(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チャンバにおいてガス濃度を制御する方法及びシステムを開示する。注入機会の第１の組が、主発振器のレーザチャンバに対して選択され、注入機会の第２の組が、電力増幅器のレーザチャンバに対して選択される。主発振器の各々の選択された注入機会に、レーザチャンバは、固定量の非ハロゲン含有ガス及び計算された量のハロゲン含有ガスを含む注入を受ける。電力増幅器の選択された注入機会に、レーザチャンバは、固定量のハロゲン含有ガスを受け取り、かつ固定量の非ハロゲン含有ガスを受け取ることができる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２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、
規則正しい間隔で発生する注入機会に補給スキームを実行するコントローラを含むガス補給システムであって、該補給スキームが、
固定量の非ハロゲン含有ガスを含むガスを各注入機会に、かつ計算された量のハロゲン含有ガスを少なくとも１つの注入機会中に前記主発振器レーザチャンバに注入する段階、及び
固定量の前記ハロゲン含有ガスを各注入機会に前記増幅器レーザチャンバに注入する段階、
を含む前記ガス補給システムと、
を含むことを特徴とする２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項２】
前記補給スキームは、固定量の前記非ハロゲン含有ガスを各注入機会に前記増幅器レーザチャンバに注入する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項３】
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２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項４】
注入機会のための前記規則正しい間隔は、経過時間及びショットカウントのうちの一方又は両方を含むファクタによって判断されることを特徴とする請求項１に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項５】
前記主発振器レーザチャンバに注入されるハロゲン含有ガスの量が、該主発振器レーザチャンバにおいて消費されたハロゲンガスの量を推定することによって計算されることを特徴とする請求項１に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項６】
前記主発振器レーザチャンバにおいて消費されたハロゲンガスの前記量は、エキシマレーザ光源の作動パラメータの変化に基づいて推定されることを特徴とする請求項５に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項７】
前記作動パラメータは、前記主発振器と増幅器間の放電タイミング差であることを特徴とする請求項６に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項８】
前記作動パラメータは、前記エキシマレーザ光源の帯域幅であることを特徴とする請求項６に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項９】
前記作動パラメータは、Ｅ９５であることを特徴とする請求項６に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項１０】
エキシマレーザ源であることを特徴とする請求項１に記載の２チャンバガス放電レーザ光源。
【請求項１１】
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が有する主発振器及び増幅器を有する２チャンバガス放電レーザ光源においてガスを補給する方法であって、
規則正しい間隔で発生する複数の注入機会を選択する段階と、
固定量の非ハロゲン含有ガスを含むガスを各注入機会に、かつ計算された量のハロゲン含有ガスを少なくとも１つの注入機会中に前記主発振器レーザチャンバに注入する段階と、
固定量の前記ハロゲン含有ガスを各注入機会に前記増幅器レーザチャンバに注入する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
固定量の前記非ハロゲン含有ガスを各注入機会に前記増幅器レーザチャンバに注入する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のガスを補給する方法。
【請求項１３】
前記ハロゲンは、フッ素を含むことを特徴とする請求項１０に記載のガスを補給する方法。
【請求項１４】
前記複数の注入機会を選択する段階は、経過時間及びショットカウントのうちの一方又は両方を含むファクタに基づいて前記規則正しい間隔を選択する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のガスを補給する方法。
