TWI389409B - 用於兩腔室氣體放電雷射之雷射控制方法及裝置 - Google Patents

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Description

用於兩腔室氣體放電雷射之雷射控制方法及裝置 發明領域
本揭露的主要內容大體關於雷射系統且更特定地關於用於一兩腔室氣體放電雷射之一雷射控制系統。
 發明背景
第1圖是在先前技藝已知的一MOPA(主振盪器/功率放大器)雷射系統10之方塊圖之說明。該MOPA雷射系統10使用於例如積體電路印刷術之領域。在該MOPA雷射系統10之一個實施例中，一193nm紫外雷射束被提供在諸如日本Canon或Nikon設備或者荷蘭ASML設備提供之步進機或掃描儀之一光刻機/掃描儀2之輸入埠。該MOPA雷射系統10包括用於以諸如4,000Hz或更大的脈衝重複率控制該系統之脈衝能量與累積劑量能量輸出之一雷射能量控制系統4。該MOPA雷射系統10透過回授與前饋控制該脈衝與劑量能量提供了彼此相關的該兩個腔室中放電之非常精確的觸發。
該雷射系統4之主要元件通常安裝於該掃描儀2被安裝於其上之層/板5之下。然而，該MOPA雷射系統10包括一光束傳送單元6，其提供用於把該雷射光束送至掃描儀2之一輸入埠之一封閉式光束路徑。該光源包括將在下面更詳細地予以描述之例如一主振盪器11之一種子雷射產生器與例如一功率放大器12之一放大雷射器部分且該放大雷射器部分還可以是例如一功率環振盪器(“PRA”)之一振盪器，其也將在下面更詳細地予以描述。為了方便起見，整個申請案中該種子雷射器可被稱為一MO及該放大雷射器可被稱為一功率放大器或簡稱一PA，目的是涵蓋種子雷射器安排與放大雷射器安排之其它形式，諸如實際上是一振盪器(即一功率振盪器(“PO”))之功率環放大器(“PRA”)，且其等共同形成一MOPO，且除非有明確指出，要不然此等術語意圖被廣泛的定義。該光源還包括一脈衝展寬器22。
該主振盪器11與該功率放大器/功率振盪器12的每一個包括類似於單一腔室印刷術雷射系統之一放電腔室11A、12A。此等腔室11A、12A包含兩個電極、一雷射氣體、用於使空氣在該等電極與水冷式鰭片熱交換器之間循環之一切線。該主振盪器11產生被放大之一第一雷射光束14A，在一PA架構中藉由兩次經過該功率放大器12或者在一PO/PRA架構之情況下藉由在PO/PRA中振盪產生如第1圖中所示的一第二雷射光束14B。該主振盪器11包括藉由一輸出耦合器11C及一譜線減寬方塊11B形成之一諧振腔。該主振盪器11之增益介質產生於包含在該主振盪器放電腔室11A內之兩個細長電極之間。該功率放大器12基本上是一放電腔室12A且在較佳實施例中幾乎完全相同於在兩個電極之間提供一增益介質之該主振盪器放電腔室11A，但該功率放大器12可不具有諧振腔，與一PO/PRA不同。此MOPA雷射系統10架構允許該主振盪器11被設計及操作以最大化諸如波長穩定性與很窄頻寬之光束品質參數；其中該功率放大器12被設計與操作以最大化功率輸出。基於此原因，該MOPA雷射系統10表現出比單一腔室系統具有更高的品質與更高的功率雷射光源。
如上所述，該放大器部分可被組配，例如通過該放大器放電腔室之放電區之兩個光束通道或在包含該放大器放電腔室之該腔中的振盪，如第1圖中所示。該光束在包含該MO 11之LNP 11B與輸出耦合器11C(有30%的反射係數)之間的該主振盪器腔室11A之腔內振盪，且在其通過LNP 10C時被嚴重地譜線减寬。發自該輸出耦合器11C之一雷射光束之波長藉由一線中心分析模組7量測。該已譜線减寬的種子光束藉由在該MO波長處理方塊(MO WEB)24中的一鏡子被向下反射且經由該PA波長處理方塊(PA WEB)26以一角度稍有偏斜地(相對於電極方向)被水平反射到該放大器腔室12。該放大器之後端，一光束換向器28把該光束以與該電極方向成水平一致地反射回去以第二次通過該PA腔室12或在該PO/PRA腔室中振盪。發自該放電腔室12A之一雷射之頻寬藉由一光譜分析模組9量測，儘管該雷射之頻寬可替換為用一頻寬分析模組量測。
