Узкополосный эксимерный лазер на фториде криптона (krf) для промышленного применения, имеющий высокую надежность и модульную конструкцию

Узкополосный эксимерный лазер на фториде криптона (krf) для промышленного применения, имеющий высокую надежность и модульную конструкцию

Реферат

 

Изобретение относится к лазерной технике, а именно - к лазерам, используемым для долговременной круглосуточной работы при производстве интегральных микросхем способом литографии. Усовершенствования заключаются в наличии в нем одиночной трубки устройства предварительной ионизации, расположенной на входе. В рабочей среде понижена концентрация фтора. Опорной планке анода придается форма, уменьшающая силы аэродинамического противодействия, воздействующие на подшипники вентилятора. Имеется видоизмененная система импульсной силовой цепи с более коротким временем нарастания импульса. Выходной ответвитель излучения имеет существенно увеличенный коэффициент отражения. Модуль сужения линии излучения содержит расширитель пучка и более точное устройство измерения длины волны. Устройство компьютерного управления лазером работает по программе с усовершенствованным алгоритмом управления энергией импульса. Технический результат изобретения: лазер имеет высокую надежность и обеспечивает генерацию лазерных импульсов энергией 10 мДж с частотой 1000 Гц при ширине спектра излучения 0,6 пм или менее. 14 з. п. ф-лы, 12 ил.

Эта заявка на изобретение является частичным продолжением заявок на изобретение под номерами: 09/034870 "Управление энергией импульса эксимерного лазера" ("Pulse Energy Control for Excimer Laser") с датой подачи 04 марта 1998 г.; 08/995832 "Эксимерный лазер, имеющий импульсный источник питания с точной цифровой регулировкой" ("Excimer Laser Having Pulse Power Supply with Fine Digital Regulation") с датой подачи 22 декабря 1997 г.; 08/842305 "Очень узкополосный лазер на фториде криптона (KrF)" ("Very Narrow-band KrF Laser") с датой подачи 23 апреля 1997 г. и 08/625500 "Недорогое устройство предварительной ионизации коронного разряда для лазера" ("Low Cost Corona Preionizer for a Laser") с датой подачи 29 марта 1996 г., все из которых включены сюда путем ссылки. Это изобретение относится к лазерам, в частности к узкополосным эксимерным лазерам на KrF.

Описание уровня техники В настоящее время эксимерные лазеры на фториде криптона (KrF) становятся наиболее широко используемым источником света для производства интегральных схем способом литографии. На Фиг.1 и 2 изображен типовой эксимерный лазер на фториде криптона (KrF), известный из уровня техники, используемый при производстве интегральных схем. На Фиг.3 показано поперечное сечение рабочей камеры этого лазера, известного из уровня техники. Импульсный силовой модуль 2, питание которого осуществляют от высоковольтного источника 3 питания, подает электрические импульсы на электроды 6, расположенные в разрядной камере 8. Электроды имеют длину приблизительно 71 см (28 дюймов) и находятся на расстоянии около 1,5 см (3/5 дюйма) один от другого. Лазеры для литографии обычно работают с высокой импульсной частотой, равной приблизительно 1000 Гц. По этой причине необходимо осуществлять циркуляцию находящегося в лазере активного газа (состоящего приблизительно из 0,1% фтора, 1,3% криптона, а остальным является неон, действующий в качестве буферного газа) через пространство между электродами. Это осуществляют посредством вентилятора 10, расположенного в разрядной камере лазера и осуществляющего обдув по касательной. Находящиеся в лазере газы охлаждают посредством теплообменника 11, также расположенного в рабочей камере, и охлаждающей пластины 13, установленной на внешней стороне камеры. Вода для охлаждения охлаждающей пластины 13 и теплообменника 11 поступает во входное отверстие 40 для воды и выходит через выходное отверстие 42 для воды, показанные на Фиг.3. Естественную ширину спектра излучения лазера на фториде криптона (KrF) сужают посредством модуля 18 сужения линии излучения. Системы промышленных эксимерных лазеров обычно содержат в себе несколько модулей, которые могут быть быстро заменены без нарушения остальной части системы. Основные модули показаны на Фиг.2 и включают в себя: рабочую камеру 8 лазера, импульсный силовой модуль 2, выходной ответвитель 16 излучения, модуль 18 сужения линии излучения, устройство 20 измерения длины волны, блок 22 компьютерного управления.