【請求項１５】
前記主発振器レーザチャンバに注入されるハロゲン含有ガスの量を該主発振器レーザチャンバにおいて消費されたハロゲンガスの量を推定することによって計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のガスを補給する方法。
【請求項１６】
前記主発振器レーザチャンバにおいて消費されたハロゲンガスの量を推定する段階は、エキシマレーザ光源の作動パラメータの変化に前記推定の基礎を置く段階を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のガスを補給する方法。
【請求項１７】
前記作動パラメータは、前記主発振器と増幅器間の放電タイミング差であることを特徴とする請求項１６に記載のガスを補給する方法。
【請求項１８】
前記作動パラメータは、前記エキシマレーザ光源の帯域幅であることを特徴とする請求項１６に記載のガスを補給する方法。
【請求項１９】
前記作動パラメータは、Ｅ９５であることを特徴とする請求項１６に記載のガスを補給する方法。
【請求項２０】
前記レーザ光源は、エキシマレーザ源であることを特徴とする請求項１０に記載のガスを補給する方法。
【請求項２１】
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が有する主発振器及び増幅器を有する２チャンバガス放電レーザ光源にガスに補給する方法を実施するようにプロセッサによって実行可能なプログラムが具現化された固定コンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
規則正しい間隔で発生する複数の注入機会を選択する段階と、
固定量の非ハロゲン含有ガスを含むガスを各注入機会に、かつ計算された量のハロゲン含有ガスを少なくとも１つの注入機会中に前記主発振器レーザチャンバに注入する段階と、
固定量の前記ハロゲン含有ガスを各注入機会に前記増幅器レーザチャンバに注入する段階と、
を含む、
ことを特徴とする固定コンピュータ可読媒体。
【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ＰＡ１１０７ＵＳである２０１１年４月２９日出願の「２チャンバガス放電レーザシステムにおいてガス濃度を制御する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１３／０９８，２５９号に対する優先権を請求するものであり、この特許の内容全体は、引用により本明細書に組み込まれている。
【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チャンバガス放電レーザのチャンバにおいてガス濃度を制御する方法及びシステムに関する。
【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及びフッ素又は塩素のような反応ガス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状態下で、通電された状態でのみ存在することができ、かつ紫外線領域においてレーザ光を引き起こすことができるエキシマ（又は、希ガスハロゲン化物の場合はエキシプレックス）という擬分子が作成され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おいて広く使用され、従って、超小型電子技術によるチップ製造に必要とされる極めて重要な技術の１つである。現在の最先端技術を用いたリソグラフィツールでは、それぞれ、２４８ナノメートル及び１９３ナノメートルの波長を有するＫｒＦレーザ及び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、１チャンバ光源で構成することができるが、より高い電力及びスペクトル帯域幅低減に対する対立する設計上の要求は、このような１チャンバ設計において性能における妥協を意味した。この設計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向けて最適化される。
【０００６】
このような２チャンバガス放電エキシマレーザは、ＭＯＰＡ（主発振器電力増幅器）レーザと呼ぶことが多い。スペクトル帯域幅及びパルスエネルギを改善することに加えて、２チャンバアーキテクチャの効率は、ＭＯＰＡレーザにおける消耗モジュールが、１チャンバ光源における対応するモジュールよりも長い作動寿命を有することを可能にすることができる。
【０００７】
