(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）レーザ・チャンバと，Ｂ）ビームの方向に長手寸法を備える放電領域を形成する距離により分離された細長い陽極及び細長い陰極を含む、前記チャンバ内に封入された細長い電極構造と、Ｃ）前記チャンバ内に収容されたレーザガスと、Ｄ）前記レーザガスを前記チャンバ内及び前記放電領域を通って循環させる扇風機と、Ｅ）前記レーザ・チャンバ内に発生する音響的影響に起因する波長チャープを緩和する能動的チャープ手段であって、レーザ光が狭帯域モジュール内に設けられた回折格子を照射する角度を制御する、プロセッサにより制御された同調ミラーを少なくとも１つ備え、さらに、バーストの早期部分で起こるチャープを緩和するために、前記同調ミラーの位置をパルスのバーストに先立って調節する調節手段を含む、前記能動的チャープ手段と、を含むことを特徴とする、能動的波長チャープ緩和を用いる電気放電レーザ。
【請求項２】
前記早期に起こるチャープは、数ミリ秒の持続時間を持つことを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項３】
前記調節手段は、ステッパ・モータを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項４】
前記調節手段は、前記早期に起こるチャープの形状を学習する学習アルゴリズムを用いてプログラムされるプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項５】
前記チャープ緩和手段は、２ミリ秒未満の時間でミラー調節をもたらすように形成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項６】
前記チャープ緩和手段は、５００マイクロ秒未満の時間でミラー調節をもたらすように形成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項７】
前記能動的チャープ緩和手段は、圧電装置を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項８】
前記能動的チャープ緩和手段は、また、外部スピンドルを持つステッパ・モータを含むことを特徴とする請求項７に記載のレーザ。
【請求項９】
前記能動的チャープ緩和手段は、粗い波長制御用のステッパ・モータと精密波長制御用の圧電装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項１０】
反射された放電が引き起こす圧力波の、温度が引き起こす前記放電領域内の到着時刻の変化を防ぐ圧力波緩和手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
【請求項１１】
前記圧力波緩和手段は、鋸歯状の断面を持つ少なくとも１つのバッフルを含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項１２】
前記鋸歯状の断面は、様々な形状の鋸歯を持つことを特徴とする請求項１１に記載のレーザ。
【請求項１３】
前記鋸歯は、歯の高さが約０．１２０インチから約０．２８０インチの範囲であって、約０．３９０インチから約０．５９０インチの範囲のピッチを形成することを特徴とする請求項１２に記載のレーザ。
【請求項１４】
前記鋸歯は、前記ビーム方向に対してほぼ直角方向に並べられることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ。
【請求項１５】
前記鋸歯状の断面は、前記チャンバの壁に合うように機械加工されることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ。
【請求項１６】
前記バッフルは、ニッケルメッキされたアルミニウムから成ることを特長とする請求項１１に記載のレーザ。
【請求項１７】
前記バッフルは、金属製音響拡散プレートから成ることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ。
【請求項１８】
前記緩和手段は、溝状の断面を持つバッフルを含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項１９】
前記溝は、圧力波を前記ビーム方向と直角方向よりはむしろ多くの方向に分散させるために、圧力波の圧力波自身との干渉を生み出すように形作られることを特徴とする請求項１８に記載のレーザ。
【請求項２０】
前記緩和手段は、緩やかに詰められた不織繊維を含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項２１】
前記繊維は、酸化アルミニウム繊維であることを特徴とする請求項２０に記載のレーザ。
【請求項２２】
前記繊維は、ジルコニウム及びイットリウムから成ることを特長とする請求項２０に記載のレーザ。
【請求項２３】
前記ビーム方向に、少なくとも４０℃の前記レーザガスの温度勾配を生み出すように形成された熱交換器を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項２４】
前記緩和手段は、前記ビーム方向に沿って少なくとも１０℃刻みで増加及び減少するように変化する、前記チャンバ内のレーザガス温度を生み出すように形成された熱交換器を含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項２５】
前記緩和手段は、前記レーザが作動中に前記電極間の放電により前記ガスに加えられたのとほぼ等しい熱を、前記レーザが停止中に前記レーザガスに加えるために置かれた高速作動のガス加熱システムを含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項２６】
１０００Ｈｚを超える繰返数で連続的に作動するようにプログラムされ、少なくとも２つの別々のステッパ又はスキャナ・システム用の光源として機能するように形成されて前記２つのシステムに対して交互にパルスのバーストを供給することを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項２７】
前記少なくとも２つの別々のステッパ又はスキャナ・システムは、１つのステッパ又はスキャナ機の一部であることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ。
【請求項２８】
Ａ）レーザ・チャンバと，Ｂ）ビームの方向に長手寸法を備える放電領域を形成する距離により分離された細長い陽極及び細長い陰極を含む、前記チャンバ内に封入された細長い電極構造と、Ｃ）前記チャンバ内に収容されたレーザガスと、Ｄ）前記レーザガスを前記チャンバ内及び前記放電領域を通って循環させる扇風機と、Ｅ）中心線波長を計測する波長計と、Ｆ）波長同調機構であって、レーザ光が狭帯域モジュール内に設けられた回折格子を照射する角度を制御する、プロセッサにより制御された同調ミラーを少なくとも１つ備え、さらに、バーストの早期部分で起こるチャープを緩和するために、前記同調ミラーの位置をパルスのバーストに先立って調節する調節手段を含む、前記波長同調機構と、Ｇ）波長チャープを能動的に制御するために前記波長計からの計測情報を使用して前記同調機構を制御するフィードバック制御システムと、を含むことを特徴とする、能動的波長チャープ緩和を用いる電気放電レーザ。
【請求項２９】
前記早期に起こるチャープは、数ミリ秒の持続時間を持つことを特徴とする請求項２８に記載のレーザ。
【請求項３０】
前記調節機構は、ステッパ・モータを含むことを特徴とする請求項２８に記載のレーザ。
【請求項３１】
前記調節機構は、前記早期に起こるチャープの形状を学習する学習アルゴリズムを用いてプログラムされるプロセッサを含むことを特徴とする請求項２８に記載のレーザ。
【請求項３２】
前記同調機構は、２ミリ秒未満の時間でミラー調節をもたらすように形成されることを特徴とする請求項２８に記載のレーザ。
【請求項３３】
前記同調機構は、５００マイクロ秒未満の時間でミラー調節をもたらすように形成されることを特徴とする請求項２８に記載のレーザ。
【請求項３４】
前記同調機構は、圧電装置を含むことを特徴とする請求項２８に記載のレーザ。
【請求項３５】
前記同調機構は、また、外部スピンドルを持つステッパ・モータを含むことを特徴とする請求項２８に記載のレーザ。
【請求項３６】
前記同調機構は、粗い同調のためのステッパ・モータと精密な同調のための圧電装置とを含むことを特徴とする請求項３０に記載のレーザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１９９７年７月２２日提出の米国特許出願シリアル番号第０８／８９８、６３０号、及び、２０００年１月２５日提出の米国特許出願シリアル番号第０９／４９０，８３５号の一部継続出願である。本発明は、レーザ放電レーザに関し、特に音響外乱を補正する装置を持つレーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、一般的なＫｒＦエキシマ・レーザ・チャンバの断面図である。レーザの利得領域は、図１で３４として示される約２０ミリメートル（ｍｍ）×４ミリメートルの断面を持ち、細長い電極３６Ａと３６Ｂとの間で約７０センチメートル（ｃｍ）の長さを持つ放電領域である。チャンバ内で、レーザガスは、扇風機３８で循環させられ、そして、熱交換器４０で冷却される。同様に図１に示されるのは、主絶縁体４２、陽極支持バー４４及び予備電離器ロッド４６である。
【０００３】
ＫｒＦエキシマ・レーザのような電気放電レーザの重要な用途は、集積回路リソグラフィ用の光源である。これらの応用例においては、レーザは、目標とする「中心線」波長の周り約０．５ピコメートル（ｐｍ）に狭められた線である。このレーザビームはステッパ、又は、走査機により、その上に集積回路が生成されているシリコン・ウェーハ上に焦点合わせされる。その表面は、約１０００ヘルツ（Ｈｚ）以上のパルス繰返数の下で、レーザ・パルスの短バーストを用いて照射される。極めて精密な集積回路形態の製造ができるようにするには、波長と帯域幅との超精密制御が必要とされる。今日使用されているほとんどのステッパ及び走査機のオペレータは、このレーザ光源を約１０００Ｈｚで作動させるが、しかし、２０００Ｈｚの供給装置が出荷されており、また、更に高い繰返数を持つレーザも開発されている。ＫｒＦレーザ用の一般的なレーザガスは、３気圧及び約４５℃において約９９％のネオンである。この温度の下では、音波は、１０００Ｈｚにおける各パルスの間に約４７ｃｍ、２０００Ｈｚにおける各パルスの間に約２３．５ｃｍ、４０００Ｈｚにおける各パルスの間に約１１．７ｃｍ伝搬する。集積回路の製造業者は、目標波長及び帯域幅を含むビーム・パラメータを目標とする仕様内に維持しながら、そのレーザの作動範囲内の任意のパルス繰返数でレーザを作動できることを望んでいる。