該雷射系統輸出光束脈衝14B從該PA/PO腔室12A傳到一光束分離器16。該光束分離器16把該功率放大器輸出光束14B之大約60%反射進由四個聚焦鏡20A、20B、20C及20D產生的一延遲路徑。光束14B之每一脈衝之40%已發送的部分成為一輸出光束脈衝14C之一對應的變寬脈衝之一第一峰。該輸出光束14C藉由光束分離器16被指引到把該反射的部分聚集到點22之鏡子20A。該光束接著展開且自鏡子20B反射，該鏡子20B把該展開光束轉換為一平行光且把其指引到再一次在點22處聚焦該光束之鏡子20C。此光束接著藉由像該鏡子20B一樣之鏡子20D把該展開光束改變成一平行光束且把其指引回到光束分離器16，其中該第一反射光之60%較佳地與該輸出光束14C中的此脈衝之該第一發送的部分一致地被反射以成為該雷射系統輸出光束脈衝中的一第二峰之大部分。該反射的光束之40%發送光束分離器16且準確的沿著在該變寬的脈衝中產生額外的小峰之該第一反射的光束之路徑。結果是該完成的輸出光束14C，其在脈衝長度上從20ns延伸到大約70ns。一光束傳送單元(BDU)傳送該輸出光束14C。該BDU可包括兩個波束指向鏡40A、40B，其中一個或兩個可被控制以為變化光束指向提供傾斜與偏移校正。
根據該先前技藝，第2圖是用於第1圖之該MOPA/MOPO雷射系統之一能量控制方塊圖50之一說明。第2圖說明了控制該MOPA雷射系統10之一電壓52之各種控制元件。該能量控制方塊圖50包括一靜態控制54，其提供期望實現一能量目標56之一基本確定的電壓(如果沒有其它需說明的影響)。一前饋方塊58基於一觸發間隔60提供了一電壓調節。觸發間隔60可用以計算影響“電壓輸入-能量輸出”關係之重複率、發射數目及工作週期。該電壓調節被計算為此等值之一函數。一能量伺服機62基於該先前發射之一已計算的電壓誤差調整電壓輸入52。一抖動取消66調整電壓以消除由一時間抖動68造成的能量改變。最後，一能量抖動70提供加到該電壓輸入52之一週期性信號，其用以估計電壓對MO能量、輸出能量及MOPA時間之影響。此五個電壓信號加到一起以產生該電壓輸入52。當該雷射器發射時，能量72被量測。該能量目標被從該量測的能量中減去以產生能量誤差信號74，該能量誤差信號74由dV/dE(電壓關於能量的導數之雷射估計76)縮放。產生的電壓誤差64被用以驅動以最小化能量誤差、劑量誤差、能量西格瑪或其等一些組合之方式調整一些電壓信號之適應演算法78。
第1圖中顯示的該MOPA雷射系統10是該單一腔室系統之改進，其提供了比該單一腔室系統之更大的光束控制、光束功率及穩定性。然而，解決該系統之音調干擾及進一步的銳化時間與能量控制可顯著的改進操作。
 發明概要
本揭露標地之實施例之一些層面提供了用於控制一雷射系統之一系統及方法，簡單來說，在架構上，該系統之一個可能實施例之層面尤其可如下予以實施。該系統包含一振盪器氣體腔室及一放大器氣體腔室。一第一電壓輸入被可操作地連接以傳送電脈衝到該振盪器氣體腔室內的一第一對電極與該放大器氣體腔室內的一第二對電極。該等氣體腔室之一輸出是由一梯形視窗計算的一能量劑量。一控制電路連接到該第一電壓輸入用於修改該第一電壓輸入。一回授控制迴路把該等氣體腔室之一輸出傳到用於修改該第一電壓輸入的控制電路。
該揭露標地之一些層面還可被看作提供用於控制一雷射系統之方法。在這點上，其中這樣的一方法之一個實施例尤其可被總結為以下步驟：把一第一電壓輸入可操作地以電脈衝之形式傳送到一振盪器氣體腔室內的一第一對電極與一放大器氣體腔室內的一第二對電極；透過一梯形視窗計算該等氣體腔室之一輸出之一能量劑量；透過一控制電路修改該第一電壓輸入；及透過一回授控制迴路把該等氣體腔室之一輸出傳到該控制電路以修改該第一電壓輸入。
本揭露標地之其它系統、方法、特徵及優點對於一個熟於此技藝者一經察看下面的圖式與詳細描述後將是或將變得明顯。目的是所有這樣的其它系統、方法、特徵及優點被包括在此描述內、在該揭露標地之範圍內且受所附的申請專利範圍保護。
圖式簡單說明
本發明之很多層面結合下面的圖式可被更好的理解。該等圖式中的元件不一定按比例繪製，而重點放在清楚地說明該揭露標地之原理。而且，在該等圖式中，相同的參考數字指示全部幾個視圖中相同部分。
第1圖是一MOPA/MOPRA雷射系統之一方塊圖之說明。