２チャンバエキシマレーザのより高いパルスエネルギの生成により、所定の露光層に向けて発射されるパルス数を低減することによって更に費用が最小にされ、その理由は、各パルスが、１チャンバ光源と比較するとより高いパルスエネルギで発射されるからである。単一のバースト内で、同量のエネルギは、より少ないパルスを使用して発射することができる。発射されるパルスの少数化で、消耗モジュールは、より長い作動寿命を有することになる。更に、ＭＯＰＡ設計の効率の増大を考慮すると、このようなレーザは、典型的には、１チャンバ光源よりも低い起動電圧で作動する。
【０００８】
各チャンバでは、光源がその電極にわたって光を生成するエネルギを放出する時に、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される。それによって例えば一定のパルスエネルギを作成するのに必要とされる放電電圧の増加として見られるレーザ効率の減少が発生する。放電電圧は上限を有するので、レーザが適切に機能し続けるように失われたフッ素を補給する対策を取らければならない。
【０００９】
これを行う１つの方法は、補充と呼ぶチャンバにおけるガスの完全な補給であり、その場合に、ガスの全ては、望ましい混合及び濃度にチャンバ内のガス含有量を戻すために、レーザが発射されていない間に交換される。しかし、補充は、極めて混乱を引き起こすものであり、その理由は、レーザは、補充工程中に遮断されなければならないばかりではなく、チップの不適切な処理を回避するためにチップのリソグラフィ露光も制御方式で休止し、次に、レーザが再び作動可能である時に再起動されなければならないからである。
【００１０】
補充が必要であるか否かは、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その他を含むいくつかの複雑かつ予想できないことが多い変数に依存する可能性がある。こういう理由から、補充は、典型的には、規則正しいスケジュールで行われ、これは、光源作動に予期しない中断が発生して光源が作動限界に到達することが決して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により、低いパルス使用量で作動する光源の一部のユーザが、簡単なスケジュールによって提供される補充と補充の間で遥かに長い期間にわたって待機することができるように、補充間の時間に関する非常に保守的な上限が一般的に得られる。
【００１１】
スループットの増大及び光源利用可能性の要求を前提として、補充に向けて光源停止を最小にする努力が取られている。これを行う１つの方法は、完全な補充ではなく、注入として公知であるチャンバにおいてガスの部分的な補給を行うことによるものである。レーザが特定のパラメータで作動し続けることができる限り、注入に向けてレーザをシャットダウンせず済み、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第７，７４１，６３９号明細書
【特許文献２】米国特許第７，８３５，４１４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
例えば、注入がいつ行われるべきか及び注入によって供給すべきハロゲンガスの量を判断する方法を含む注入を管理するいくつかの従来の方法及びシステムが説明されている。例えば、本出願の出願人所有の米国特許第７，７４１，６３９号明細書及び米国特許第７，８３５，４１４号明細書を参照されたい。しかし、従来的に、全てのこのような方法及びシステムには、依然として、主発振器チャンバ及び電力増幅器チャンバ内のハロゲンガス消費量の連続測定又は推定、各々に注入すべきガスの量の計算、並びにフィードバックを含む閉回路作動が必要であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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においてガス濃度を制御する方法及びシステムを開示する。注入機会の第１の組が、主発振器のレーザチャンバに対して選択され、注入機会の第２の組が、電力増幅器のレーザチャンバに対して選択される。主発振器の各々の選択された注入機会に、レーザチャンバは、固定量の非ハロゲン含有ガス及び計算された量のハロゲン含有ガスを含む注入を受ける。電力増幅器の選択された注入機会に、レーザチャンバは、固定量のハロゲン含有ガスを受け取り、かつ固定量の非ハロゲン含有ガスを受け取ることができる。
【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、規則正しい間隔で発生する注入機会に、補給スキームを実行するコントローラを含むガス補給システムとを含む２チャンバガス放電レーザ光源に対して説明し、補給スキームは、固定量の非ハロゲン含有ガスを含むガスを各注入機会に、かつ計算された量のハロゲン含有ガスを少なくとも１つの注入機会中に主発振器レーザチャンバに注入する段階と、増幅器レーザチャンバに各注入機会に固定量のハロゲン含有ガスを注入する段階とを含む。
【００１６】