【０００４】
一般的なリソグラフィ用エキシマ・レーザの放電領域とレーザ・チャンバ内の主要反射面との間の距離は、約５から２０ｃｍの範囲である。放電領域の長さ方向に直交する平面における各反射面間の距離は、約５ｃｍから約１０ｃｍである。従って、図１における音が伝搬した各距離を示す図２Ａの比較により実証されるように、１０００Ｈｚで作動する図１のレーザにおいて、音速で伝搬する一般的な放電が生成した圧力波は、次の放電と同時になるように放電領域に到着して戻るためには何回かの反射をしなければならないであろう。２０００Hz以上の範囲にあるパルス繰返数において、音速で伝搬する圧力波は、ただ１回の反射を行った後、次のパルスと同時になるように戻り得る。
【０００５】
（リソグラフィ用レーザに対する波長仕様）
集積回路リソグラフィ用に現在使用されているＫｒＦエキシマ・レーザは、波長及び帯域幅を精密に制御するように設計されている。集積回路製造者からの現行の仕様では、中心線波長を２４８，３２１．３ｐｍなどの目標波長に安定範囲が±０．１ｐｍ内で制御することを必要とする。一般的な帯域幅仕様は、半値全幅で０．６ｐｍ、及び、９５％積分で３ｐｍであってもよい。
ステッパ及び走査機の製造者は、これらの仕様を強化し、同じくパルス繰返数を２０００Ｈｚ及びそれ以上に増加させようと望んでいる。
【０００６】
リソグラフィ用レーザのライン・ナローイングの一般的な方法が、図３に示されている。この図においては、ライン・ナローイング・モジュール（「ライン・ナローイング・パッケージ」すなわち「ＬＮＰ」と称する）７は、レーザ・システム２の他の部分に比較して非常に拡大してある。レーザ・チャンバ３の背部端から出るレーザビームは、３プリズム・ビーム・エキスパンダ１８を使用して広げられ、そして、リトロー配列に置かれた回折格子１６上に同調ミラー１４により反射される。光が照射し、また、回折格子の表面から反射される角度により、選択された波長が計測される。例えば、この従来技術レーザにおいては、ステッパ・モータ１５により作りだされた４０マイクロラジアンの枢転は、選択された光の波長を１ｐｍだけ変化させることになる。図３に示されるこの３プリズム・ビーム・エキスパンダは、一般に約２５であるその拡大係数だけ回折格子の選択性を増加させる。ＬＮＰの方向にレーザを出て行くビームの方向の変化もまた、回折格子により選択された波長内に変化を引き起こすことができが、この方向変化は、選択された波長内に１ｐｍの変化を生じさせようとしたら、約１ミリラジアンを必要とするであろう。
【０００７】
従来技術リソグラフィ・レーザの波長は、一般にフィードバック機構を用いて制御され、その場合、出力ビームの波長が、波長を計測する波長計と称される機器により抽出され、計測された値は、ミラー１４の位置を調節するために使用される波長誤差値を計算するために、必要とする、すなわち目標波長と比較される。リソグラフィ・レーザ用の一般的な従来技術波長計は、波長を計測し、波長誤差を計算するために約３ミリ秒を必要とする。ミラー１４の位置を調節するために、ステッパ・モータ１５により、別に約４ミリ秒が必要とされる。これら従来技術波長制御技法は、約１０から１５ミリ秒よりも長い周期に亘る波長ドリフトを補正する上で巧く働いている。
【０００８】
従来技術ＫｒＦエキシマ・レーザは、例えば連続的に２０００Ｈｚなどの定常状態で作動する場合、たとえ極めて高い繰返数であっても非常に厳しい仕様内で作動可能である。しかしながら、リソグラフィ用レーザ光源用の一般的な作動モードは、定常状態の連続からは程遠い。一般的なモードにおいては、ウェーハ上の１７０のダイは、それぞれがパルス繰返数２０００Ｈｚの下、各バースト間に０．１５秒の停止時間を持つレーザ・パルスのバースト０．１５秒で照射され（すなわち３００の１０ミリジュール（ｍＪ）パルス）、またその後の９秒の停止時間の間に新規ウェーハが機械上に載せられる。この全体サイクルは、約１分を必要とする筈で、約４２．５％の使用率を表すであろう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
１０００Ｈｚ以上の範囲にあるパルス繰返数の下、バーストモードにおいて作動するレーザは、約３から１０ミリ秒の時間に亘り、約±０．１ｐｍの波長変動を持つ波長変動パターンを示した。これらのパターン（の大部分）は、不可能ではないにしても正確に予期することが極めて困難なものであり、また、今日に至るまでそれらの原因は知られていなかった。これらの変動は波長「チャープ」と称される。このチャープは、繰返数が増加するにつれて増加する傾向にある。波長を計測し、ステッパ・モータ１５により駆動される同調ミラー１４を使用するレーザ制御装置を用いてその波長を変更するのに必要な時間が約７ミリ秒なので、通常のチャープは、従来的な波長制御装置が効果をあらわす前に過去のものになってしまう。この潜在性及びチャープ・パターンを正確に予期することが不可能であることの故に、従来技術の波長制御装置で波長チャープの能動的な補正をもたらすことは、過去において実現不可能であった。
従って、必要とされているのは、波長チャープの能動的補正用の装置を持つ電気放電レーザである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高パルス繰返数ガス放電レーザにおける波長チャープを補正する装置及び方法を提供する。本出願人は、高パルス繰返数ガス放電リソグラフィ用レーザにおける従来技術の波長チャープの主要原因が、後に続く放電と同時に放電領域に反射して戻る、放電からの圧力波であることを突き止めた。この圧力波の到着のタイミングは、そこを通ってその波が伝搬するレーザガスの温度により決められる。バーストモード作動の間、従来技術レーザにおけるレーザガス温度は、数ミリ秒の時間に亘って数度ほど変化する。これら変化する温度は、同時に発生する圧力波の所在を放電領域内でパルスからパルスへと変え、レーザガスの圧力における変動を引き起こし、それは結果として放電領域の屈折率に影響を与え、レーザの後尾を出て行くレーザビームに若干の方向変化を引き起こす。このビーム方向の変化により、ＬＮＰ内の回折格子が放電領域に光を若干異なる波長で反射して戻し、波長チャープを引き起こす。
【００１１】
チャープ問題は、放電が作りだした圧力波を緩和する、又は、分散することにより、又は、ガスの温度を実現できる限り一定値近くに維持する（パルス対パルス）ことにより、最小にすることができる。本出願は、これら圧力波の緩和及び分配に対する技法を開示する。レーザによっては、小さな予期可能なパターンが残留し、それは、従来技術の比較的遅速な波長制御装置を用いる能動的波長制御を使用して、かなり補正することができる。好ましい実施形態においては、学習したチャープ・パターンを予期して予同調ミラー調節ができるようにする単純な学習アルゴリズムが説明される。実施形態は、極めて精密な調節を持つステッパ・モータを含み、その結果、同調ステップの大きさは、より正確な同調に対してかなり減少する。しかしながら、波長チャープの完全な除去は、レーザ・チャンバにおける構造的変更と予同調では一般に実現することができず、従って、本出願人は、超高速能動的チャープ補正に対する装置及び技法を開発した。改良された技法は、比較的遅速であるステッパ・モータと超高速圧電ドライバとの組合せを含む。別の好ましい実施形態においては、チャープ補正がパルス対パルスをもとにしてなされ、１つのパルスの波長が計測され、次のパルスの波長は、その計測に基づいて補正される。この補正技法は、最大２０００Ｈｚ及びそれ以上の高速繰返数において機能することができる。
【００１２】
超高速同調ミラー制御装置は、ライン・ナローイングパッケージの波長選択回折格子上の照明角度を変更する同調ミラーの枢軸位置を調節するために準備される。これら制御装置は、パルス繰返数２０００Ｈｚにおける各パルス間の時間間隔のほんの僅かな部分でのミラー同調を可能にする。本出願はまた、従来技術の波長計に対する改良を開示し、それは、波長データの収集と、２０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス繰返数の下で次パルスに対する波長同調補正を行うための遅滞のない各パルスの波長計算とをできるようにする。
従って、本明細書は、チャープを最小にする技法及び構造化された改良を開示し、また、残留するチャープに対する補正を行う能動的波長補正技法を開示する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（本出願人の実験）
本出願人は、波長チャープが、まずレーザガスの温度変化が圧力波のレーザ・チャンバを通る伝搬速度に影響し、その結果、反射された圧力波が放電領域に戻るタイミングに影響して引き起こされたのではないかと疑った。
この理論を試験するため、本出願人は、チャンバの水配管を切り離し、またチャンバの加熱器が働かないようにして、極めて低い使用率モード（２０００Ｈｚで１００パルス、引き続いて５秒の休止）でレーザを作動させた。冷却水及び加熱器の両方が働かないようにされているので、チャンバ温度の緩慢及び一様な変化が可能であった。このチャンバ温度は、室温を変化させることにより、また、フレームから数フィートに床扇風機を置くことにより制御された。送風機によりガスに対して与えられたパワーは、チャンバを最大６０℃まで暖めるのに充分な熱を供給し、また、床扇風機は、室温を３９℃に降下させるのに充分な冷却を供給した。チャンバの加熱及び冷却は、温度の時間微分（ｄＴ／ｄｔ）に起因するいかなる影響をも最小にするため数時間に亘って行った。
【００１４】
収集したデータから、バーストに対する平均エネルギ、バーストに対するエネルギ変動、波長バーストトランジエント、及び、線中心変動の標準偏差（「波長シグマ」と称される）が算定された。線中心バーストトランジエントの定量化を可能にする単一データ点を準備するために「波長バーストトランジエント」は、各バーストにおける最初の３０パルスの平均線中心波長と、最後の３０パルスの平均線中心波長との間の差として定められた。使用されたレーザの波長計が１０００Ｈｚでのデータをもたらしたので、これらの平均は、わずか１５の独自の波長トランジエント値から成る。最後の３０パルスの平均は、定常状態線中心波長の尺度として使用された。
【００１５】
チャンバ温度は、その両極端である約４０℃と約５５℃との間で緩慢に変化することができるようにされた一方で、上述のパラメータが連続的に監視された。計測されたパラメータ４つの全ては、チャンバ温度が減少するにつれてかなり変化した。パルスエネルギは、温度の減少に伴って概して減少した（僅かな上下変動を持つものの）が、他の３つのパラメータは、該温度範囲に亘ってかなり増加したり減少したりした。