第2圖是用於第1圖之該MOPA/MOPRA雷射系統之一能量控制方塊圖之說明。
第3圖根據本揭露標地之一第一示範性實施例，是表示不同的重複率之梯形視窗之曲線圖之說明。
第4圖根據本揭露標地之一第一示範性實施例，是用於第3圖中說明的該等視窗之劑量運算器之頻率響應之曲線圖之說明。
第5圖根據本揭露標地之一第一示範性實施例，是用於第1圖之MOPA/MOPRA雷射系統之一能量控制方塊圖之說明。
第6圖根據本揭露標地之該第一示範性實施例，是說明提供第5圖之雷射控制系統之一方法之流程圖。
 較佳實施例之詳細說明
本揭露標地之元件基於以下認知：儘管方形視窗已在以前使用以用於能量劑量計算，但一些優點可藉由採用變化形狀之視窗而被實現。根據本揭露標地的一第一示範性實施例，第3圖是表示變化的重複率之梯形窗之曲線圖之說明。根據本揭露標地的第一示範性實施例之層面，第4圖是用於第3圖中說明的視窗之劑量運算器之頻率響應曲線圖之說明。要注意儘管有隨著變化的視窗寬度而變化的一組零，對於所有視窗在20%及40%的取樣率下有清楚的零存在。此等零對應5個脈衝移動平均之零。可顯示一梯形視窗是一具有等於該視窗大小、小於後緣的矩形視窗與一5個脈衝矩形視窗的卷積。
根據本揭露標地的一第一示範性實施例，第5圖是用於第1圖之該MOPA/MOPRA雷射系統10之一能量控制方塊圖150之說明。第5圖說明了控制該MOPA/MOPARA雷射系統10之一電壓輸入152之各種控制元件。該能量控制方塊圖150包括一靜態控制154，其提供期望實現一能量目標156之一基本確定的電壓(如果沒有其它需說明的影響)。該靜態控制154之一目標之一部分是使該能量控制器回應該能量目標156中的變化。如果一使用者調整一能量目標，用於該第一發射之該第一電壓輸入152應當被估計以滿足該新的能量設定點。該靜態控制154可提供下面的電壓信號：
其中Eref 被大致設定成該雷射系統10之一標稱能量及Vref 是以Eref 發射該雷射大約所需的電壓。
前饋方塊158基於一觸發間隔160提供了一電壓調整。觸發間隔160被用以估計影響“電壓輸入-能量輸出”關係之重複率、發射數目及工作週期。用於該觸發間隔160之該電壓調節被計算為此等值之一函數。更特定地，由該前饋方塊158提供之電壓信號可由V=f 0 (D)+f 1 (R,n)給定，其中D是工作週期，R是該重複率及n是該發射數目。要注意該前饋電壓具有兩項。一項f 0 依賴於工作週期及/或叢發間隔，及另一項f 1 依賴於發射數目與重複率。按照設計，f 1 在每一叢發之第一發射時恆為零。因此，f 0 獨自確定用於該叢發之第一發射之前饋電壓。此項的目的是調整雷射在效能上的改變，其一般在整個叢發中持續。該f 1 項描述任何暫態形狀。此定律假定工作週期或叢間間隔效應對於在一叢發中的所有發射，只移動能量對發射數目向上地或向下地改變等量。該能量暫態之形狀被假定只取決於重複率。該f 1 (R,n)函數補償該能量暫態之形狀。
該f 1 (R,n)函數與重複率和發射數目的關係以一表被保持。一簡單積分器被用以適應區(bins)。以前，該等區被初始化為零，在該雷射控制正確地以該重複率反轉該暫態前需要好幾個叢發。替代用零初始化此等區，前饋區可利用在頻率上最接近的被訓練區之值被初始化。利用接近於該能量暫態之形狀之正確值之一值初始化該等區，允許該雷射控制更快且具有更大準確性以該重複率反轉該暫態。
一能量伺服機162基於該相同叢發內的先前的發射之一已計算的電壓誤差164調整該電壓輸入152。來自該能量伺服機162之該調整可在至少一對不同模組中被計算。首先，IISquared回授是熟於此技藝者已知的一回授定律。此回授定律回授一正比於該電壓誤差之積分(積分增益)的電壓和另一正比於該電壓誤差積分二次(I平方增益)之電壓。好幾組增益被提供：軟；硬；及MO。當目的是最小化發射的能量誤差時，軟增益被用在可操作模式中。軟增益被選擇以最小化能量誤差。硬增益用在劑量與西格瑪模式中。硬增益目的是最小化劑量(能量誤差之積分)且往往比軟增益大。該MO增益被用在MO能量控制模式中且目的也是最小化能量誤差。