別の実施形態において、各々が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及び増幅器を有する２チャンバガス放電レーザ光源においてガスを補給する方法に対して説明し、本方法は、規則正しい間隔で発生する複数の注入機会を選択する段階と、固定量の非ハロゲン含有ガスを含むガスを各注入機会に、かつ計算された量のハロゲン含有ガスを少なくとも１つの注入機会中に主発振器レーザチャンバに注入する段階と、増幅器レーザチャンバに各注入機会に、固定量のハロゲン含有ガスを注入する段階とを含む。
【００１７】
更に別の実施形態は、各々が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及び増幅器を有する２チャンバガス放電レーザ光源においてガスに補給する方法を実施するようにプロセッサによって実行可能なプログラムが具現化された固定コンピュータ可読媒体を開示し、本方法は、規則正しい間隔で発生する複数の注入機会を選択する段階と、固定量の非ハロゲン含有ガスを含むガスを各注入機会に、かつ計算された量のハロゲン含有ガスを少なくとも１つの注入機会中に主発振器レーザチャンバに注入する段階と、増幅器レーザチャンバに各注入機会に、固定量のハロゲン含有ガスを注入する段階とを含む。
【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２チャンバガスレーザのガス補給システム１００の略示ブロック図である。
【図２】主発振器及び電力増幅器内の放電の差（「ｄｔＭＯＰＡ」）と例示的なＭＯＰＡエキシマレーザ内のレーザチャンバ内のフッ素濃度の変化の関係のグラフである。
【図３】一実施形態でのＭＯＰＡエキシマレーザ内の電力増幅器のレーザチャンバ内の経時的な例示的な実際のフッ素濃度と比較したターゲットフッ素濃度を示すグラフである。
【図４】一実施形態において作動の期間にわたるエキシマレーザ内の電圧、主発振器エネルギ、及びＥ９５帯域幅を測定する試験のグラフである。
【図５】一実施形態によるＭＯＰＡエキシマレーザのような２チャンバガスレーザ内のガス補給の方法の段階を示す略示流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本出願では、ＭＯＰＡエキシマレーザのような２チャンバガス放電レーザシステム内のガス濃度を制御する方法及びシステムを説明する。電力増幅器内のフッ素濃度の制御は、電力増幅器内の実際のフッ素消費量を測定又は連続的に推定するのではなく、フィードバックを必要としない開ループ構成で適切な間隔で固定量のフッ素を注入することによって簡素化される。
【００２０】
ＭＯＰＡエキシマレーザのような２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。作動時には、主発振器１０２は、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、第１のレーザビーム１０６は、リソグラフィに使用されるスキャナ機械（図示せず）に出力される第２のレーザビーム１０８を生成するために増幅される。
【００２１】
主発振器１０２による第１のレーザビーム１０６の生成を引き起こす放電と電力増幅器１０４による第２のレーザビーム１０８の生成を引き起こす放電との間に短い遅延がある。この時間遅延をΔＴMOPA又はｄｔＭＯＰＡと呼ぶ。所定のレーザに対して、フッ素濃度の強い関数であり、かつ時間と共に変わる最適と考えられるｄｔＭＯＰＡの値が一般的に存在する。この最適ｄｔＭＯＰＡは、レーザ間で変動し、時には数十ナノ秒の範囲にあり、この最適ｄｔＭＯＰＡは、当業者に公知の推定器の使用により判断することができる。
【００２２】
各レーザチャンバは、混合ガスを含み、例えば、所定のエキシマレーザでは、各レーザチャンバは、ハロゲン、例えば、フッ素を含むことがあり、それと共にアルゴン、ネオンのような他のガス、及び一部の場合に最大全圧Ｐまで増加させる異なる分圧で他のものを含む。ガスボトル１１０及び１１２は、所望された時にレーザチャンバ内のガスの補給を可能にするために弁１１４を通じて主発振器１０２及び電力増幅器１０４に接続される。ガスボトル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」として公知である混合ガスを含むことがあり、一方、ガスボトル１１２は、アルゴン、ネオン、及び／又は他のガスであるがフッ素なしの「Ｍ２混合」として公知である混合物を含むことがある。プロセッサ又は論理回路のようなコントローラ１１６は、本明細書で更に説明するように、特定のデータに基づいて主発振器１０２及び電力増幅器１０４にボトル１１０及び１１２からガスを注入するために弁１１４を操作する。
【００２３】
当業技術で公知のように、２つのガスボトルが必要とされ、その理由は、ガスボトル１１０内のフッ素は、典型的には、レーザ作動に望ましい分圧よりも高い特定の分圧にあるからである。望ましい低い方の分圧で主発振器１０２又は電力増幅器１０４にフッ素を注入するために、ボトル１１０内のガスは希釈されなければならず、ボトル１１２内の非ハロゲン含有ガスがこの目的に使用される。