波長バーストトランジエント及び波長シグマをチャンバ温度に対してプロットすることにより、これらの特性が安定して再現性のある仕方でチャンバ温度に伴って変化することが見出される。図４Ａは、冷却運転の間に取得されたデータを示し、また、図４Ｂは、暖気運転中に取得されたデータを示す。
【００１６】
一旦温度に対する敏感度が再現性のある計測結果で確立されたならば、次の答えるべき疑問は、どのようにしてチャンバ温度が波長トランジエントに影響するかであった。この状態の温度に伴う変動は、他のレーザ・パラメータに、最も顕著にはレーザエネルギに伴って過去に判明している。レーザエネルギと類似の方法で波長トランジエントが影響されるとしたら、音響的な影響が重要な要因であるのかも知れない。ガス内の音速は温度の平方根に依存するので、この形の関係で表現すれば音響的な原因を示すことになるであろう。
【００１７】
本出願人は、次に、２つのかなり異なるチャンバ温度の下で、レーザ繰返数のある範囲に亘ってレーザを作動させ、得られた曲線の比較を行った。
前と同じ４つのパラメータは、繰返数に対して計測され、約５７℃の高温に対して、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び、図８Ａに示されている。約３９℃の温度に対するものとして、低温データが図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、及び、図８Ｂに示されている。各図は、繰返数に関連する豊富な構造と変動とを示しており、数ヘルツがプロットされたパラメータに大幅な変化をもたらすことが可能である。
繰返数に伴うこれらの変動に音響との関連があるかどうかを見るため、データは、低温データを適当にシフトさせてプロットすることもできる。しかし、最初に本出願人は、２つのデータセットを互いにシフトさせないままプロットした。図９Ａは、図７Ａ及び図７Ｂを共にプロットしたものを示す（濃いプロットは５７℃のデータを表す）。結果には明白な相関がない。
【００１８】
音速の差に起因するシフトを行った後の比較が図９Ｂに示されている。これは、以下の比で増加した繰返数における３９℃のデータをプロットすることにより行われた。
【００１９】
0003857532.tif 000002
【００２０】
温度に対するこのシフトは、実際上極めて小さく、単に２．８％に過ぎないが、低温データに対して適用された場合、実質的に全ての構造がこの２つのデータセット間で一致する。この２つのセット間で異なるのは、単に３つの顕著なピークがあるに過ぎない。これらの特徴は、可能性としては別の現象に起因し得るが、それらはやはり音響的なものであり、しかし、ある温度では発生するものの他の温度では発生することのない、異なる距離からのいくつかの反射の偶然の組合せに起因するのかもしれない。
【００２１】
図４Ａから図９Ｂに示されるデータは、バーストの始めに発生する波長トランジエントがチャンバとの音響的な干渉により劇的に影響され得ることを示す。このデータはまた、低トランジエントに対する「最適位置」を見出そうと試みることが困難であるかもしれないということを示すが、それは、単に数度の温度変化又は数ヘルツの繰返数の変化がトランジエントの大きなシフトを引き起こすからである。熱交換器とチャンバ加熱器とが稼働中の場合、空間温度勾配や急速なｄＴ／ｄｔの事象を作り出し、状況は一層複雑なものになる。
【００２２】
（バーストモード作動の間の温度変動）
３００パルスのバーストの後半の間、レーザは定常状態条件に近いが、しかし、各バーストにおける最初の約６０パルスの間は、レーザの条件は定常状態からは程遠い。電極１０及び１２の間の放電領域は、高さ約２０ｍｍ、高さ４ｍｍ、及び、長さ８０ｃｍの容積である。放電の間、約２ジュール（Ｊ）の電気エネルギは、３気圧の下で初期温度が例えば５０℃の約９９％のネオンであるガスのこの容積内に入れられる。放電は、約４０ナノ秒という極めて短時間に起きて激しい圧力波を起こし、それは循環ガスを通って放電領域からほぼ音速（約４７０メートル／秒（ｍ／ｓ））で伝搬して出て行く。
【００２３】
この２Ｊのエネルギはまた、放電のすぐ近くにあるガスのスラッグの温度を増加させ、それは循環ガスの速度の約４０ｍ／ｓでゆっくりと移動して放電領域を出る。この加熱されたスラッグは、当初ほぼ放電容積の大きさ（約７０ｃｍ×０．４ｃｍ×２ｃｍ）である。この容積は約２０℃から、この定性的な例においては約６０℃に加熱され、比較的ゆっくり膨張する。この比較的ゆっくり膨張する加熱ガスのスラッグは、循環ガスにより電極間から押し出され、その結果、２キロヘルツ（ｋＨｚ）で作動するレーザの場合、あるパルスからの今や平均温度約４２．６℃であるこの加熱スラッグは、次のパルスの時点で図１Ｂに示すように電極の約２ｃｍ下流に中心がある。
【００２４】
図１に示されるような２ｋＨｚリソグラフィ・レーザ用の一般的な送風機の速度においては、レーザガスは、約３０ミリ秒でチャンバ周囲に完全なループを作る。１分の上述のタイプの４２．５％使用率（すなわち、２０００Ｈｚにおける３００パルスの１７０短バーストでその後に９秒の停止時間が続く）に対して、放電は、ガスに対して平均割合約１．７キロワット（ｋｗ）（パルス当たり約２Ｊ）で熱を加えているであろう。扇風機は、実質的に一定の割合約５００Ｗで熱を加え、熱交換器は、放電及び扇風機により加えられた熱の大部分を１分の使用時間に亘り約一定の割合で除去する。
【００２５】
レーザ冷却システムに関する制御は、平均ガス温度は、実現できる限り約４４℃などの一定温度近くに維持するように設定される。しかしながら、熱は、電極間に周期的（極めて短時間の間）に加えられ、また、熱交換器において除去されるので、ガス温度は、かなりチャンバ内で変化する。例えば、９秒の停止時間の後における３００パルスのバーストの最初のパルスの前のチャンバ内のガス温度は、チャンバ全体を通じて（例えば）約４０℃（熱交換器全体を通じて小さなステップの温度勾配を伴う）で比較的一定であろう。この時点で、熱は、熱交換器４０によりガスから抽出されており、また、ガスに対して（この時点では）チャンバの幾分温かな壁や他のチャンバの構造物により加えられている。温度分布の大雑把な推定が図１Ａに示されている。第２パルスの直前では、図１Ｂに示すように、電極の約４ｃｍ下流の距離に対するガス温度は、約４２℃であろうが、電極上流のガス温度は、約４０℃であり続けるであろう。次の約４０パルスの直前、電極間及び電極上流のガス温度は、約４０℃であり続け、下流のガス温度は、約４２．６℃であり続けるであろうが、４２．６℃のガスの容積は、レーザガスの加熱スラッグがレーザの周囲に循環するので成長するであろう。図１Ｃは、第５パルス直前のガス温度の大雑把な推定を示す。およそ第３５から第４０パルスにおいて、ガスの上流温度は、バーストの最初のパルスにより影響され始め、上流温度は、図１Ｄに示すように約４２℃に増加することになろう。最初のパルスからのガスが２度目に電極を通過する場合、それは約４２℃で、約２℃高くなり、最初のバーストとほぼ同じ量の熱を受領し、その温度が約４４．６℃に上昇させられ、約３５から４０パルスに対しては、図２Ｅに示すように、上流及び下流温度は、約４２℃及び４４．６℃の比較的一定に留まるであろうし、その後に上流及び下流の両方は、別の小さな段階的な温度増加を見ることになろう。この過程は、各約４０パルスの段階的増加がわずかに小さくなりながら続き、そのため、最初の３００パルスバーストの最後のパルスの直前に、上流温度は、約４２℃で、下流温度は、約４４．６℃である。最初のバーストにすぐ続いて、停止時間０．１５秒があり、その間、電極下流のガス温度は、上流温度約４２℃にまでおおよそ減少し、その後、次の０．１５秒全体に亘って、ガスの平均温度は、熱交換器により約２℃だけ減少する（図１Ａから図１Ｆを通じて定性的に示される温度変化は、１つの３００パルスバーストが継続するわずか０．１５秒の間に極めて急速に起こるということに留意されたい）。
【００２６】
第２バーストの最初のパルスはまた、電極下流の小容積内に約２．６℃の上昇を引き起こし、その加熱された容積は、第２バーストの最初の数パルスの各々に伴って成長する。上流温度は、上記の通り、約３５から４０パルスの後でバーストの最初のパルスにより影響された追加の増加で再び増加し始め、上流温度は、約４２℃に上昇するであろう。最初のパルスからのガスが最初のバーストとほぼ同じ量の熱を受け取って２回目に電極を通過する場合、それは、約４４．６℃に上昇することになり、約３５から４０パルスの間、上流及び下流温度は、比較的一定の温度約４２℃及び４４．６℃に留まり、その後、上流及び下流の両方は、別の小さな段階的温度増加を見るであろう。この過程は、最初のバーストにおいて説明した仕方で継続する。
【００２７】
約５１秒の時間で１つのウェーハ処理に必要とされる１７０バーストの各々の間、同じような温度変化が発生する。この間、平均ガス温度は、約３℃だけ上方にドリフトし、第１７０番目のバーストの最終パルスの後で、ウェーハを交換するための停止時間９秒があり、その時、平均ガス温度は、約５℃降下して約４１℃になる（上記説明は、そこから出発した）。図２Ｃは、各バースト間が０．３秒で、８５バーストの後に９秒の停止時間を持つ１０００Ｈｚで作動されるレーザの熱交換器のすぐ上流に位置する超高速熱電対の温度記録を示す。
【００２８】
（戻り圧力波位置における温度効果）
この様に、リソグラフィ用レーザの１分サイクル作動の間、レーザガス温度の超高速の段階的小変化がある。過去、これら小さな温度変化は、その変化が小さすぎて、放電、レーザガスの化学的性質、又は、レーザ放電領域における光学的特性に関していかなる直接の影響も持たないと考えられたので、特に重要とは考えられていなかった。本出願人は、しかしながら、レーザが１０００Ｈｚを超える繰返数などの極めて高い繰返数の下で作動する場合、これら小さな温度変化が、レーザ内で放電が引き起こした圧力波（音波及び衝撃波）の速度に対する温度の影響に起因して、レーザビーム品質上に極めて大きな間接の影響を持つことができることを発見した。温度とＫｒＦ（主としてネオン）レーザガスにおける音速との関係が図２Ｂに示されている。この関係は、平方根の関係だが、レーザの運転範囲においては、ほとんど線形である。図２Ｂから、ネオン温度における１℃の増加は、音速を約０．８ｍ／ｓだけ増加させる。従って、バースト開始に続く最初の約５ミリ秒の間に発生する下流ガス温度の約３℃の増加は、速度を約２．４ｍ／ｓだけ増加させることになり、その速度により、特定パルスの圧力波からの反響は放電領域に戻る。
【００２９】
本出願人の試験において、圧力波が約４ｍｍの（圧力前面の）厚み、すなわち、約４ｍｍの放電領域の厚みを持つことが分かったので、圧力波反響の戻る時間は極めて重要であることが可能である。波の低圧部分と高圧部分との間の差は、約０．０３から０．０７気圧、すなわち、チャンバ圧力の約１から２％である。次のパルスの約４０ナノ秒の時間以外であれば、圧力波が放電領域を通っていつ反響して戻っても、何の問題も引き起さない。問題が引き起こされるのは、特定の放電からの高パルス繰返数レーザにおける戻り圧力波が、次のパルスの時刻にちょうど放電領域を通過する場合である。反響パルスが、放電領域に亘って正確に中心にある場合、その低圧部分は領域の片側にあり、高圧部分はその反対側になるであろう。結果は、放電領域の片側で３．０１５気圧などのガス圧力であり、反対側では、２．９８５気圧である。