IISquared回授的另一可選擇方式是劑量回授。和具有硬增益之IISquared控制器一樣，劑量回授控制器目的是最小化劑量。然而，其利用透過非矩形劑量視窗(例如梯形劑量視窗)提供較好性能之一控制定律。劑量回授受一尺寸參數與一增益向量控制。該劑量回授控制器只可用在劑量與西格瑪模式中且可應用一線形二次調節器最小化能量劑量與該能量誤差172之平方和。利用該線性二次調節器代替100%積分回授已經在測試中顯示可降低能量劑量誤差大約25%。
如第5圖中所示，該雷射系統4之結果是經由一靜態增益把該電壓輸入152轉變為能量(由能量量測172估計)。此外，有一組干擾加到該能量信號。因此該系統之狀態可等同於干擾動態與劑量運算器。該能量伺服機162可被導向去提供響應於該劑量運算器之行為之電壓調節。該能量劑量回授可以一狀態回授向量K與一表徵該劑量運算器之狀態之向量xd的內積而被計算。
Vdose=-K xd
其中K作為最小化該能量誤差之平方與該能量劑量誤差之平方之一加權和之一線性二次調節器之一解被計算。
一抖動取消166調節電壓以消除由一時間抖動168造成的能量改變。此消除之一副產物是估計在一固定能量下電壓關於MOPA/MOPRA時間之導數，用以計算MopaOPpoint180(該MOPA雷射系統之操作點u，其在一不變能量下被定義為：u=1/E*dV/dt，其中E是一雷射能量，V是電壓及t是MOPA時間，在該MO與PA腔室之間的發射時間之差。)之一值。對於時間控制之某些層面，時間對能量曲線之局部斜率是需要的。此資訊藉由把一抖動信號施加到該MO與PA整流器觸發器要求的不同時間而獲得。因為時間耦合到能量，此抖動信號產生在能量上的一匹配抖動。抖動取消演算法適應性地找到一電壓信號，其當用在該雷射器中時，準確地消除了由該時間抖動信號產生的在能量上的抖動。因此，該時間抖動不再出現在該能量信號中，且因此對能量西格瑪或能量劑量沒有影響。
該取消演算法之一副產物是在一固定能量下電壓關於時間的導數。此副產物是時間抖動被用來確認在第一位置之斜率資訊。在用於氣體控制之該雷射控制系統中使用的一參數dMpopdMopa(MopaOpPoint關於MO與PA腔室發射時間之間的差之導數)可被用以使該抖動取消幾乎馬上回應MOPA時間之變化(MO與PA腔室發射時間之差)。如果該參數被取消(off)，在MOPA/MOPRA時間上的一“大”變化，MopaOpPoint 180(“Mpop”)將跳到一新值且那麽接著下一個幾千次發射，將移到一不同的值。在當該MopaOpPoint 180估計正收斂的期間，該等時間抖動信號之一些將滲濾為能量。如果上述的氣體控制參數被正確地設定，在MOPA/MOPRA時間上的一“大”(1-2ns)變化，一MopaOpPoint 180應當跳到一新值且接著以很少飄移地保持在該新值。
如所示，關於第4圖，採用梯形視窗，對於所有視窗在取樣率的20%到40%有出現清楚的零(其中該梯形視窗之前緣與後緣是5個脈衝)。一抖動之振幅通常被設定得低以降低該能量抖動，但該低振幅延遲了該能量劑量對電壓估計之導數之計算。如果該抖動移動到該等梯形視窗之一個之零之下，該振幅可增大而具有減小的負面影響。
Mpop補償182調整該電壓輸入152以補償MOPA時間變化。此調節主要是穩定能量於一DtMopaTarget超過大約1納秒之變化。如果一雷射器與頻寬控制致能(ASC)一起運作且當前遠離諧振運作以保持頻寬不變，該控制系統降低MO與PA觸發器之間的延遲。這時MopaOpPoint將是一低、負值，因為DtMopaTarget是若干納秒低於最高效率之值。接著，該掃描儀2把重複率轉換為依賴於一頻寬諧振之一個重複率。頻寬上升且該頻寬控制器提升DtMopaTarget若干納秒以補償。這使該雷射好幾奈秒更靠近最高效率及能量以一步階方式提高。能量改變之步驟將影響能量劑量直到該能量伺服器有一補償機會。
與此同時，MopaOpPoint補償182減輕此影響。利用被用以調整用於Mopa時間變化之抖動取消之相同值dMpopDMopa，計算將需要的隨一給定Mopa時間變化而變化之電壓量是可能的。當Mopa時間變化得很快時，該MopaOpPoint補償182可預測還需要什麽電壓變化且提供一適當的電壓信號到該電壓輸入152而無需任何等待一能量誤差174出現。該MopaOpPoint補償182可被描述為：