【００２４】
上述したように、フッ素は、レーザの作動中に消費される。フッ素濃度の得られる減少により、典型的には、レーザパルスを生成するのに必要とされる放電電圧の増加が発生する。更に、フッ素濃度の変化は、ｄｔＭＯＰＡ、すなわち、第１のレーザビーム１０６及び第２のレーザビーム１０８の生成を引き起こす放電間の遅延時間に影響を与える。
【００２５】
従って、フッ素濃度を補給してレーザを望ましいパラメータ内で作動中に保たなければならない。更に、各レーザチャンバ内のガス含有量を一定の圧力に保ちながらフッ素の満足な分圧を維持しなければならない。ここでもまた、これは、時には注入、すなわち、チャンバがパージされてガスが完全に交換される完全な補充ではなく、チャンバにおけるガスの部分的な補給によって行われる。
【００２６】
完全な補充の場合と同様に、注入は、典型的には、注入と注入の間の経過時間又は発生された「ショット」回数、すなわち、レーザのパルスによって判断される固定間隔で行われる。一部の実施形態において、注入は、そのチャンバによりほぼ毎回１００万パルス後に各チャンバにおいて行われる。作業しやすいように、レーザチャンバへの注入は、交互式であり、従って、各チャンバがほぼ毎回１００万パルス後に注入を受けるが、電力増幅器１０４は、主発振器１０２が注入を受けたほぼ５０万パルス後に注入を受け取り、また、その逆が行われる。
【００２７】
しかし、完全な補充では、単にレーザチャンバ内のガスの全てが交換されるが、注入は、主として、直近の補充又は注入から消費されたフッ素のようなハロゲンガスの量を補うことを意図している。作動中に消費されるのは殆どがハロゲンガスであるので、主発振器及び電力増幅器内のレーザチャンバへの注入は、典型的には、固定量のハロゲンを含まないＭ２混合を含み、Ｍ１混合の量は、消費されたと推定されたハロゲンを補うのに十分なハロゲンを含む。
【００２８】
図２は、従って、チャンバ内のフッ素（Ｆ2）の量の変化（横軸）、従って、例示的なＭＯＰＡエキシマレーザにおける各チャンバにおいて消費されたフッ素の量の表示である主発振器によるレーザビーム１０６の生成と、電力増幅器による増幅されたレーザビーム１０８を引き起こす放電間のタイミングの変化、すなわち、ｄｔＭＯＰＡ（縦軸）との代表的なプロットを示している。電力増幅器内のフッ素レベルの減少により、ｄｔＭＯＰＡの値が減少し、一方、主発振器内のフッ素レベルの減少によりｄｔＭＯＰＡが増加することを見ることができる。ｄｔＭＯＰＡは、２つのチャンバ内の放電の差を表すが、ｄｔＭＯＰＡに及ぼす各チャンバ内のフッ素の減少の影響、従って、図示の曲線は、実質的にフッ素消費量を補償するために各チャンバに注入すべきガスの量を計算することを目的として互いとは独立していることを当業者は認識するであろう。
【００２９】
このようなレーザに対してｄｔＭＯＰＡの最適値を表す基準値ｄｔＭＯＰＡREFがあることを見ることができる。フッ素濃度が変わる時に、ｄｔＭＯＰＡの実際値は、ｄｔＭＯＰＡACT(1)まで下がるか、又はｄｔＭＯＰＡACT(2)まで上がる場合がある。これから、「負の」注入ΔＦ2(1)（すなわち、注入を必要としない）又は正の注入ΔＦ2(2)とすることができる望ましい基準値ｄｔＭＯＰＡREFにｄｔＭＯＰＡACTを戻すのに必要とされる注入ΔＦ2の量が存在することを見ることができる。
【００３０】
類似のプロットを他の作動パラメータ関係に対して行うことができる。１つのこのようなパラメータは、帯域幅であり、帯域幅は、中心波長を中心とするスペクトルの中心波長の両側に含まれたエネルギの特定の百分率の積分により測定することができる。エネルギの９５％で積分の使用は、一般的であり、Ｅ９５％又は単にＥ９５として公知である。一般的に使用される別のパラメータは、例えば、各チャンバの固体パルス電力システム（ＳＳＰＰＭ）の圧縮ヘッドのピーキングコンデンサで両チャンバに印加される共通電圧及びチャンバの一方のエネルギ出力である。主発振器チャンバに対して、これは、ＥMOと指定される。消費されたフッ素を推定する他の適切なパラメータ及び／又はパラメータの組合せは、当業者には明らかであろう。
【００３１】
注入を管理しようとする一部の過去の手法では、補給に向けて所望されたフッ素を含むＭ１ガス混合の量を計算しながら固定量のＭ２ガス混合（図１内のガスボトル１１２などから）を使用していた。一部の場合には、主発振器への注入は、単独で又は主としてｄｔＭＯＰＡから計算され、一方、電力増幅器への注入は、ＥMO及び放電電圧から計算することができる。一部の従来技術のシステムでは、このような計算は、ほぼ３０秒毎に行われる。
【００３２】
しかし、フッ素は、両レーザチャンバにおいて消費されるが、電力増幅器においての方が遥かにゆっくりと消費されることが観測結果から公知である。実際には、主発振器内のフッ素の消費率の方が、典型的に電力増幅器よりも約１桁超えるものである。
【００３３】