【００３０】
３気圧のほとんどがネオンであるレーザガスの屈折率は、約１．０００２０１である。放電領域全体に亘って圧力に１％の勾配があると、結果として屈折率は、領域の片側で約１．０００２０２となり、反対側では１．０００２００となるであろう。このことは、レーザを出て行くレーザビームの方向を顕著に変化させる影響を及ぼすことになるであろう。従って、本出願人は、これら圧力波がほぼ間違いなくバーストモード運転中に実際に見られる±０．１ｐｍの波長チャープの大部分に対する原因であると判断した。
【００３１】
（バーストモード運転中のパルスエネルギ・チャープと波長チャープ）
数年来、リソグラフィ用エキシマレーザの使用者は、バーストモード運転中、レーザビーム・パラメータ、特にパルスエネルギ及び波長の小さな変動を経験してきた。変動の最大のものは、常にではないが普通は、バーストの始め、及び／又は、バースト開始のほぼ１循環後（１０００Ｈｚレーザでは約３０ミリ秒）に発生する。
これら「チャープ」変動は、パターンに従うように見えたが、しかし、そのパターンは予測困難であり、レーザ・チャンバや作動条件が違うと異なっている。これらの変動の原因又は複数の原因に関して多くの推測が存在してきたが、原因に関する確定した意見の一致はなかった。
【００３２】
エネルギ・チャープ問題は、主としてレーザエネルギ制御システムを使用する２つの仕方で取扱われてきた。第１に、レーザに対するこのエネルギ制御システムが十分に高速で、所定のパルスのエネルギは、直前のパルスを含む先行パルスについて計測を行ったエネルギに基づきフィードバック技法を使用して調節することができる。第２に、コンピュータ制御装置は、エネルギ・チャープのパターンを知り、目標とする個々のパルスエネルギとバーストにおける全体「線量」エネルギを作り出すため、これらのパターンを考慮に入れて放電電圧を調節するように教えられる。エネルギ・チャープの能動的制御を処理する過程は、米国特許第６，００５，８７９号で説明されており、本明細書において参照される。
【００３３】
波長の計測は、エネルギ計測より時間が長くかかり、使用される現行の波長選択機構は、放電電圧制御よりも低速であるので、波長チャープの能動的制御は更に難しい。過去において、波長チャープは、エネルギ・チャープよりも一層不規則で、予期しがたいものであった。しかしながら、チャープの最も不規則な部分に関する主要原因の本出願人による発見に基づき、本出願人は、放電領域を横切る圧力波の衝撃を減少させるために、レーザ・チャンバ内部を変更することにより、チャープを最小にする方法を工夫することができた。このことにより残ったのは、能動的制御をより一層可能にする、より明らかで予期可能なチャープである。構造的変更及び能動的制御技法の両方は、以下に説明される。
【００３４】
（１度の角度が作り出す差異）
図１Ａから図１Ｆに示すように、約２から３℃の温度の振れは、約５ミリ秒のような数ミリ秒の時間スケールでレーザガス内に発生する。チャープ変動もまた数ミリ秒の範囲にある。ここで、レーザが２０００Ｈｚのパルス周波数で作動していると仮定する。各パルス間に４５℃でレーザガス内を音（４６６ｍ／ｓ）が伝播する距離は、約２３．３０ｃｍであり、４７℃でレーザガス内を音（４６７．６ｍ／ｓ）が伝播する距離は、約２３．３８ｃｍである。従って、電極下流のレーザガスが温度４５℃であり、直前のパルスから戻っている圧力波が放電領域のすぐ下流に位置する（そしてビームのいかなる乱れも引き起こしていない）場合、ガス温度が４７℃に増加することにより、圧力波の縁部を約０．８ｍｍだけ放電領域の中に位置するであろうし、更に２℃の上昇があると、波の縁部を放電領域のほぼ中央に移動することになる。
従って、２０００Ｈｚにおいて直前パルスからの戻り圧力波の位置は、温度変化が２℃あるたびに約０．８ｍｍ移動する。１０００Ｈｚにおいて圧力波の位置は、温度変化が１℃あるたびに約０．８ｍｍ移動する。直前のパルスより前のパルスから戻る圧力波については、位置変化は比例して大きくなる。
【００３５】
（圧力波の緩和）
圧力波の影響を緩和するため、多くの技法を使用することができる。幾つかのそのような技法は、米国特許第５，９７８，４０５号に説明されており、本明細書において参照されている。これらは、前記特許の図５Ａから図５Ｄに示されるような、圧力波を下向きにチャンバ底部内に反射するために置かれた角度のついた反射装置を含む。
【００３６】
（様々な形状の歯を持つ鋸歯状バッフル）
本発明の第１の好ましい実施形態が図１１Ａ及び図１１Ｂに示されている。図１１Ａは、位置６０、６２、及び、６４においてチャンバの壁に、また、６６及び６８において上隅にねじで取り付けられたバッフルを持つレーザ・チャンバの断面を示す。このバッフルは、バッフル６０のエンド・ビューである図１１Ｂに示すように様々な形状の歯を持つ鋸歯状の断面を持つ。
バッフル６０の部分の詳細図（図１１Ｂ１及び図１１Ｂ２）に示すように、歯のピッチは、０．３９０インチから０．５９０インチに変化し、歯の高さは、０．１２０インチから０．２８０インチに変化する。歯は、ほぼガス流の方向に向けて、レーザビームの方向と放電領域の長手寸法とに対して直角に並べられる。この好ましい実施形態において、バッフル材料は、２０ゲージのニッケルメッキされたアルミニウムシートである。このバッフル設計は、放電が作りだした圧力波を分散させるのに極めて効果的である。この設計は、放電領域の長手方向に対して直角方向への反射を最小にしつつ、多くの方向に波を反射する。その結果は、もし任意の特定パルスからの音響エネルギが放電領域に戻ったら、又は、戻った時、その波のエネルギ（又は、圧力の乱れ）は、極めて多数の小片へと小分けされることである。
【００３７】
図１１Ｃ１から図１１Ｃ４は、本出願人により行われた試験の結果を示し、本出願人は、図１１Ｂに示す精密さはないものの、ほぼ図１１Bに示すように形成されたアルミニウム・プレートを用い、ほぼ図１１Ａに示すように壁を１列に並べた。図１１Ｃ２に示すこの試験からの結果は、熱交換器及び扇風機バッフル上の隅に位置する角度のついた金属拡散プレートを含む、図１に示す設計のチャンバを使用して得られた図１１Ｃ１に示されるデータに比較して、波長の乱れに関して約２倍の改善である。唯一の主要な乱れは、約１９４０Ｈｚで発生する。約１９４０Ｈｚでのこの大きな乱れは、７０で示すように、下流側壁の上半分にほぼ図１１Ｂ、１１Ｂ１、及び、１１Ｂ２に示す形状のバッフルを置くことにより図１１Ｃ３に示すように大きく減少した。同じようなバッフル７２を上流側壁上に装着することで、図１１Ｃ４に示す通り、更なる改善結果がもたらされた。
【００３８】
図１１Ｃ１から１１Ｃ４に波長トランジエントデータがプロットされていることに注意されたい。これらプロットされた値は、１００パルスバーストの最初の３０パルスの線中心波長平均と最後の３０パルスの線中心波長平均との間の差を示す。上記及び図１１Ｃ４において説明されたバッフル配列を使用するこのレーザに対して、ほとんど全てのデータ点は、約±０．０２ｐｍの範囲に入り、図１１Ｃ１に示されるデータに比較すると驚嘆すべき改善である。また、最初の３０パルス（２０００Ｈｚのバーストの最初の１５ミリ秒、及び、１５００Ｈｚのバーストの最初の２０ミリ秒を示す）が、平均においてバーストの平衡状態波長よりも約０．０２６ｐｍ短い波長であることに注意されたい。一般に、波長に対する通常のバーストパターンは、バースト開始の後約７から１０ミリ秒で低い点に低下し、その後徐々に上昇する。約２０ミリ秒の後、中心線波長（平均の）は、実質的に平衡状態（すなわち、０．０ｐｍに中心がある）である。この平均は、バーストの最初の約７から１０ミリ秒の間にミラー１４を予同調することにより、上方にずらして約ゼロにすることもできる。レーザの波長制御装置は、基本的に稼働中に、予同調の最善の程度を知るようにプログラムできることが好ましい。
【００３９】
従来技術のステッパ・モータ１５を使用して得ることのできる最も小さい段階的移動は、約０．０５ｐｍの中心線波長変化を作り出す。この特定のレーザにとって、最初の７ミリ秒に対する０．０５ｐｍの段階的変化は、波長トランジエント値を平均で約ゼロに増加するであろう。一般的な従来技術同調ミラーは、約５から７ミリ秒の待ち時間で作動するので、その定常状態位置（パルスを開始して約３０ミリ秒の後、目標とする中心線波長を作り出すための位置）に約５から７ミリ秒前もって戻るようミラーに対して指令するように、レーザ制御装置はプログラムすることができる。最善の結果を得るために、機械的及び電気的改善が従来技術の波長制御に対して成されるべきである。より一層高速で精密な制御のために、ミラー駆動装置に対して圧電性の駆動システムを加えることができ、それは速度と精度の必要な増加をもたらすであろう。高速で精密な同調を行う圧電の助けを持つ従来技術のステッパ・モータ配列を組み込んだ同調ミラー駆動システムの好ましい設計は、図１２、図１２Ａ、及び、図１２Ｂに示されている。この配列により、波長の大きく緩な変化は、ステッパ・モータを使用してもたらされ、小さく高速の変化は、圧電スタックを使用してもたらされる。
【００４０】
（金網保持装置のＡｌ2Ｏ3繊維）
本発明の好ましい実施形態は、図１０Ａの５０及び５２で示す断面形状を持つ、容器を形成する金網保持装置に収容された不織で緩やかに詰められた酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）繊維から成る圧力波吸収装置を利用する。これらの保持装置は、チャンバの長さに及ぶ。この繊維は、ペンシルバニア州バーウィン所在のグッドフェロー・コーポレーションにより供給される部品番号Ａｌ  ６３３７９０である。約６０グラムの材料が、図１０Ａに示すように置かれた。金網は、１ｍｍ直径の線で形成されたアルミニウムの金網で、１ｃｍの格子を持つ。材料は、パルス周波数範囲１５００Ｈｚから２０００Ｈｚに亘ってＫｒＦレーザを作動させることにより、また、結果を、図１に示されるタイプの隅反射装置を持つ同じチャンバを使用する類似データと比較することにより、試験された。主としてガス流を改善するため、陽極支持バーは、図１の陽極支持バーと比べると変更された。結果は図１０Ｂに比較される。このトランジエントデータは、薄い線で示される従来技術のデータに比較して濃い線で示されている。このＡｌ2Ｏ3繊維は、波長トランジエント効果を大いに減少させる。
【００４１】
使用し得る別の吸収性で不織の繊維材料は、ジルコニア及び８パーセントのイットリウムから成る。これらの材料は、極めて大きな表面積をもたらすので、フッ素による侵蝕は特有な問題であり、繊維がフッ素侵蝕に対して抵抗性を持つことが重要である。他の可能性としては、圧力波は伝達するが、フッ素を繊維から遠ざけておくであろう極めて薄いバッグ内に繊維を集めることである。