V=Eu2 /2k
其中E是該雷射能量，u是MopaOpPoint，及k是dMpopDMopa或MopaOpPoint關於Mopa時間(在該MO與PA腔室之間的發射時間之差)之導數。
一干擾預測184基於電壓誤差之一預測調整該電壓輸入152，假定影響能量之干擾是一DC偏移加上一些音調。該等音調在該MO及PA/PO風機轉速之倍數之頻率。此預測的電壓誤差被從該電壓輸入152中減去，從而消除由於DC偏移或風機葉片通過造成的影響。
最後，一能量抖動170提供加到到該電壓輸入152之一週期信號，用以計算電壓對MO能量、輸出能量及MOPA時間上之影響。來自該能量抖動170之該週期信號是n個發射長且可由此方程式描述：
V[k]=Acos(2πnd k/n)　k=0,...,n-1
其中A是抖動振幅及nd 是該抖動之一完整週期內的餘弦週期之數目。
該抖動信號在每一叢發中開始時被延遲一固定個數之發射。該延遲被提供使得該抖動未能與叢發影響之開始結合而把該雷射器4推出規格之外。為了防止在或接近該抖動頻率之其它信號干擾導數估計，該抖動信號之相位可被隨機化，隨機化藉由隨機以上方程式中的值k以開始該抖動而被執行。對於第3圖中顯示的該等視窗，該抖動頻率是該重複率之五分之一(每一梯形視窗提前與落後5個發射)。此是利用梯形視窗以計算劑量之雷射器之關鍵頻率。對於具有四個脈衝前緣和後緣之視窗來說，該重複率之20%位於該劑量運算器之一零內。因此，以此頻率之抖動將對劑量沒有影響。
此等電壓信號被加在一起以產生該電壓輸入152。當該雷射器發射時，該能量被量測172。該能量目標被從該量測的能量中減去以產生一能量誤差信號174，能量誤差信號174由dV/dE(電壓關於能量之導數的雷射估計176)縮放。產生的電壓誤差164被用以驅動以最小化能量誤差、劑量誤差或能量西格瑪或其等組合之一方式調整一些電壓信號之適應演算法178。
根據該揭露標地之該第一個示範性實施例，第6圖是說明提供第5圖之該雷射控制系統150之一方法之流程圖200。應當注意流程圖中的任何流程描述或方塊應當被理解為表示包括用於實施在該流程中之特定邏輯功能之一個或多個指令之模組、程式片段、部分碼或步驟，且替代的實施態樣是包括在本揭露標地的範圍內，其中功能可違反所顯示的或討論的順序執行，依據相關功能其包括實質上現在所顯示的順序或相反的順序，其將為適度熟於該揭露標地之技藝者了解。
現在該第一示範性實施例之三個可選擇例將關於第6圖予以各自地描述。
在一第一可選擇例中，如方塊202所示，一第一電壓輸入被可操作地以電脈衝形式傳送到一振盪器氣體腔室內的一第一對電極與一放大器氣體腔室內的一第二對電極。該等氣體腔室之輸出之一能量劑量透過一梯形視窗被計算(方塊204)。該第一電壓輸入透過一控制電路調整，其中一劑量運算器之頻率響應具有至少一個零(方塊206)。一能量抖動與一時間抖動之至少一個在該等零之一個之下初始化(方塊208)。該等氣體腔室之一輸出透過一回授控制迴路被傳遞到該控制電路以調整該第一電壓輸入(方塊210)。
在第二可選擇例中，如方塊202所示，一第一電壓輸入被可操作地以電脈衝之形式傳送到一氣體腔室內的一第一對電極與一放大器氣體腔室內的一第二對電極。該等氣體腔室之一輸出之一能量劑量透過一梯形視窗被計算(方塊204)。該第一電壓輸入透過一控制電路調整，其中該控制電路根據V=Eu2 /2k調整該第一電壓輸入，其中E是一雷射能量、u是一MopaOpPoint及k是MopaOpPoint關於該等氣體腔室之間的發射時間之差之導數。此可選擇例未使用方塊208。該等氣體腔室之一輸出透過一回授控制迴路被傳遞到該控制電路以調整該第一電壓輸入(方塊210)。
在第三可選例中，如方塊202所示，一第一電壓輸入被可操作地以電脈衝形式傳送到一振盪器氣體腔室內的一第一對電極與一放大器氣體腔室內的一第二對電極。該等氣體腔室之一輸出之一能量劑量透過一梯形視窗被計算(方塊204)。該第一電壓輸入透過一控制電路按照Vdose =-K xd計算之一能量劑量回授加到該第一電壓輸入而被調整，其中K是一狀態回授向量，其被估計為最小化一能量誤差之平方與一能量劑量誤差之平方之加權和之一線性二次調解器之一解，且xd是表徵一劑量運算器之一狀態之一向量(方塊206)。此可選擇例未使用方塊208。該等氣體腔室之一輸出透過一回授控制迴路被輸出被傳遞到該控制電路以調整該第一電壓輸入(方塊210)。
