを含むレーザチャンバを各々有する主発振器及び増幅器と、リフィル方式を規則的な間隔で自動的に実行するコントローラを含むガスリフィルシステムとを含む二重チャンバガス放電レーザ光源を説明し、リフィル方式は、ハロゲンのターゲット圧力及び濃度をレーザチャンバの選択された１つに対して取得すること、選択されたレーザチャンバをチャンバのガス圧力が所定の低い値に到達する第１の点まで排気して温度及び圧力を第１の点で測定すること、第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を選択されたレーザチャンバに追加して温度及び圧力を第２の点で測定すること、選択されたレーザチャンバのガスがターゲット圧力よりも高い圧力で望ましいハロゲン濃度に到達するようなハロゲン含有ガスの量を選択されたレーザチャンバに追加すること、及びターゲット圧力が到達されるまで選択されたレーザチャンバからガスを抽気することを含む。
【００１６】
別の実施形態において、ハロゲンを含むレージング媒体ガスを含むレーザチャンバを各々有する主発振器及び増幅器を有する二重チャンバガス放電レーザ光源のガスをリフィルする方法であって、本方法は、ハロゲンのターゲット圧力及び濃度をレーザチャンバの選択された１つに対して取得する段階と、選択されたレーザチャンバをチャンバのガス圧力が所定の低い値に到達する第１の点まで排気して温度及び圧力を第１の点で測定する段階と、第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を選択されたレーザチャンバに追加して温度及び圧力を第２の点で測定する段階と、選択されたレーザチャンバのガスがターゲット圧力よりも高い圧力で望ましいハロゲン濃度に到達するようなハロゲン含有ガスの量を選択されたレーザチャンバに追加する段階と、ターゲット圧力が到達されるまで選択されたレーザチャンバからガスを抽気する段階とを含む。
【００１７】
更に別の実施形態は、ハロゲンを含むレージング媒体ガスを含むレーザチャンバを各々有する主発振器及び増幅器を有する二重チャンバガス放電レーザ光源のレーザチャンバのガスを自動的にリフィルする方法を実行するためにプロセッサによって実行可能であるプログラムが具現化された持続性コンピュータ可読媒体を開示し、本方法は、ハロゲンのターゲット圧力及び濃度をレーザチャンバの選択された１つに対して取得する段階と、選択されたレーザチャンバをチャンバのガス圧力が所定の低い値に到達する第１の点まで排気して温度及び圧力を第１の点で測定する段階と、第２の点に到達するための非ハロゲン含有ガスの量を選択されたレーザチャンバに追加して温度及び圧力を第２の点で測定する段階と、選択されたレーザチャンバのガスがターゲット圧力よりも高い圧力で望ましいハロゲン濃度に到達するようなハロゲン含有ガスの量を選択されたレーザチャンバに追加する段階と、ターゲット圧力が到達されるまで選択されたレーザチャンバからガスを抽気する段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態によるＭＯＰＡエキシマレーザのような二重チャンバガスレーザの自動ガスリフィルシステム１００の略示ブロック図である。
【図２】一実施形態によるＭＯＰＡエキシマレーザのような二重チャンバガスレーザのチャンバの自動ガスリフィルの方法の段階を示す略示流れ図である。
【図３】一実施形態での自動ガスリフィル工程中のＭＯＰＡエキシマレーザのような二重チャンバガスレーザのチャンバの経時的なガス圧力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本出願は、ＭＯＰＡエキシマレーザのような２チャンバガス放電レーザのチャンバのガスのリフィルを自動的かつ正確に行う方法及びシステムを説明する。自動リフィル工程は、精度改善をもたらし、かつ以前のリフィルに関連付けられた問題の多くが緩和又は排除されることになることが予想される。リフィル工程の制御は、単にガスの圧力に依存するのではなく、温度及び圧力を使用するガス方程式によるチャンバに追加されるガスの量の計算に基づいており、従って、温度変動の影響も考慮する。説明する工程は、管路容積に残されたガスも考慮する。工程のこれらのファクタを考慮することにより、リフィルは、従来技術の工程よりも有意により正確にかつ潜在的により少ないガスを使用して行うことができる。