【００４２】
（温度を考慮した緩和）
本発明の重要な新発見は、チャンバ周囲に跳ね返る圧力波の位置変化による温度変化の影響である。例えば、もしガス温度条件が一定に保持され得るならば、圧力波は深刻な問題にはならない。たとえ各パルスの戻り波が放電領域の真上か、又は、部分的上方に集中されたとしても、それが行う全ては、放電領域のガスの屈折率への影響である。このことは、ＬＮＰに向かっているビームに若干の角度をつけ、このビームの角度付けを補正しない限り、出力波長に影響するであろう。しかしながら、ビームへの一定の角度付けは、レーザの通常のフィードバック制御装置により自動的に補正される筈であり、それは、単に同調ミラー１４の位置を調節して目標とする波長を作り出すようにする。すなわち、圧力波の位置を急速に変えるのは、急速に変化するレーザガス温度であり、それが問題を引き起こす。
【００４３】
（温度を一定に保つ方法）
波長チャープ問題は、ガス温度を一定に保つことで補正できる。このことは、レーザを連続的に作動させることで、容易に行うことができる。連続運転の下では、チャープは消滅する。この対処法に伴う問題は、集積回路製造業者がレーザの連続運転を欲しないことである。連続運転を行うと運転コストをかなり増加させるであろう。連続運転は、波長チャープに対する目標とする解決方法ではないが、一般にビーム品質を顕著に改善する１つの解決方法である。
【００４４】
（連続運転）
各バースト間の停止時間がバーストの長さにほぼ等しいことから、連続的に作動する１つのレーザを、２つのステッパ又は走査機用の光源として使用するのは経済的である可能性がある。このことは、レーザ出力ビームを２つのリソグラフィ用機械の間で切換えるために高速の光学的スイッチを必要とするし、また、運転を大いに複雑化する筈だが、ある極めて自動化された状況において、そのような装置は、コスト的に有効であり得る。レーザビームを迅速に切換える１つの技法は、米国特許第５，８５２，６２１号で説明されている。この装置の利点（多くの重大な欠点に対して比較されるべきである）は、レーザの連続的運転に基づいてビーム品質を最適化する可能性があることである。
【００４５】
連続的運転に代わるのは、レーザが照射していない時にガスに熱を加えるため、電極の近くに熱源を準備することである。このことは、温度サイクルがミリ秒の範囲なので、超高速の熱源を必要とする筈である。１つの対処法は、図１２に示すように、単に熱をもたらすのみで何らレーザとして働くことのない電極９０を現存する電極のすぐ下流に設置することであろう。市販されている他の超高速作動加熱器も温度トランジエントを最小にするために使用できるであろう。
【００４６】
別の対処法は、極めて大きな表面積を持つ受動的なヒート・シンクを、好ましくは電極のすぐ下流に準備することである。このヒート・シンクは、レーザが照射している場合、ガスから熱を吸収し、停止時間の間はガスに対して熱を加えることであろう。これは、バーストモード作動の間の温度の振れをかなり減少させる効果を持ち、従って、反射圧力波が伝搬する距離の変化を減少させることであろう。主として圧力波を吸収するためにチャンバ内に置かれた上記の不織繊維は、温度の振れを穏やかにする追加の利点をもたらす。繊維の質量は、レーザガスの約５０グラムに比較して約６０グラムであり、Ａｌ2Ｏ3の比熱は、レーザガスの比熱よりも大である。温度差がある場合、繊維とガスとの間で熱は極めて急速に転移され、従って繊維は、レーザ・チャンバ内の温度の振れ（図２Ｇに示すものなど）を緩和する傾向にある。
【００４７】
（空間的に変動する温度）
放電領域の長手方向のガス温度変動を改善する圧力波分散の別法である。これを行う１つの容易な方法は、チャンバの長さ全体に亘ってかなりの勾配を作り出すのに十分な低い流量で１つの流水水冷式熱交換器を使用することである。例えば、約６リットル／メートル（ｌ／ｍ）の水の流量は、約４０℃のΔＴを作り出すであろう。この４０℃の勾配は、レーザガスによりかなり拾われることになり、その結果、チャンバの一端部における最も早期の反射は、放電領域に到着して戻り、それは、他端部における最も早期の反射の約１．５ｃｍ前方である。別の対処法は、放電領域に戻る圧力波の断片化を支援する目的で、温度が異なる幾つかの領域をチャンバの長さに沿って作り出すために、熱交換フィンの寸法をその熱交換の長さに沿って変更することである。好ましい設計が図２０に示されている。この熱交換器は、領域から領域へ、少なくとも１０℃の温度変動を作り出すように設計されるべきである。上で示したように、２０００Ｈｚにおいて反射波は、温度が２℃減少するごとに少なくとも約０．８ｍｍ遅延することになり、それで高温領域からの反射は、１０℃低い領域からの兄弟波が放電領域に到着する前に、ほとんど（少なくとも）が放電領域を通過することになる。別の対処法は、冷却水チューブからのフィンの絶縁部分は別として、熱交換の長さに沿って、同じ寸法のフィンを準備することであり、その結果、これらのフィンは、受動的なヒート・シンクとしての働きをし、時間平均された温度で流れ領域を保持する傾向にある。
【００４８】
（能動的波長制御−予駆動）
（遅速波長制御の使用）
本発明の第１の好ましい実施形態は、従来技術波長制御技法を利用し、比較的遅速で、明確化可能なチャープの能動的補正をもたらす。図１１Ｃ４に示され、また、付随する説明文からわかるように、鋸歯状バッフルは、図１１Ｃ１に示されるチャープの主要部分を除去した。しかしながら、図１１C４に示すように、バーストの最初の１５ミリ秒部分の初期のパルス波長は、そのバーストの定常状態波長を下回る平均０．０２６ｐｍであった。バーストの幾つかの実際の一般的パターンは、図１５Ａに示されるようなものである。図１５Ａは、２つの異なるチャンバ形態により、それぞれ２つの異なる公称レーザガス温度で作りだされたチャープを示す。上の２つのチャートは、図１４に示すように、電極の上流に置かれた予備電離装置４６を持つチャンバからのものであり、また、下の２つは、図１に示すように、下流に置かれた予備電離装置を持つチャンバからのものである。これらのパターンは、特定の公称ガス温度及び繰返数において、特定レーザ・チャンバに対して極めて一貫している。原則としてバーストモードで運転するリソグラフィ・レーザ・チャンバは、図１５Ａに示すタイプの比較的遅速に発展するパターンを作り出す。
【００４９】
これらの比較的遅速に発展するパターンは、従来技術リソグラフィ・レーザの比較的遅速な波長制御を使用して部分的に補正することができる。図３に示される制御のタイプに対しては、これは、遅速に発展するチャープを予測してミラー１４を調節することでなされる。例えば、ステッパ・モータ１５の１つのステップ移動を実質的にパルスに先立ってプログラムし、また、定常状態ステップ位置に対する復帰の開始をバースト開始の３０ミリ秒（６０パルス）後にプログラムすることにより、図１５Ａにある５９℃曲線内に示される波長データは、図１５Ｂに示されるそれに調節されることであろう。ミラー１４の位置を調節するステッパ・モータ位置もまた示されている。図３に示される従来技術システムを使用すると、移動せよの信号からミラーが移動を開始するまでに約２ミリ秒が経過し、波長において０．１０ｐｍの変化を作り出すステッパ・モータの１つのステップに等価である量だけミラーを枢転させるのに約５ミリ秒かかる。能動的チャープ制御を使用すると、全パルス（２つ又は３つのパルスを除く）が目標波長の０．０５ｐｍ内にあることに注意されたい。これは、５０を超えるパルスが目標から０．０５ｐｍを超えて逸脱する原データからのかなりの改良である。最初の２つ又は３つのパルスが過度に長い波長を持つと言う事実は、これらのパルスのわずかな部分だけがウェーハのダイ領域で利用されるので、特にリソグラフィ・スキャナにとって深刻な問題ではない。従って、この好ましい実施形態を使用する場合、レーザのオペレータは、特定のリソグラフィ・レーザの各々の波長パターンに精通し、バースト初期における遅速チャープを予期するようにレーザ制御をプログラムする必要がある。
【００５０】
オペレータを支援する目的で、本出願人は、オペレータがレーザ制御内に２つのパラメータ（「コンフィギュラブルズ」と称する）を挿入できるようにするソフトウエアを準備する。これら２つのコンフィギュラブルズは、初期オフセットのステップ数と７ミリ秒以上のオフセットの持続時間（ミリ秒での）とである。従って、例えば図１５Ｂの状況に対して、このコンフィギュラブルズは、「１」及び「３０」であろう。
上記の技法は、オペレータが、バースト前、及び／又は、バースト中のある時刻においてレーザにある特定の波長調節をするように命じる「予駆動」のタイプである。上記の例のように、その目的は、波長を目標とする狭い波長範囲内に維持すること、又は、バースト中に目標とする波長変化を生み出すことであろう。
【００５１】
（より小さなステップ）
従来技術のステッパ・モータ（コネチカット州ストラットフォード所在のオリエル・インストルメンツから供給されるモデル１８５０３）の最小の最大ステップは、約２ミクロンで、それは（２５対１に）縮小されて約７５ｎｍのミラー移動、及び、波長変化約０．１ｐｍを作り出す。該モータは、０．０５ｐｍの変化を作り出す目的で、半ステップ刻みに増加させて移動ができる。この同じステッパ・モータ供給元は、２倍の範囲を持つステッパ・モータを利用可能にし、それは、モデル１８５１２である。すなわち、モデル１８５１２を使用して５０対１の縮小を設けることにより、改良された制御をもたらすことができる。従って、この簡単な変更により、ステップの刻みは０．０５ｐｍに、そして、半ステップは０．０２５ｐｍに減少される。このことは、これら精密な解像度における波長制御のかなりの改良を可能にする。
【００５２】
（第２の好ましい実施形態）
（遅速制御を用いる学習アルゴリズム）
第２の好ましい実施形態において、レーザ制御は、図１５Aに示されるタイプのパターンを検出し、初期オフセット及びそのオフセットの持続時間にとっての適切な値を計算するようにプログラムされる。簡単な学習アルゴリズムは、ブロック形式で図１５Ｃに示され、その前のバーストであるＮ−１からのデータに基づいてバーストＮにおけるチャープを補正する。図１５Cに示すように、ゼロ値のステッパ位置ＳＰCが記録され、平衡状態（すなわち、バーストの終り）におけるバーストＮ−１のステッパ位置を表す。最後の３０パルスの平均波長とバーストＮ−１に対するパルス２から６０の平均波長とが計測される。その差が計算されてステッパ・モータ位置（ＳＰC）を１ステップ内側又は外側のいずれかに予設定するために使用され、その１ステップの何れの場合でも０．１ｐｍの補正を作り出す。この簡単な学習アルゴリズムにおいて、この段階は、バースト開始にかなり先立ってなされ、ステッパ・モータに対するゼロまで戻る信号は、バースト開始後３０ミリ秒に与えられるようにプログラムされ、その結果、ミラー位置は、バースト入った後約７ミリ秒でその定常状態（ゼロ）位置に戻る。アルゴリズムに従って、