これから、電力増幅器内の実際のフッ素消費量を測定又は推定するのではなく、固定量のフッ素、従って、固定量のＭ１ガス混合を適切な間隔でチャンバに注入することによって電力増幅器のガス補給を簡素化することができると判断した。このような固定注入は、以前に１チャンバシステムにおいて試されたことがあるが、これは２チャンバレーザシステムにおいては行われていないと考えられる。
【００３４】
図３は、一実施形態におけるＭＯＰＡエキシマレーザ内の電力増幅器のレーザチャンバ内の経時的かつ例示的な実際のフッ素濃度と比較したターゲットフッ素濃度を示すグラフである。
【００３５】
電力増幅器の最良の作動が得られるフッ素の最適濃度が存在し、このレベルは、値［Ｆ］TARGETにより表される。しかし、レーザは、［Ｆ］MINという低い値と［Ｆ］MAXという高いレベル間のフッ素濃度で許容可能な作動パラメータ内で機能する。「最悪の場合」のシナリオを表すことがあるフッ素［Ｆ］ACTUALの１つの可能な実際値も示されている。
【００３６】
電力増幅器レーザチャンバにおいてフッ素の進行中の消費量が存在し、従って、追加のフッ素が導入されなかった場合に、電力増幅器レーザチャンバ内の実際のフッ素レベルは、時間と共に減少し、従って、［Ｆ］ACTUAL内のターゲットレベルからの初期低下、並びに実際のフッ素レベル内の下向きの継続的な偏りをもたらす。しかし、十分なフッ素が実際のレベル［Ｆ］ACTUALを最小許容レベル［Ｆ］MINよりも高く保つためにシステム内に導入される限り、レーザは、許容可能なパラメータ内で機能し続ける。
【００３７】
フッ素の消費率は、典型的には、僅かに可変であり、注入が不変の量のフッ素を含むように意図している時でさえも注入によりチャンバに供給されたガスの量の一部のいくらかの変動もある。これらの変動は、ボトル内の実際のガス濃度の変動、ボトルが補充又は注入に使用される時のボトル圧力の低下、及び消耗されたボトルが充填されたボトルと交換される時の異なる圧力のようなファクタに起因する場合がある。
【００３８】
更に、弁からレーザチャンバまでのパイプが、必要な時にレーザチャンバからのガスを抽気するのに使用され、従って、レーザチャンバにガスをポンプ移送することが望ましい時に、最初にチャンバに入るのは、パイプ内にある直近抽気又は直近充填又は注入からの残りのガスである。この残りのガスにより、対処されなければならない別のオフセットが発生する。当業者には明らかであるフッ素消費量に影響を与える更に他のファクタが存在する。
【００３９】
定常作動中の電力増幅器レーザチャンバ内のフッ素［Ｆ］ssの濃度は、以下のように与えられ、
2014515194.tif 000003
ここで、ΔＰM1はレーザチャンバに注入されるフッ素を含むＭ１混合の量であり、ΔＰM2は注入されるＭ２混合の量であり、Ｗはフッ素の推定消費率であり、ｔは経過時間又は蓄積パルスである。尚、この式及び以下の式は、レーザチャンバだけに関し、注入中にチャンバ内に押し込まれる場合がある上述したようなパイプ内のあらゆるガスを無視している。当業者は、これらの式においてパイプ内の残りのガスを考慮する方法を認識するであろう。
【００４０】
従って、フッ素の消費量が全くない場合があり、すなわち、Ｗがゼロである場合に、［Ｆ］ssの値は、単にΔＰM1／ΔＰM2になることを見ることができる。従って、ΔＰM1及びΔＰM2の値は、次式により、ターゲット濃度［Ｆ］TARGETが与えられるように選択される。
2014515194.tif 000004
【００４１】
これから、フッ素濃度［Ｆ］ERRORの「誤差」は、以下であることを見ることができる。
2014515194.tif 000005
【００４２】
ここでは、上述したように消費率Ｗ＝０と仮定しているが、実際には、Ｗは、小さい有限値を有するが、固定量のフッ素の注入を可能にするほど十分に低く、従って、Ｍ１ガス混合が［Ｆ］ACTUALを［Ｆ］TARGETの近くに保つほど十分に低い。当業者は、所定のレーザに対してフッ素消費率Ｗ、従って、注入の適切なサイズを容易に計算することができる方法を認識するであろう。図３は［Ｆ］TARGETの値よりも小さいフッ素濃度［Ｆ］ACTUALを示すが、実際には、実際のフッ素濃度［Ｆ］ACTUALを値［Ｆ］TARGET辺りに中心があるように保つ手法が行われている。しかし、図示のように、［Ｆ］ACTUALの値が下がって、依然として電力増幅器レーザチャンバを許容可能な境界内で作動中に保つことを可能にする誤差に対する余裕が存在する。
【００４３】
説明する固定注入の手法は、電力増幅器の作動及び制御を大幅に簡素化する。しかし、このような固定注入は、主発振器レーザチャンバには効かない。主発振器レーザチャンバの消費率Ｗは、典型的には、電力増幅器レーザチャンバのものを１桁又はそれよりも大きく超える。更に、主発振器内の消費率は、電力増幅器より遥かに可変である。例えば、実際の消費率は、主発振器においては平均値消費率から大きくかつあらゆる方向に５０％又はそれよりも多くも変動する場合がある。