【００２０】
ＭＯＰＡエキシマレーザのような二重チャンバガスレーザのガス補給システム１００の略示ブロック図が図１に示されている。ＭＯＰＡエキシマレーザは、レーザチャンバを含む主発振器１０２及びレーザチャンバを含む電力増幅器１０４も有する。作動時に、主発振器１０２は、増幅が行われる電力増幅器１０４に渡される第１のレーザビーム１０６を生成し、リソグラフィでの使用に向けてスキャナ機械（図示せず）に出力される増幅されたレーザビーム１０８を生成する。
【００２１】
各レーザチャンバは、ガスの混合物を含み、例えば、所定のエキシマレーザにおいて、各レーザチャンバは、ハロゲン、例えば、フッ素をアルゴン、ネオンのような他のガス及び一部の場合に他のものと共に全圧Ｐまでになる異なる分圧で含むことができると考えられる。ガス容器１１０及び１１２が、主発振器１０２及び電力増幅器１０４に弁１１４を通じて接続され、レーザチャンバのガスの補給を所望された時に可能にする。ガス容器１１０は、典型的には、フッ素、アルゴン、及びネオンを含む「Ｍ１混合物」又は「トリ混合物」として公知であるガスの混合物を含むことがあり、一方、ガス容器１１２は、アルゴン、ネオン、及び他のガスであるが、ただしフッ素はない「Ｍ２混合物」又は「バイ混合物」として公知である混合物を含む。プロセッサ又は論理回路のようなコントローラ１１６は、以下で更に説明するように、特定のデータに基づいて弁１１４を作動し、ガスを容器１１０及び１１２から主発振器１０２及び電力増幅器１０４のレーザチャンバにリフィル又は注入で移動する。
【００２２】
当業技術で公知のように、ガス容器１１０内のフッ素が典型的にはレーザ作動に望ましい圧力よりも高い特定の分圧にあるので、２つのガス容器が必要である。フッ素を主発振器１０２又は電力増幅器１０４のレーザチャンバに望ましいより低い分圧で追加するために、容器１１０内のガスを希釈しなければならず、容器１１２内の非ハロゲン含有ガスがこの目的に使用される。
【００２３】
図示していないが、弁１１４は、典型的には、各レーザチャンバのための２つの弁、すなわち、ガスが各チャンバを第１の速度で出入りすることを可能にする「注入」弁、及びガスが各チャンバを第２のより速い速度で出入りすることを可能にする「チャンバ充填」弁を含む。更に、主発振器１０２及び電力増幅器１０４内のレーザチャンバは、均質の混合物が作動中に維持されるようにチャンバ内にあるガスを混合する送風機を含む。送風機は、熱もガスに追加する。
【００２４】
エンジニアが手動によるリフィルを実行する時に、エンジニアは、各チャンバのための望ましい全圧及びフッ素濃度で到達するようにレーザチャンバに追加すべきバイ混合物及びトリ混合物の量を予想しなければならない。一般的に、異なる圧力が、主発振器チャンバ及び電力増幅器チャンバの作動に使用されるが、フッ素濃度は、典型的には各チャンバにおいてほぼ同じである。このような予想は、トリ混合物中のフッ素濃度、及びバイ混合物及びトリ混合物の圧力から容易に行われる。例えば、トリ混合物中のフッ素濃度がチャンバにおいて望ましい濃度の３倍である場合に、チャンバ内のフッ素濃度が２／３だけ低減されるように、トリ混合物の２倍ほどのバイ混合物が使用されなければならず、計算された各チャンバに対するガス総量は、チャンバの容積が与えられると、そのチャンバのための望ましい作動圧力を与える。このような計算は、当業技術で公知である。
【００２５】
自動リフィル工程に対して図２及び図３を参照して説明する。図２は、一実施形態によるＭＯＰＡエキシマレーザのような二重チャンバガスレーザのチャンバの自動ガスリフィルの方法の段階を示す略示流れ図である。図３は、図２に示す段階中のチャンバのガス圧力を時間と共に示すグラフである。本明細書に説明する様々な値は、カリフォルニア州サンディエゴ所在の「Ｃｙｍｅｒ、Ｉｎｃ．」から作られるある一定のＭＯＰＡレーザと共に使用されるものであるが、多くの他のレーザも類似の値を使用している。当業者は、本明細書に説明する原理を他の製造業者のエキシマレーザに適用することができるであろう。
【００２６】
チャンバ内の圧力及び温度は、リフィル工程中に様々な点で測定され、一部の実施形態において、圧力及び温度は、連続的に測定することができる。以下に説明するように、これらの測定は、チャンバのガスの濃度の高いレベルの精度を取得するのに使用される。本方法は、典型的には、チャンバ内の温度及び圧力の測定値を含むある一定のパラメータを入力として受信して弁の作動を制御する図１のコントローラ１１６のようなプロセッサ上で実行されるソフトウエアに実施される。