【００５３】
0003857532.tif 000003
【００５４】
の絶対値がバーストＮ−１に対して０．０５ｐｍ未満の場合、バーストＮに対するステップ調節は、バーストＮ−１に対するのと同じである。バーストＮ−１の正の補正ステップの結果としてバーストＮ−１のチャープが負である場合、又は、バーストＮ−１の負の補正ステップの結果としてバーストＮ−１のチャープが正である場合、バーストＮにおいて何の補正ステップも行われない。
より小さなステップのステッパを使用する場合、図１５Ｃに概説されたアルゴリズムは、図１５Ｃで示唆される０．１ｐｍの不感帯を減少させるために変更する必要がある。０．０５ｐｍのステップを使用して、図１５Ｃの±０．０５ｐｍは、好ましくは±０．０２５に変更される。それに代えて、半ステップを使用できる場合、この不感帯は、０．０１２５ｐｍに減少させることができるであろう。
【００５５】
（高速波長計）
パルス間隔の時間（２０００Ｈｚレーザにとっては０．５ミリ秒）よりも短い時間間隔であるような、波長の高速制御をもたらすためには、パルス間隔時間より高速な波長計測が可能である必要がある。一般的な従来技術リソグラフィ・レーザは、波長を計測するのに大体２ミリ秒を必要とする。波長を計測する波長計及び技術の説明は、米国特許第５、９９１、３２４号において準備され、本明細書にその全体が参照されている。以下は類似の波長計の説明であり、その波長計は、必要なデータを記録するために変更が施されており、必要な計算を実行して４２０マイクロ秒未満の速度で波長を決める。
【００５６】
図１６に示すように、レーザ・チャンバからの出力ビームは、ビームエネルギの約９５．５％を通過させて約４．５％を波長計１２０内に反射する、部分反射ミラー１７０と交差する。
反射されたビームの約４％は、ミラー１７１によってエネルギ検出装置１７２に反射される。エネルギ検出装置は、超高速フォト・セル９２を含み、フォト・セルは、繰返し率が毎秒４、０００パルス以上で発生している個々のパルスのエネルギを計測することができる。一般的なパルスエネルギは、約１０ミリジュールであり、検出装置６９の出力は、コンピュータ制御装置１０２（図１２）に供給され、コンピュータ制御装置は、特別なアルゴリズム（本明細書に参照されている米国特許第６、００５、８７９号に説明される）を使用してレーザ充電電圧を制御し、個々のパルスのエネルギ変動及びパルス・バーストの全体エネルギを制限するため、保存されたパルスエネルギ・データに基づいて将来パルスのパルスエネルギを正確に制御する。上記の全ては、以下に説明される。
【００５７】
ミラー１７１を通過するビームの約４％は、ミラー１７３によりスリット１７７を通ってミラー１７４に反射され、更にミラー１７５に、戻ってミラー１７４に、そして、エシェル回折格子１７６上に反射される。ビームは、焦点距離４５８．４ｍｍを持つレンズ１７８によって平行にされる。回折格子１７６から反射された光は、レンズ１７８を通過して戻り、再びミラー１７４、１７５、及び、再度１７４で反射され、次いでミラー１７９で反射され、そして線型フォト・ダイオード・アレー１８０の左側上に焦点合わせされる。このフォト・ダイオード・アレー上のビーム位置は、出力ビームの相対的な公称波長の荒い尺度である。ミラー１７３を通過するビームの約９０％は、ミラー１８２から反射され、レンズ１８３を通りエタロン１８４内に向かう。エタロン１８４を出るビームは、エタロンの４５８．４ｍｍ焦点長レンズによって焦点合わせされ、図１０に示すように２つのミラーから反射された後、線型フォト・ダイオード・アレーの中央及び右側上に干渉フリンジを作りだす。
【００５８】
（線型フォト・ダイオード・アレー）
線型フォト・ダイオード・アレー１８０は、１０２４の個別フォト・ダイオード集積回路、及び、付属の抽出及び保持読み出し回路を含む集積回路チップである。このフォト・ダイオードは、全長２５．６ｍｍ（約１インチ）に対して２５ミクロンのピッチを持つ。それぞれのフォト・ダイオードは、５００ミクロン長である。このようなフォト・ダイオード・アレーは、幾つかの販売元から入手可能である。好ましい供給業者はハママツである。１つの好ましい実施形態において、モデルＳ３９０３−１０２４が使用され、それは、完全な１０２４ピクセル走査を２０００Ｈｚを超える速度で読み出すことができるＦＩＦＯベースにおいて２．５×１０6ピクセル／秒の速度で読むことができる。より高速度のアレーは、モデルＲＬ２０４８ＰＡＱであり、カリフォルニア州サニーベール所在のイー・ジー・アンド・ジー・レチコン（ＥＧ＆Ｇ  Ｒｅｔｉｃｏｎ）により供給される。このＰＤＡは、１６．８７５ｋＨｚのフレーム速度において２、０４８ピクセルで読まれることができる。
【００５９】
（粗波長の計算）
波長計モジュール１２０の粗波長光学部品は、約０．２５ｍｍ×３ｍｍの矩形画像をフォト・ダイオード・アレー１８０の左側上に作りだす。１０又は１１個の照光したフォト・ダイオードは、受光した照明の強度に比例する信号を発生させることになり、その信号は、波長計制御装置１９７のプロセッサによって読まれ、そしてデジタル化される。この情報と補間アルゴリズムとを使用して、制御装置１９７は、画像の中心位置を計算する。
この位置（ピクセルで計られる）は、２つの較正係数を使用し、また、位置と波長との間に線型関係を仮定して、粗波長値に変換される。これらの較正係数は、以下に説明される原子波長照合線源を基準として決められる。例えば、画像位置と波長との関係は、Ｐを粗い画像中心位置として、以下のアルゴリズムになるであろう。
λ＝（２．３ｐｍ／ピクセル）Ｐ＋２４８、３５０ｐｍ
【００６０】
（精密波長の高速計算）
分光計は、波長と帯域幅とをほぼ実時間で計測しなければならない。レーザの繰返し率が２ｋＨｚ以上なので、経済的かつコンパクトな処理用電子装置を用いて目標とする性能を達成するため、正確ではあるが、しかし計算集中型ではないアルゴリズムを使用することが必要である。本出願者は、浮動小数点計算に対して整数値を使用し、また、演算は全て線形である（又は、平方根、正弦、対数などを使用する）ことが好ましい。
【００６１】
この好ましい実施形態において使用される好ましいアルゴリズムの具体的な詳細は、ここで以下に説明される。図１６Ｂは、示されるように５個のピークを持つ曲線であり、それは線型フォト・ダイオード・アレー１８０で計測された場合の一般のエタロン干渉信号を表す。中心ピークは、他よりも高さが低く描かれる。光の様々な波長がエタロンに入ると、中心ピークは、上昇及び降下することになり、時折ゼロになる。この態様は、中心ピークを波長計測に対して非適切にする。他のピークは、波長の変化に応じ、中心ピークに向かって、又は、それから離れて移動することになり、これらピーク位置は、波長を決め、一方それらの幅はレーザの帯域幅の長さになる。「データ・ウインドウ」と表示された領域が図１６Ｂに示される。このデータ・ウインドウは、中心ピークに最も近いフリンジが解析用として標準的に使用されるように設けられる。しかしながら、波長が変化して、このフリンジを中心ピークに近づき過ぎるように移動させる場合（それは歪みを引き起こし、結果として誤差をもたらすことになる）、２番目に近いピークがデータ・ウインドウの内側になり、ソフトウエアは、そのピークに飛びつくことになる。逆に、波長がシフトして、現在のピークをデータ・ウインドウの外へ、中心ピークから離して移動させる場合、ソフトウエアは、データ・ウインドウ内の内側フリンジに飛びつくことになる。
【００６２】
関連する段階は、以下の通りである。
１．レーザ・パルスの後、フォト・ダイオード・アレーの出力は、電子的に読み出され、デジタル化される。データ点は、フォト・ダイオード・アレー部材の間隔によって物理的に決められる間隔、この場合２５ミクロンのピッチ、で分離される。
２．このデジタル・データは、データ・ウインドウのピーク強度値を見出すために調べられる。その前のピーク場所は、開始点として使用される。開始点の左右で小領域が調べられる。この調査領域は、ピークが発見されるまで、小間隔で左右に拡張される。ピークがデータ・ウインドウ外である場合、他のピークが発見されるまで、調査は自動的に継続することになる。
３．ピーク強度に基づいて、図１６Ａに示されるように、５０％レベルが計算される。０％レベルは、パルス間隔において周期的に計測される。計算された５０％レベルに基づいて、各点は、ピークの左右で、５０％レベルの境界を定めるデータ点が見出されるまで調べられる。図１６ＡにおいてＡ及びＢで表示される半値位置を見出すために、５０％レベルの境界を定める１対の点の間で線形補間が計算される。これらの位置は、整数データ・フォーマットを使用して、１／１６のようなピクセルの分数まで計算される。
４．段階２及び３は、２つのデータ・ウインドウに対して反復され、合計で４つの補間された５０％位置を与える。図１６Ｂに示されるように、２つの直径が計算される。Ｄ１は内側フリンジ直径であり、一方、Ｄ２は、外側フリンジ直径である。
５．波長に対する近似値は、前節「粗波長の計算」で説明されたように、粗波長回路によって決められる。
【００６３】
（精密波長の計算）
内側及び外側フリンジ直径Ｄ１及びＤ２（単位はピクセル）は、それぞれ以下の式で波長に変換される。
λ＝λ0＋Ｃｄ（Ｄ2−Ｄ02）＋Ｎ・ＦＳＲ
ここで、λは直径Ｄに対応する波長、
λ0は、較正波長、
Ｄ0は、波長λ0に対応する直径、
Ｃｄは、光学的設計に依存する較正定数、
ＦＳＲは、エタロンの自由スペクトル範囲、
Ｎは、整数０、±１、±２、±３、・・・である。
【００６４】
λ0、Ｋ1、ＦＳＲ、及び、Ｄ0の値は、較正の時点で判断され、保存される。Ｎに対する値は、λCを粗波長計測値として、
｜λ−λC｜≦１／２ＦＳＲ
であるように選択される。
例えば、好ましい実施形態において、基準波長λ0＝２４８、３２７．１ｐｍ（中空鉄陽極ランプの吸収線に対応する）が選択される。この波長のもとでは、フリンジ直径Ｄ0は３００ピクセルと見出されるだろう。Ｃｄは定数であり、直接計測することも、光学的設計から計算することも、いずれも可能である。好ましい実施形態において、Ｃｄ＝−９．２５×１０-5ｐｍ／平方ピクセルである。従って、例えば、様々な波長のもとで作動しているレーザを用い、フリンジ直径が４０５ピクセルと計測され得る。式（１）による計算で可能な波長は、
λ＝２４８、３２７．１ｐｍ−９．２５×１０-5ｐｍ／平方ピクセル［（４０５）2−（３００）2］＋Ｎ・ＦＳＲ
＝２４８、３３３．９５＋Ｎ・ＦＳＲ
自由スペクトル範囲がＦＳＲ＝２０ｐｍの場合、λに対する可能な値は、
２４８、２９３．９５ｐｍ      Ｎ＝−２
２４８、３１３．９５ｐｍ      Ｎ＝−１
２４８、３３３．９５ｐｍ      Ｎ＝０
２４８、３５３．９５ｐｍ      Ｎ＝＋１