應當強調的是，該揭露標地之以上描述的實施例，尤其是任何“較佳”實施例，只是實施態樣之可能範例且只是為了對本發明之原理之清楚了解而提出。可對本發明之以上描述的實施例做很多改變與修改而實質上不脫離本發明之精神與原理。所有這樣的改變與修改意圖被包括在該揭露與該揭露標地之範圍內且受下面的專利申請範圍保護。
2．．．光刻機/掃描儀
4．．．雷射能量控制系統、雷射系統
5．．．層/板
6．．．光束傳送單元
7．．．線中心分析模組
9．．．光譜分析模組
10．．．MOPA雷射系統、MOPA/MOPRA雷射系統、雷射系統
11．．．主振盪器、MO
11A．．．放電腔室、主振盪器腔室
11B．．．譜線減寬方塊
11C．．．輸出耦合器
12．．．功率放大器/功率振盪器
12A．．．放電腔室、放大器腔室、PA腔室、PA/PO腔室
14A．．．第一雷射光束
14B．．．第二雷射光束、雷射系統輸出光束脈衝、功率放大器輸出光束
14C．．．輸出光束脈衝、輸出光束
16．．．光束分離器
20A、20B、20C、20D．．．聚焦鏡
22．．．脈衝展寬器、點
24．．．MO波長處理方塊(MO WEB)
26．．．PA波長處理方塊(PA WEB)
28．．．光束換向器
40A、40B．．．波束指向鏡
50．．．能量控制方塊圖
52．．．電壓、電壓輸入
72．．．能量
74．．．能量誤差信號
150．．．能量控制方塊圖、雷射控制系統
152．．．電壓輸入
54、154．．．靜態控制
56、156．．．能量目標
58、158．．．前饋方塊
60、160．．．觸發間隔
62、162．．．能量伺服機
64、164．．．電壓誤差
66、166．．．抖動取消
68、168．．．時間抖動
70、170．．．能量抖動
172．．．能量量測、能量誤差
174．．．能量誤差信號
76、176．．．雷射估計
78、178．．．適應演算法
180．．．MopaOpPoint(MOPA操作點)
182．．．MopaOpPoint補償、Mpop補償
184．．．干擾預測
200．．．流程圖
202、204、206、208、210．．．方塊
第1圖是一MOPA/MOPRA雷射系統之一方塊圖之說明。
第2圖是用於第1圖之該MOPA/MOPRA雷射系統之一能量控制方塊圖之說明。
第3圖根據本揭露標地之一第一示範性實施例，是表示不同的重複率之梯形視窗之曲線圖之說明。
第4圖根據本揭露標地之一第一示範性實施例，是用於第3圖中說明的該等視窗之劑量運算器之頻率響應之曲線圖之說明。
第5圖根據本揭露標地之一第一示範性實施例，是用於第1圖之MOPA/MOPRA雷射系統之一能量控制方塊圖之說明。
第6圖根據本揭露標地之該第一示範性實施例，是說明提供第5圖之雷射控制系統之一方法之流程圖。
2．．．光刻機/掃描儀
4．．．雷射能量控制系統、雷射系統
5．．．層/板
6．．．光束傳送單元
7．．．線中心分析模組
9．．．光譜分析模組
10．．．MOPA雷射系統、MOPA/MOPRA雷射系統、雷射系統
11．．．主振盪器、MO
11A．．．放電腔室、主振盪器腔室
11B．．．譜線減寬方塊
11C．．．輸出耦合器
12．．．功率放大器/功率振盪器
12A．．．放電腔室、放大器腔室、PA腔室、PA/PO腔室
14A．．．第一雷射光束
14B．．．第二雷射光束、雷射系統輸出光束脈衝、功率放大器輸出光束
14C．．．輸出光束脈衝、輸出光束
16．．．光束分離器
20A、20B、20C、20D．．．聚焦鏡
22．．．脈衝展寬器、點
24．．．MO波長處理方塊(MO WEB)
26．．．PA波長處理方塊(PA WEB)
28．．．光束換向器
40A、40B．．．波束指向鏡

Claims (27)