【００４４】
従って、主発振器内のこの増大消費率及び消費率のより大きな変動のために、フッ素の固定注入が仮に使用された場合は、主発振器が作動の許容可能な境界内に留まらないほど大きい潜在的な［Ｆ］ERRORが主発振器に対して発生する。更に、計算された注入でさえも、変動は、作動の境界を超えないことを保証するためにフィードバックが典型的には使用されるほど大きい。こういう理由から、この実施形態において、アルゴリズム、並びにフィードバックループが、上述したように主発振器への毎回の注入を計算するのに使用される。このようなシステムは、本出願の出願人所有の米国特許第７，８３５，４１４号明細書に説明されている。
【００４５】
上述したように、従来技術では、１チャンバレーザにおいて固定注入を行うことを試みたと考えられる。しかし、このようなシステムは、ハロゲン含有ガスのみ、すなわち、Ｍ１が注入され、次に、レーザチャンバ内のガスが、チャンバ内の全体的な圧力を意図する圧力まで低減するために抽気されたと考えられる。従って、このような技術では、最終的には、ハロゲン含有ガスのみ、すなわち、Ｍ１を含むチャンバになり、Ｍ１は、レーザ作動には遥かに高すぎるハロゲン濃度を有し、レーザは、１チャンバか２チャンバかに関わらず、レーザが発生する遙かに前に作動を停止することになる。
【００４６】
従って、従来技術の「単一チャンバ固定注入」は、レーザチャンバ内のフッ素濃度が作動に向けて許容可能な最大濃度を通過するまで比較的短い期間にわたって機能するに過ぎない。これとは対照的に、本発明の技術では、フッ素レベルをほぼ一定のレベルで保ち、従って、レーザが期間が延長され、一部の場合には無期限に稼動すること可能にすることを意図している。
【００４７】
更に、両チャンバへの注入が計算される上述の従来技術の２チャンバシステムでは、電力増幅器内のフッ素レベルは、上昇し続けて、ｄｔＭＯＰＡの値の増加が発生し、これは、使用されるアルゴリズムとレーザの物理的現象とのアーチファクトと考えられる。上述したように、ｄｔＭＯＰＡの値は、両チャンバの発射に基づいて判断され、次に、電力発振器に注入すべきフッ素の量を計算するのに使用される。
【００４８】
ｄｔＭＯＰＡの値が増加すると、主発振器への注入を計算するのに使用されるｄｔＭＯＰＡに基づくアルゴリズムのために、主発振器に注入されたフッ素も量が増加した。この現象は、２つのチャンバ間の「カプリング」として公知である。
【００４９】
しかし、上述したように、主発振器は、電力増幅器よりもフッ素のレベルの影響を受けやすく、従って、２つのチャンバのこのカプリングのために、電力増幅器内のフッ素レベルの増加の直接的な結果として主発振器の性能の劣化が発生する。従って、本明細書に説明する固定注入方法は、このカプリングが排除され、電力増幅器内のフッ素の濃縮の得られる主発振器内のフッ素レベルの濃縮の得られる問題が排除されるという長所も有する。
【００５０】
４０億回のショットでエキシマレーザの電力増幅器に固定量のフッ素含有ガスを注入する説明した方法の試験が行われた。４０％の平均負荷サイクルで１０ｍｊのエネルギターゲットで稼動するＣｙｍｅｒモデルＸＬＲ−５００エキシマレーザを使用した。
【００５１】
各チャンバは、ほぼ１００万ショット毎に注入を受け、主発振器への注入は、上述したように、電力増幅器への注入と交互式である。主発振器は、米国特許第７，８３５，４１４号明細書に説明されているように、固定のＭ２注入と、ｄｔＭＯＰＡタイミングに基づいて計算されるようなフッ素を含むＭ１混合とを受けた。電力増幅器は、固定のＭ２注入及び固定のＭ１混合注入を受けた。
【００５２】
図４は、４０億個のパルス（横軸上では４０００Ｍパルス）よりも大きい作動の期間にわたるエキシマレーザ内の電圧、主発振器エネルギ、及びＥ９５帯域幅を測定する試験のグラフを示している。レーザチャンバの完全な補充が、約４１億個のパルス後に行われた。
【００５３】
図４に示すように、測定値により、このようなシステムの通常の経年変化の期待事項と一致して、電圧及びＥ９５帯域幅の全体的に安定した増加及びＭＯエネルギの減少が見出される。著しいことに、補充にわたって観測された遷移がなく、すなわち、全ての３つの信号は安定しており、トレンドラインは、補充前と同様に継続した。
【００５４】
補充の得られるこれらの測定値の目立つ変化がないので、補充後のチャンバ内のガスは、補充前と実質的に同じ混合であったこと、従って、補充の時までガス含有量の極めて一貫した制御がチャンバ内にあったことを見ることができる。これは、本明細書に説明するような本発明の方法の期待事項と一致している。
【００５５】