２４８、３７３．９５ｐｍ      Ｎ＝＋２
を含む。
【００６５】
例えば、粗波長がλC＝２４８、３５０であると計測される場合、プロセッサは、λCに最も近似する解として、λ＝２４８、３５３．９５ｐｍ（Ｎ＝＋１）の値を選択することになる。
図１６Ｂに示されるような内側及び外側フリンジ直径Ｄ１及びＤ２の各々は、波長λ1及びλ2に各々変換される。レーザ波長用に報告される最終値は、これら２つの計算値の平均である。即ち、
λ＝（λ1＋λ2）／２
である。
【００６６】
（帯域幅の計算）
レーザの帯域幅は、（λ2−λ1）／２として計算される。一定の補正係数が、真のレーザ帯域幅に加算されているエタロン・ピークの固有幅を考慮するために適用される。数学的には、デコンボルーション・アルゴリズムが、エタロン固有幅を計測幅から除去するための形式的方法であるが、しかし、これは余りにも計算集中的であり過ぎるであろうから、一定補正Δλεが減算され、それは十分な正確さをもたらす。従って、帯域幅は、
Δλ＝［（Ｄ2−Ｄ1）／２］−Δλε
である。Δλεは、エタロン仕様及び真のレーザ帯域幅の両方に依存する。それは、一般に、ここで説明する適用例に対しては、０．１から１ｐｍの範囲にある。
【００６７】
（波長の較正）
ミラー１８２を通過するビームのうちの約１０％は、ミラー１８６から光ファイバ入力１８８内に反射され、光は光ファイバを通って進み、原子波長基準１９０に行く。この光ファイバは、開口部１９１で原子比較ユニット１９０に接続し、また、光ファイバからの光はミラー６９から反射され、レンズ１９３によってネオン鉄蒸気セル１９４の中心の焦点に焦点合わせされ、レンズ１９５によってフォトダイオード１９６上に再び焦点合わせされる。原子波長基準ユニット１９０は、波長計１２０を較正するために使用される。これは、フォトダイオード１９６の出力を監視しながら、検出装置６９によって示される出力エネルギを一定に保つ一方で、レーザ波長を調節することによって行われる。フォトダイオード６９が公称出力を示しているのに、フォトダイオード１９６が相当な出力減少を示す場合、出力の波長は、２４８．３２７１ｎｍの鉄蒸気吸収線に一致する必要がある。フォトダイオード１９６の出力が最小である時のエタロンフリンジに対応する位置データ及び線型フォトダイオード１８０上に回折格子１７６によって作りだされた画像に対応する位置データは、波長計制御装置１９７によって検出及び記録がなされ、このデータは、波長計制御装置１９７によって波長計１２０を較正するために使用される。
【００６８】
（波長計測用マイクロプロセッサ）
２０００Ｈｚレーザのパルス間隔はわずか５００マイクロ秒しかないので、その直前に先行したパルスの波長誤差に対して、これから起こるパルスの補正を行う機会を得るために、波長は、５００マイクロ秒をかなり下回る時間で計算されなければならない。上述のように、フォトダイオード・アレー１８０は、２×１０6ピクセル／秒の速度で読むことができる。データは、読出しの間にデータ処理が開始できるようにバッファ・メモリに読み込まれる。上述の計算を実行するために必要とされるデータ処理は、好ましくはモトローラ・コーポレーションから供給されるモデル６８３３２  ２５メガＨｚマイクロプロセッサを使用して行われる。本出願者は、この余り高価ではないプロセッサは、性能劣化を伴うことなく４３メガＨｚで走らせるためにオーバークロックさせることができると判断した。１つの好ましい構成において、全てのデータは、ＰＤＡ１８０から読み出され、上記の波長計算が４２０マイクロ秒の間になされ、次のバーストの前にミラー１４を移動するのに８０マイクロ秒を与える。
【００６９】
（高速ミラー調節）
図１２、図１２Ａ、及び、図１２Ｂは、ミラー１４の高速調節を許容する機構を示す。この実施形態は、従来技術に比較して大変な速度向上であるものの、パルスからパルスへの調節を行うのに十分なほど極めて高速というわけではない。上記の通り、ミラー位置決めに関する従来技術の方法は、ミラー１４を移動させるのに約７ミリ秒を必要とし、パルスからパルスの波長補正を２０００Ｈｚで行うことは問題外であった。その従来技術の技法においては、レバー・アームが枢軸周囲に枢転し、ステッパ位置の移動と比較して、１対２５のミラー移動の引き下げをもたらした。従来技術でのステッパは、全体で１／２インチ（１２．７ｍｍ）の移動、及び、６０００ステップを持ち、その結果、それぞれのステップは、距離にして約２ミクロンである。１対２５の引き下げを行うと、１ステップは、約７５ｎｍの移動であり、それは一般に、レーザ波長の波長を約０．１ｐｍ変化させる。図１２Ａに示される高速で作用する技術においては、圧電スタック８０がレバー・アームの枢転位置に追加された。好ましい圧電スタックは、ドイツのバルトブロン所在のフィジク・インストルメンテ有限責任会社により供給されるモデルＰ−８４０．１０である。
【００７０】
このスタックは、１０ボルトの駆動電圧変化で約１．５ミクロンの線形調節をもたらすであろう。この範囲は、ステッパ・モータの約±１０ステップに匹敵する。
このスタックは、制御信号に対し１マイクロ秒未満内で応答するが、比較的重いミラー１４及びミラー取付台８６組立体を移動させるには、約１ミリ秒を必要とする。すなわち、この実施形態では、パルス対パルスの波長補正は実現可能とは言えない。しかしながら、この実施形態は、７ミリ秒の待ち時間を持って、従来技術の設計に比べ７倍の改善をもたらす。従って、更に高速度のフィードバック制御をもたらすことができる。１つの好ましいフィードバック制御アルゴリズムは、図１２Ｃに説明されている。このアルゴリズムにおいて、波長は、それぞれのパルスに対して計測され、最後４つ及び最後２つのパルスの平均波長が計算される。そのいずれの平均も、目標波長からのずれが０．０２ｐｍ未満である場合、調節は行われない。両方が目標から０．０２ｐｍを超えてシフトする場合、圧電スタック８０によってミラー組立体に対して調節がなされ、波長補正が施される。２つの平均のどちらが使用されるかは、最後に調節されてからどれだけ多くの時間が経過したかによって判断される。圧電スタックは、そのスタックがその範囲の３０及び７０パーセントに接近すると、ステッパ・モータがステップすることによって、その制御範囲内に維持される。ステッパ・モータは、１ステップ完了に約７ミリ秒を必要とするので、アルゴリズムは、ステッパ・モータのステップの間、幾つかの圧電調節をしてもよい。
【００７１】
（パルスからパルスのフィードバック制御）
図１３Ａ及び図１３Ｂは、８０マイクロ秒よりも更に高速のミラー調節を可能にするミラー制御装置を示し、その結果、パルスからパルスへの補正がパルス繰返し数２０００Ｈｚのもとで実現可能である。この場合、圧電スタック８０は、金属サポート８０Aによって置換され、また、代わりに、より重量のあるミラー取付台８６Ａに対して移動する締め付けリブ１４Ｂを持つ軽量ミラー１４Ａに対して圧電調節がもたらされる。ミラー１４Ａは、スタック８８Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃの端部の球状接点に対して、調節可能な張力部材８９によりしっかりと保持される。
【００７２】
この実施形態において、これらの圧電スタックは、ミラー取付台８６Ａに対するミラー１４Aの位置の非常に精密な調節を準備する。上記の例のように、大きな調節は、ステッパ・モータによってもたらされるので、圧電部品８８Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃの全体の調節範囲は、約１．５ミクロンのように極めて小さくてよい。３つの圧電部品を持つこの軽量ミラーの約０．１ミクロンのような極めて小さな距離に亘る調節は、約１０マイクロ秒の範囲で、極めて高速で実行可能である。ミラー位置の調節は、駆動装置８８Ａを一方向に移動させ、駆動装置８８Ｂ及び８８Ｃを逆方向に移動させるか、又は、駆動装置８８Ａのみを移動させることで調節できる。従来例でのように、図１２Ｄに概要が説明されている好ましい制御アルゴリズムは、圧電位置が制御範囲の最低約３０パーセント又は最高７０パーセントに達する場合、ステッパ・モータのステップを必要とする。このことは、約０．８ｐｍから約１．６ｐｍ（１つの圧電駆動装置が使用されているのか、それとも３つなのかに依存する）に匹敵する１６０ｎｍのステッパ・モータの移動なしの制御範囲をもたらす。従って、超高速圧電制御は、図１５Ａに示すように、一般に±０．１０pm内にある実質的に全てのチャープ変動を制御するのに十分な範囲を持つ。より大きな波長変化は、ステッパ・モータによってもたらされる。
【００７３】
図１２Ｄに概略説明されたアルゴリズムは、レーザ波長のパルスからパルスへの制御を準備し、図１３Ａ、図１３Ｂ、及び、図１３Ｃに示される超高速ミラー設計を使用した次パルス補正ができるようにする。図１２Ｄに説明されるように、このアルゴリズムは、パルスＮの完了を待ち受け、それをパルスＮ−１として再定義する。アルゴリズムは、パルスの波長を計測し、それを目標パルスと比較し、そしてスタック８８Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃを、又は、スタック８８Ａを移動させ、目標とする波長補正をもたらす。この全ては、パルスＮに先行して行われ、その結果、パルスＮの時点では、ミラーは移動され、静止状態である。スタックのどれかがその３０％から７０％の範囲を外れる場合、ステッパ・モータがステップを行う。アルゴリズムはその後、範囲が外れたスタックの、３０％から７０％範囲内への移動を引き起こすことになる。スタックの位置は、それらの制御電圧に基づく。アルゴリズムは、ΔλＥの絶対値が波長変動に対する１つの仕様値の２０％である０．０１ｐｍのような特定の小さな値未満の場合、圧電調節が行われないように変更することもできる。
【００７４】
（予備同調及び積極同調）
上記の実施形態は、チャープ補正以外の目的で使用することができる。ある場合には、集積回路リソグラフィ機械のオペレータは、予め決めるやり方で波長の変更を希望するかも知れない。換言すれば、目標波長λTは一定波長ではなく、所定のパターンに従うか、又は、早期の歴史的波長データ又は他のパラメータを使用し、学習アルゴリズムを連続して又は周期的に更新する結果としてか、そのいずれかにより、必要な頻度で変更することができるであろう。
【００７５】
（ミラー位置の計測）
ある場合において、特定のミラー位置を指定することによって波長を制御することが必要であり得る。このことは、図１７及び図１７Ａに示される実施形態を使用して行うことができる。この実施形態において、ダイオード・レーザ８６は、ミラー１４Ｃから反射されるビームを供給し、その反射ビームは、フォトダイオード・アレー９０に焦点合わせされ、ミラー１４Ｃの枢転位置を決める。この装置は、実際の波長計測のためにレーザを作動させることなく、ミラーの正確な位置決めを可能にする。これは、ミラーの正確な位置決めが必要な場合、重要となり得るであろう。図１１Ａは、ピボット計測の精度を向上させるため、ミラー１４ＣとＰＤＡアレーとの間の光学的距離を増大させる技術を示す。