【００２７】
段階２０１で、リフィルモードを選択する。これは、両チャンバがリフィルされるか、又はどちらのチャンバがリフィルされるか、及び以下に説明する様々な圧力ターゲットの選択を含む。以下の説明する内容において、両チャンバは、レーザの休止時間を節約するために典型的に行われるように同時にリフィルされると仮定されるが、手動によるリフィルを用いてチャンバは別々にリフィルすることができる。同時リフィルは、必要に応じてソフトウエア内のデフォルト選択として設定することができる。
【００２８】
更に、フッ素のターゲット圧力Ｐtarget及びターゲット濃度がレーザチャンバの各々に対して選択され、これらの値が２つのチャンバに対して異なる場合がある点を除き、各チャンバの工程は、以下に説明する同じ段階を辿る。これらは、異なるレーザに対して僅かに変動する場合があるが、上述したように、多くのＭＯＰＡエキシマレーザに対して類似の値を有することができる。一実施形態において、これらの値は、レーザ製造業者により、予想された好ましい値に事前設定され、従って、ユーザは、それらを変更する必要はない。一部の実施形態において、ソフトウエアは、ターゲット圧力及び濃度の値をレーザユーザ（典型的にはチップ製造業者）が判断することを可能にすることができる。ソフトウエアは、トリ混合物内のフッ素の濃度、チャンバ容積、及び充填管容積に関するデータも含む。
【００２９】
この情報から、ソフトウエアは、各チャンバに対してターゲット圧力よりも僅かに上の圧力Ｐ３で望ましいフッ素濃度を取得するために各チャンバに追加しなければならないバイ混合物及びトリ混合物の量を計算し、一実施形態において、Ｐ３は、ターゲット圧力よりも大きい約１０キロパスカル（ｋＰａ）であるが、これは、必要に応じて変えることができる。ここでもまた、このような計算は、当業技術が公知であるが、ソフトウエアは、エンジニアにこのような計算を実行してそれらに基づいてアクションを取ることを要求するのではなく、自動的に計算を提供し、結果を使用して以下の段階を実行する。
【００３０】
次に、段階２０２で、チャンバは、圧力が所定の低い値、例えば、一実施形態において約２０ｋＰａに到達するように排気される。これは、図３の圧力のグラフの線部分３０１により表される。点１で、排気の終了、圧力Ｐ１、及び温度Ｔ１を測定及び記録する。（一部の実施形態において、圧力及び温度は、連続的に測定され、これは、容易さのためにかつ説明するような特定の点を見失うことを回避するためにも推奨されるが、必要に応じて、センサは、適切な時間にオン及びオフにすることができる。）
【００３１】
チャンバが排気された状態で、段階２０３で、図３上の線部分３０２に示すように、バイ混合物ガスは、チャンバ弁の使用を可能にするのに十分な大きな圧力Ｐfillvalveに到達するまで注入弁を通じてゆっくりとチャンバに追加される。一実施形態において、このＰfillvalveは、約３０ｋＰａである。
【００３２】
次に、段階２０４で、より多くのバイ混合物ガスが、図３の２つの線部分３０３に示すように、チャンバ充填弁を通じてより迅速にチャンバに追加される。この段階中に、ガスの追加は、圧力が値Ｐblowerに到達した時にチャンバ充填弁を閉めることによって時間（図３では「Ｘ」と記載）にわたって休止され、送風機が、ある期間にわたってガスを混合してその温度ターゲット値の近くにするためにオンにされる。
【００３３】
図３上に示すような一実施形態において、これは、圧力が十分に高いレベル、すなわち、約２００ｋＰａに到達した時に行われ、送風機は、約２０秒間にわたって、しかし、いずれにせよチャンバにおいてガスを完全に混合するのに十分長い期間にわたってオンにされる。これは、チャンバのガスが、後述するように、ガス方程式の計算の精度を保証するために均質になるように行われる。（各チャンバ内の金属フッ化物トラップも、この時点で同じくオンにされる。）送風機は、典型的にはこの後はオンのままであるが、これは、要件ではなく、しかし、送風機は、同じ理由でその後の温度測定に対してオンであるべきである。
【００３４】