これらの結果により、説明する方法は、電力増幅器において実際のフッ素レベル［Ｆ］ACTUALを望ましいレベル［Ｆ］TARGETの近くに保つことができ、かつこれは、上述の電力増幅器と主発振器間のカプリングの排除と共に、従来のシステムの計算された注入で可能であったよりも遥かに長い２チャンバガス放電レーザシステムの連続作動を可能にすることが確認される。従って、従来のシステムが典型的にほぼ１０億個のパルス毎後の補充を必要とする場合に、上述の実験により、説明する固定注入方法は、補充間に少なくとも４０億個のパルスを可能にするはずであることを見ることができる。一般的なリソグラフィ用途に対して、これは、ほぼ１ヵ月未満ではなく、補充と補充間の３ヵ月よりも長い作動時間を意味することになる。
【００５６】
図５は、一実施形態によるＭＯＰＡエキシマレーザのような２チャンバガスレーザ内のガス補給の方法の段階を示す略示流れ図である。
【００５７】
段階５０１で、上述したように、各注入イベントで電力増幅器レーザチャンバに注入すべきハロゲン含有ガスの量を判断する。段階５０２で、注入イベントに向けて及び主発振器に注入すべきハロゲンの量を判断するのに使用すべきｄｔＭＯＰＡ、帯域幅のような１つ又はそれよりも多くのレーザパラメータの測定に向けて望ましい間隔を判断する。上述したように、これらは、同じである必要はなく、かつ典型的には同じではなく、例えば、注入イベント間の間隔は、典型的にはショット単位又はパルス単位で測定され、一方、パラメータは、３０秒毎に、又はショットではなく何らかの他の時間間隔で測定される場合がある。
【００５８】
次に、段階５０３で、選択された間隔で選択されたパラメータを測定し、段階５０４で、主発振器に注入すべきハロゲン含有ガスの量をこのようなパラメータに基づいて計算する。上述したように、ハロゲン含有ガスの量は、主発振器内のハロゲンの推定消費量を補うために計算される。
【００５９】
段階５０５で、固定量の非ハロゲン含有ガスと共に、ハロゲン含有ガスの計算された量を主発振器に注入し、一方、段階５０６で、電力増幅器に固定量のハロゲン含有ガス及び固定量の非ハロゲン含有ガスを注入する。
【００６０】
注入イベントが完了した状態で、システムは、段階５０３に戻り、引き続き、選択された間隔で望ましいシステムパラメータを測定して、例えば、レーザによって行われたショットの回数を数えることによって次の注入イベントがいつ発生すべきであるかを判断する。
【００６１】
開示する方法及び装置を一部の実施形態を参照して上述した。他の実施形態も、この開示内容に照らして当業者に明らかであろう。先に実施形態に説明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、又は上述の要素に加えて、説明する方法及び装置のある一定の態様を容易に実施することができる。
【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」）構成など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では、第２段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の発振器段の出力は、第２段において何らかの方式で増幅されることも理解されるであろう。
【００６３】
同様に、反対が特に示されていない限り、本明細書又は特許請求の範囲における主発振器段又はチャンバ（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段又はチャンバ（ＰＡ）への言及は、増幅に向けて出力を増幅器第２段又はチャンバに供給するあらゆる発振器第１段又はチャンバに関するように十分に広義であると考えるものとし、発振器チャンバ又は発振器段という用語は、あらゆるこのような発振器段をカバーするのに十分に広義であり、増幅器チャンバ又は段という用語は、あらゆるこのような増幅器段に関するように十分に広義である。
【００６４】
説明する方法及び装置は、工程、装置、又はシステムとしてのものを含む多くの方法で実施することができることも認められなければならない。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施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すべきである。
【００６５】
実施形態に関する上記及び他の変形は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の開示によってカバーされることが意図されている。
【符号の説明】
【００６６】
５０１  電力増幅器へのハロゲンの固定注入の量を判断する段階
５０２  望ましい注入及び測定間隔を選択する段階
５０３  選択された間隔で望ましい性能パラメータを測定する段階
５０４  主発振器（ＭＯ）へのハロゲン注入を測定されたパラメータから計算する段階
５０５  選択された間隔で計算されたハロゲンガス及び固定の非ハロゲンガスをＭＯに注入する段階
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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