【００７６】
（変形可能な同調ミラー）
図１８は、セグメント化された選択ミラーを示し、そこでは、５つのミラー・セグメントのそれぞれは、それ自身の圧電駆動装置１４Ｂ１−５によって制御される。セグメントのそれぞれは、超高速で作動させることが可能である。この実施形態は、ビームのそれぞれの水平位置が個々に制御できることから、レーザの帯域幅を改善する別の長所を持つ。この実施形態はまた、ＰＤＡ１２４を持ち、それぞれのセグメントの位置を計測する。水銀ランプ１１４によって光が準備され、そこではＵＶ光は、スリット１１６とコラミネーティング・レンズ１１８とを通過する。この場合のビームは、レーザビームを拡大するために使用されるのと同じビーム・エクスパンダを通して拡大され、５つの小レンズは、それぞれのミラーからの光をＰＤＡの別々の部分に焦点合わせする。
【００７７】
（回折格子面の浄化）
ライン・ナローイング・パッケージの浄化が知られているが、従来技術では、浄化流が直接的に回折格子面に流れないようにすることを教えており、その結果浄化流は、一般に、回折格子面背部などの位置に設けられたポートを通して供給される。本出願者は、しかしながら、極めて高い繰返し数のもとでは、高温ガス（窒素）の層が回折格子面上に形成され、波長を歪ませることを発見した。この歪みは、上記で検討した積極的な波長制御によって、少なくとも部分的に補正することができる。別のアプローチは、図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃ、及び、図１９Ｄに示されるように、回折格子面を浄化することである。図１９Ａにおいて、長さ１０インチ、直径３／８インチの浄化管６１の頂部の各小孔（１ｍｍ、又は、１／４インチの間隔）は、浄化流を供給する。他の技術は、図１９Ｂ、図１９Ｃ、及び、図１９Ｄに示されている。
【００７８】
様々な修正は、本発明の範囲を変えることなく本発明に行うことができる。上記の全ては、本発明の実施例に過ぎない。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、数多くの他の修正や変形が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、ミラー１４は、圧電駆動機構などの別の高速作動機構を用いて調節でき、ステッパ・モータを必要としない十分な同調範囲をもたらすことができるであろう。音声コイルはまた、ミラーを急速に位置付けするのに用いることができるであろう。従って、上記の開示は、限定することを意図しておらず、本発明の範囲は、添付の請求範囲により判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のリソグラフィ用レーザ・チャンバの断面を示す図である。
【図１Ａ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化を示す図である。
【図１Ｂ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化を示す図である。
【図１Ｃ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化を示す図である。
【図１Ｄ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化を示す図である。
【図１Ｅ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化を示す図である。
【図１Ｆ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化を示す図である。
【図２Ａ】様々なパルス繰返数における各レーザ・パルスの間に音により伝搬される距離を示す図である。
【図２Ｂ】温度による音速の変化を示す図である。
【図２Ｃ】パルス・モード作動の間の温度の振れを示すチャートである。
【図３】リソグラフィ用レーザの波長が制御される様子を示す図である。
【図４Ａ】レーザガス温度による波長シグマ及びトランジエントの変動を示す図である。
【図４Ｂ】レーザガス温度による波長シグマ及びトランジエントの変動を示す図である。
【図５Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図５Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図６Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図６Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図７Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図７Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図８Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図８Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数によるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図９Ａ】前記２つの異なる温度での波長トランジエント曲線対パルス繰返数曲線の比較図である。
【図９Ｂ】前記２つの異なる温度での波長トランジエント曲線対パルス繰返数曲線の比較図である。
【図１０Ａ】ビーム品質に及ぼす圧力波吸収装置の効果を実証する図である。
【図１０Ｂ】ビーム品質に及ぼす圧力波吸収装置の効果を実証する図である。
【図１１Ａ】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示す図である。
【図１１Ｂ】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示す図である。
【図１１Ｂ１】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示す図である。
【図１１Ｂ２】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示す図である。
【図１１Ｄ１】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示す図である。
【図１１Ｄ２】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示す図である。
【図１１Ｃ１】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１１Ｃ２】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１１Ｃ３】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１１Ｃ４】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１２】より高速及び精密な波長制御をもたらす提案技法を示す図である。
【図１２Ａ】より高速及び精密な波長制御をもたらす提案技法を示す図である。
【図１２Ｂ】より高速及び精密な波長制御をもたらす提案技法を示す図である。
【図１２Ｃ】波長制御アルゴリズムを説明するフロー・チャートを示す図である。
【図１２Ｄ】波長制御アルゴリズムを説明するフロー・チャートを示す図である。
【図１３】レーザ・チャンバに異なるレーザガス温度領域を作り出す熱交換器設計を示す図である。
【図１４】レーザ停止時間の間にレーザガスに高速で熱を供給する技法を示す図である。
【図１５Ａ】様々なガス温度におけるバースト運転の間の波長誤差を示す図である。
【図１５Ｂ】能動的チャープ制御の効果を示す図である。
【図１５Ｃ】制御アルゴリズムのフロー・チャートを示す図である。
【図１６】波長計の配置図である。
【図１６Ａ】波長計からのフォトダイオード・アレーのデータを示す図である。
【図１６Ｂ】波長計からのフォトダイオード・アレーのデータを示す図である。
【図１７】特定のミラー位置を特定することにより波長を制御する技法を示す図である。
【図１７Ａ】特定のミラー位置を特定することにより波長を制御する技法を示す図である。
【図１７Ｂ】ダイオード・レーザ８６の形態を示す図である。
【図１８】セグメント化された同調ミラーを持つＬＮＰを示す図である。
【図１９Ａ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図である。
【図１９Ｂ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図である。
【図１９Ｃ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図である。
【図１９Ｄ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図である。
【図２０】空間的に変化するフィンを使用する熱交換を示す図である。
【符号の説明】
３４  放電領域
３６Ａ、３６Ｂ  電極
３８  扇風機
４０  熱交換器
４４  陽極支持バー
４６  予備電離器ロッド
６０、６２、６４、６６、６８  バッフル
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｂ１】
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【図１１Ｂ２】
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【図１１Ｃ１】
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【図１１Ｃ２】
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【図１１Ｃ３】
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【図１１Ｃ４】
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【図１１Ｄ１】
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【図１１Ｄ２】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０】
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