ガスが混合された状態で、チャンバ充填弁が再び開けられ、バイ混合物ガスの追加が、各チャンバのバイ混合物の計算された量がそのチャンバに追加されるまで再開される。バイ混合物の追加が完了すると、遷移を考慮して僅かな休止（一実施形態において約２秒）後に、図３上の点２で実際の圧力Ｐ２及び温度Ｔ２が再び測定される。
【００３５】
一部の実施形態において、バイ混合物は、最初に段階２０３のようにゆっくりと、その後に段階２０４でより迅速にというのではなく、単一の段階で追加することができ得る。しかし、バイ混合物を十分に低い圧力を有するチャンバに迅速に追加すると、埃を立ててリフィル工程のその後の段階及び／又はレーザの作動を損なう可能性があると考えられ、従って、バイ混合物は、説明するように２つの段階で追加することが推奨される。
【００３６】
その後に、段階２０５で、ハロゲン含有トリ混合物ガスを図３の線部分３０４に示すように追加する。上述したように、予想圧力Ｐ３は、精度の目的のために、単にＰ３の値を依存するのではなくターゲット圧力に基づいて計算されるが、圧力及び温度は、トリ混合物ガスが以下で更に説明するようにハロゲンガスの望ましい濃度を供給するための計算された量で追加されるまで測定される。トリ混合物ガスは、以下に説明するように、ゆっくりと注入弁を通じて点３に到達するまで追加される。上述したように、点３は、Ｐ３の値の近くであり、かつターゲット圧力を僅かに超える圧力を有することになる。
【００３７】
バイ混合物とトリ混合物の間のターゲット比は、以下に説明する方程式を使用して以前に計算済みであるので、フッ素濃度は、この時点で高度な精度でターゲット濃度になる。こういう理由から、十分なガスがターゲット圧力を僅かに超える圧力Ｐ３に到達するために追加され、従って、ターゲット圧力がチャンバのガスのフッ素濃度を変えることなく得られるまで、ガスをチャンバから抽気することができる。
【００３８】
段階２０６で、図３の線部分３０５に示すように、最初にチャンバ弁を開くことにより、各チャンバのガス圧力は、チャンバからのガスの速い抽気により低減される。一実施形態において、チャンバ弁は、短い所定の時間量にわたって開かれ、従って、それによってチャンバ内の圧力も、開いたチャンバ弁の流量に基づいてある一定の量で低減される。例えば、一部のレーザにおいて、約０．５秒チャンバ弁を開くと、チャンバの圧力を約５ｋＰａ低減することができる。
【００３９】
段階２０７で、チャンバからのガスの速度がより遅い抽気は、図３上の線部分３０６に示すように、チャンバ内の圧力をモニタしながら望ましい圧力Ｐｔａｒｇｅｔが到達されるまで注入弁を通じて継続される。この時点で、チャンバは、望ましいフッ素濃度もターゲット圧力も有することになる。
【００４０】
一部の実施形態において、段階２０６及び２０７、又はガスの速い抽気と遅い抽気は、１つの抽気に結合することができることが可能である場合がある。しかし、速い抽気のみが使用された場合に、圧力をターゲット圧力よりも下に減少させることになり、一方、遅い抽気のみの使用は、ターゲット圧力に到達するのにより長く時間を消費するになるという危険性がある。抽気工程の一部に対して速い抽気及び次に遅い抽気の使用により、時間を節約しながらターゲット圧力のオーバーシュートの危険性が回避される。
【００４１】
段階２０５に対する更なる詳細、すなわち、トリ混合物の追加及び点３の到達をここで提供する。従来技術において一般的であるように単に圧力に依存するのではなく、どれだけのガスをチャンバに追加すべきかを判断する際の望ましい高精度をもたらすために、追加されるガスのモル数が計算され、これは、ここでもまた圧力並びにチャンバ内の温度をモニタすることを伴っている。更に、前回のガス寿命から残っているガスを考慮しなければならない。
【００４２】
以下の値が定義される。
（表）
2014518457.tif 000003
【００４３】
チャンバが図２の段階２０２で、すなわち、図３内の点１で排気された時に、チャンバ内の少量のガス（上述したように約２０ｋＰａの圧力での）は、前回のガス寿命からの、すなわち、前回のリフィル及びあらゆるその後の注入からのレーザの作動の後のものである。更に、一部のガスは、充填管内に残存し、これは、新しいガスがリフィル工程においてタンクから導入される時にチャンバに押し進められることになる。
【００４４】
上述したように、点１での実際の圧力及び温度が測定される。点１でのトリ混合物ガスのモル数は、以下により与えられる。
2014518457.tif 000004
【００４５】