  1. 一種雷射控制系統，其包含：一振盪器氣體腔室；一放大器氣體腔室；一第一電壓輸入，其被可操作地連接以傳送電脈衝到該振盪器氣體腔室內的一第一對電極與該放大器氣體腔室內的一第二對電極；該等氣體腔室之一輸出是透過一梯形視窗計算的一能量劑量；連接到該第一電壓輸入之用於調整該第一電壓輸入之一控制電路，其中一劑量運算器的一頻率響應具有至少一個零；被安排以在該等零之一個下初始化之一能量抖動與一時間抖動之至少一個；及把該等氣體腔室之一輸出傳到用於調整該第一電壓輸入之該控制電路之一回授控制迴路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射控制系統，其中該控制電路根據方程式V=Eu2 /2k調整該第一電壓輸入，其中E是一雷射能量、u是一MopaOpPoint及k是MopaOpPoint關於該等氣體腔室之間的發射時間之差之導數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雷射控制系統，其中一能量抖動與一時間抖動之該至少一個進一步包含在該等零之一個下初始化之一能量抖動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之雷射控制系統，其中來自該能量抖動之一週期性信號是n個發射長、具有一振幅A且滿足V[k]=Acos(2πnd k/n)，其中k等於0到n-1且nd 是該抖動之一個完整週期內的餘弦週期之數目。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雷射控制系統，其中一能量抖動與一時間抖動之該至少一個一時間抖動被安排以在該等零之一個下初始化。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之雷射控制系統，其中該控制電路進一步包含按照Vdose =-K xd計算之一能量劑量回授電路，其中K計算為最小化該能量誤差之平方與該能量劑量誤差之平方之一加權和之一線性二次調解器之一解之一狀態回授向量，且xd是表徵一劑量運算器之一狀態之一向量。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之雷射控制系統，其中該控制電路進一步包含能量暫態之一函數，其中多個重複率區被初始化為一非零值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之雷射控制系統，其中該等重複率區被初始化為具有一相似重複率之被訓練區之值。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之雷射系統，其中該控制電路進一步包含回授近似一劑量運算器之一濾波器之狀態之一線性二次調節器。
  10. 一種雷射控制系統，其包含：一振盪器氣體腔室；一放大器氣體腔室；一第一電壓輸入，其被可操作地連接以傳送電脈衝到該振盪器氣體腔室內的一第一對電極與該放大器氣體腔室內的一第二對電極；該等氣體腔室之一輸出是透過一梯形視窗計算的一能量劑量；連接到該第一電壓輸入之用於調整該第一電壓輸入之一控制電路，其中該控制電路根據方程式V=Eu2 /2k調整該第一電壓輸入，其中E是一雷射能量、u是一MopaOpPoint及k是MopaOpPoint關於該等氣體腔室之間的發射時間之差之導數；及把該等氣體腔室之一輸出傳到用於調整該第一電壓輸入之該控制電路之一回授控制迴路。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之雷射控制系統，其中該第一電壓輸入進一步包含自一能量目標計算之一輸入，其中Eref 被大致設定成該雷射系統之一標稱能量，且Vref 是以Eref 發射該雷射所需的大概電壓。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之雷射控制系統，其中一劑量運算器之一頻率響應具有至少一個零，且該控制電路進一步包含在該等零之一個下初始化的一能量抖動。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之雷射控制系統，其中來自該能量抖動之一週期性信號是n個發射長、具有一振幅A且滿足V[k]=Acos(2πnd k/n)，其中k為0到n-1且nd 為該抖動之一個完整週期內的餘弦週期之數目。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之雷射控制系統，其中一劑量運算器之一頻率響應具有至少一個零，且一時間抖動被組配以在該等零之一個下初始化。