同様に、点１でのバイ混合物ガスのモル数は、以下により与えられる。
2014518457.tif 000005
【００４６】
従って、チャンバ及び点１でチャンバに至る管内のガスの総量は、以下のようになる。
2014518457.tif 000006
【００４７】
この後に、上述したように、図２の段階２０３及び２０４でバイ混合物がチャンバに追加される。ここでもまた、これが行われる時に管内のガスがチャンバ内に押し進められる。段階２０４の後に、すなわち、図３上の点２で、チャンバのガスの総量及び次にバイ混合物のモル数は、以下によって決定される。
2014518457.tif 000007
【００４８】
上述したように、バイ混合物が追加された後に、図２の段階２０５で純粋トリ混合物をチャンバに追加する。トリ混合物が追加された後に、次の作動は、充填管路を通じて行われる図２の段階２０６、すなわち、ガス抽気であることに注意されたい。従って、チャンバ内にあるトリ混合物の追加のみを考慮に入れるべきである。点３でのチャンバへのトリ混合物の追加に対するガス状態方程式は、以下の通りである。
2014518457.tif 000008
【００４９】
図３上の点３でのチャンバ内の全体トリ混合物濃度ａは、次に、以下のようになる。
2014518457.tif 000009
又は
2014518457.tif 000010
（方程式１）
【００５０】
値γは、次に、以下のように定義される。
2014518457.tif 000011
これは、以下をもたらす。
2014518457.tif 000012
（方程式２）
【００５１】
厳密に言えば。γは、Ｐ３及びＴ３に依存するトリ混合物濃度ａに依存し、方程式を円方程式にするように思われるが、ａの値は、例えば、名目上約０．１である（ｒの値と同様に）。一般的に、実際問題として、ａ（及びｒ）の値は、γの値を有意に変えることなく０．１であると仮定することができ、従って、トリ混合物を追加する目的では、γは、Ｐ２及びＴ２が測定された状態でＰ１、Ｐ２、Ｔ１、Ｔ２、及びチャンバ及び管容積に基づいて判断することができる定数である。しかし、一部の実施形態において、ａ及びｒの値は、必要に応じてレーザユーザが選択することができる。
【００５２】
従って、方程式２では、いつ点３に到達するか、すなわち、いつ適切な量のトリ混合物ガスがチャンバに追加されかを判断する。Ｐ３及びＴ３の好ましくは連続的な測定が与えられると、いつ図３の点３に到達するかを判断する唯一の計算は、トリ混合物の追加中の簡単な乗算であり、従って、リフィル工程は、計算時間によりも遅くなるものではない。
【００５３】
従って、上述したように、段階２０５の後のこの点３で、レーザチャンバの各々は、高度な精度でフッ素の望ましい濃度を含むことになるが、ターゲット圧力よりも高い圧力を有することになる。従って、チャンバからのガスは、望ましいターゲット圧力で到着するために抽気される。これはまた、２つの段階で行われる。
【００５４】
第１に、チャンバからのガスの速い抽気が、チャンバ弁を開くことによって行われる（図２の段階２０６）。この速い抽気は、余剰ガスの有意な部分を除去するが、圧力をターゲット圧力未満に落さないことが意図される。一実施形態において、チャンバ弁は、所定の時間量にわたって開かれ、その理由は、これが実際の圧力よりも簡単に追跡されることになるからであり、それによってチャンバ内の圧力がチャンバ弁の流量に依存する所定の量で低減される。例えば、一部のエキシマレーザにおいて、約０．５秒間チャンバ弁を開くと、チャンバ内の圧力が約５ｋＰａ低減することになる。当業者は、過剰圧力の多くがターゲット圧力未満になることなく抜かれるように、チャンバ弁を開く適切な時間を選択することができることになる。
【００５５】
これが行われた状態で、チャンバ弁が閉じられ、注入弁が開かれて、チャンバからのガスのより遅い抽気が注入弁を通じて続行される（図２の段階２０７）。圧力がモニタされ、注入弁は、望ましいターゲット圧力Ｐtargetが到達されるまで開けたままにされる。
【００５６】
この時点で、レーザチャンバは、フッ素の望ましいターゲット濃度及びガスのターゲット圧力を含む。上述したように、リフィルの後に典型的には最適化工程が続き、そこではレーザが試射され、ガスは、観測された作動パラメータに基づいて更に調節される。ガス最適化のある一定の技術は、当業技術で公知である。