  15. 如申請專利範圍第10項所所述之雷射控制系統，其中該控制電路進一步包含按照Vdose =-K xd計算的一能量劑量回授電路，其中K是最小化該能量誤差之平方與該能量劑量誤差之平方之加權和之一線性二次調節器之一解而計算的一狀態回授向量，且xd是表徵一能量算子之一狀態之一向量。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之雷射控制系統，其中該控制電路進一步包含能量暫態之一函數，其中多個重複率區被初始化為一非零值。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之雷射控制系統，其中該等重複率區被初始化為具有一相似重複率之被訓練區之值。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之雷射控制系統，其中該控制電路進一步包含一線性二次調節器以回授近似一劑量運算器之一濾波器之一狀態。
  19. 一種雷射控制系統，其包含：一振盪器氣體腔室；一放大器氣體腔室；一第一電壓輸入，其被可操作地連接以傳送電脈衝到該振盪器氣體腔室內的一第一對電極與該放大器氣體腔室內的一第二對電極；該等氣體腔室之一輸出是透過一梯形視窗計算的一能量劑量；連接到該第一電壓輸入以用於調整該第一電壓輸入之一控制電路，該控制電路進一步包含按照Vdose=-K xd計算的一能量劑量回授電路，其中K是最小化該能量誤差之平方與該能量劑量誤差之平方之加權和之一線性二次調節器之一解而計算的一狀態回授向量，且xd是表徵一能量算子之一狀態之一向量；及把該等氣體腔室之一輸出傳到用於調整該第一電壓輸入之該控制電路之一回授控制迴路。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之雷射控制系統，其中該控制電路根據方程式V=Eu2 /2k調整該第一電壓輸入，其中E是一雷射能量、u是一MopaOpPoint及k是MopaOpPoint關於該等氣體腔室之間的發射時間之差之導數。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之雷射控制系統，其中一劑量運算器之一頻率響應具有至少一個零，且該控制電路進一步包含在該等零之一個下初始化之一能量抖動。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之雷射控制系統，其中來自該能量抖動之一週期性信號是n個發射長、具有振幅A且滿足V[k]=Acos(2πnd k/n)，其中k為0到n-1，且nd 是該抖動之一完整週期內的餘弦週期之數目。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之雷射控制系統，其中一劑量運算器之一頻率響應具有至少一個零，且一時間抖動被組配以在該等零之一個下初始化。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之雷射控制系統，其中該第一電壓輸入進一步包含由一能量目標計算之一輸入V=，其中Eref 被大致設定成該雷射系統之一標稱能量且Vref 是以Eref 發射該雷射所需的大概能量。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之雷射控制系統進一步包含能量暫態之一函數，其中多個重複率區被初始化為一非零值。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之雷射控制系統，其中該重複率區被初始化為具有一相似重複率之被訓練區之值。
  27. 如申請專利範圍第19項所述之雷射控制系統，其中該控制電路進一步包含該線性二次調節器以回授近似該劑量運算器之一濾波器之一狀態。
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