【００５７】
上述の方程式２における圧力、温度、及び容積を測定する際に可能な誤差に関するある一定の仮定を与えて、上述の方法によって得られる場合があるトリ混合物ガス比ａのリフィル精度を判断するために誘導感度解析を実行した。以下の公称値及び精度を使用した。
【００５８】
（表）
2014518457.tif 000013
【００５９】
（ａ）及びｒの両方に対して０．１の値を使用して、圧力とチャンバ容積及び管容積との測定誤差の誤差の寄与は、それぞれ０．３３％、０．０２％、及び０．１２％であったが、温度測定における誤差の寄与は、１．８３％であった。求積法で合計すると、これは、１．９２％の可能な全体誤差を与える。
【００６０】
従って、これらの計算は、上述の方法による自動リフィル工程が、従来のリフィル工程で達成し難い精度でのチャンバガスに対するトリ混合物の比を取得することができることを示している。更に、このようなリフィル工程は、試射及び最適化の前のエンジニアによる更に別の調節を要求せず、かつ適正に行われた時にはレーザチャンバから抽気しなければならない非常に少ない量の余剰ガスをもたらす。
【００６１】
開示したシステム及び方法を一部の実施形態を参照して以上説明した。他の実施形態も、この開示内容に照らせば当業者に明らかであろう。説明した方法及び装置のある一定の態様は、実施形態において上述したもの以外の構成又は段階を使用して、又は上述したもの以外の要素に関連して、又は上述したものに加えて容易に実行することができる。
【００６２】
例えば、好ましい実施形態は、主発振器電力増幅器多重チャンバ式エキシマ又は分子フッ素ガス放電レーザシステム（ＭＯＰＡ）であるが、システムは、主発振器電力発振器（「ＭＯＰＯ」）、電力発振器電力増幅器（「ＰＯＰＡ」）、又は電力発振器電力発振器（「ＰＯＰＯ」）構成のような他の発振器／増幅器構成を有するように構成することができることは当業者により理解されるであろう。このような構成の各々において、第２ステージが電力増幅器又は電力発振器であるか否かに関わらず、第１の発振器ステージの出力は、第２ステージにおいて何らかの方法で増幅されることも理解されるであろう。
【００６３】
同様に、具体的に反対であると特に断らない限り、本明細書又は特許請求の範囲における主発振器ステージ又はチャンバ（ＭＯ）及び／又は本明細書又は特許請求の範囲における電力増幅器ステージ又はチャンバ（ＰＡ）への言及は、出力を増幅器第２ステージ又はチャンバに増幅のために供給するあらゆる発振器第１ステージ又はチャンバを包含するほど十分に広義であると見なすものとし、発振器チャンバ又は発振器ステージという用語は、あらゆるこのような発振器ステージを包含するのに十分広義であり、増幅器チャンバ又はステージという用語は、あらゆるこのような増幅器ステージを包含するのに十分に広義である。更に、上述の説明は、一例として２ステージ又はチャンバレーザを使用したが、開示するシステム及び方法は、単一チャンバレーザ又はあらゆる多重チャンバレーザにも適用することができると考えられる。
【００６４】
説明する方法及び装置は、処理、装置、又はシステムを含む多くの方法に実施することができることも認識しなければならない。本明細書に説明する方法は、プロセッサにこのような方法を実行するように指示するプログラム命令、及びハードディスクドライブ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）のような光ディスク，フラッシュメモリのようなコンピュータ可読ストレージ媒体上に記録されたそのような命令によって実施することができる。本方法はまた、必要に応じて配線論理に組み込むことができる。本明細書に説明する方法の段階の順序を変えても依然として本発明の開示の適用範囲とすることができることに注意しなければならない。
【００６５】
実施形態に対する上記及び他の変形は、添付の特許請求の範囲だけにより限定される本発明の開示によってカバーされるように意図している。
【符号の説明】
【００６６】
１０２  主発振器
１１０  Ｍ１トリ混合物
１１２  Ｍ２バイ混合物
１１４  弁
１１６  コントローラ
【図１】
2014518457.tif 000014
【図２】
2014518457.tif 000015
【図３】
2014518457.tif 000016
【国際調査報告】
2014518457.tif 000017