Для уменьшения времени простоя лазера при осуществлении обслуживания эти модули сконструированы в виде отдельных блоков таким образом, что может быть выполнена их быстрая замена. Электроды 6 состоят из катода 6А и анода 6Б. В этом варианте осуществления из известного уровня техники анод 6Б поддерживают посредством опорной планки 44 анода, которая имеет длину приблизительно 71 см (28 дюймов) и показана на поперечном сечении из Фиг.3. На этом виде поток протекает в направлении по часовой стрелке. Один угол и один край опорной планки 44 анода служат в качестве направляющего устройства, заставляя воздух от вентилятора 10 проходить между электродами 6А и 6Б. Остальные направляющие устройства в этом лазере из известного уровня техники обозначены позициями 46, 48 и 50. Перфорированная пластина 52 для рециркуляции потока обеспечивает заземление анода 6Б на камеру 8. Перфорированная пластина снабжена большими отверстиями (на Фиг.3 не показаны), которые расположены на пути потока находящегося в лазере газа таким образом, что пластина, по существу, не оказывает воздействия на поток газа. Перед каждым импульсом осуществляют зарядку конденсаторов 54, обеспечивающих разряд между электродами, посредством импульсного силового модуля 2. При повышении напряжения на конденсаторе 54 посредством двух устройств 56 предварительной ионизации создают сильное электрическое поле, которое приводит к образованию между электродами 6А и 6Б ионного поля, а когда заряд на конденсаторах достигает величины приблизительно 16000 вольт, между электродами возникает разряд, создающий импульс эксимерного лазера. После каждого импульса поток газа, созданный вентилятором 10, достаточен для своевременного обеспечения подачи находящегося в лазере свежего газа между электродами для обеспечения следующего импульса, который происходит через 1,0 миллисекунды после этого.

Работу разрядной камеры осуществляют при давлении приблизительно три атмосферы. Эти лазеры работают в импульсном режиме с высокими частотами повторения импульсов, например 1000 Гц. Энергия импульса равна приблизительно 10 мДж.

При длинах волн менее 300 нм существует лишь малое количество оптических материалов, пригодных для создания линзы устройства с шаговым перемещением, используемого для производства микросхем способом литографии. Наиболее широко используемым материалом является плавленый кварц. Для линзы устройства с шаговым перемещением, состоящей целиком из плавленого кварца, отсутствует возможность коррекции хроматических аберраций. Эксимерный лазер на фториде криптона (KrF) имеет естественную ширину спектра излучения, равную приблизительно 300 пм (пикометрам, =10^-12 м) (полная ширина на половине максимального значения). Для содержащей преломляющую линзу (с числовой апертурой NA>0,5) системы как с шаговым перемещением, так и сканирующей, эта ширина спектра излучения должна быть уменьшена до величины менее 1 пм во избежание хроматических аберраций. Серийно выпускаемые лазерные системы из известного уровня техники могут создавать пучки лазера на фториде криптона (KrF) при номинальной длине волны, равной приблизительно 248 нм, с шириной спектра излучения, равной приблизительно 0,8 пм (0,0008 нм). Стабильность длины волны лучших выпускаемых промышленностью лазеров равна приблизительно 0,25 пм. При этих параметрах изготовители устройств шагового перемещения могут создавать оборудование с шаговым перемещением, обеспечивающее для интегральных схем разрешение, равное приблизительно 0,3 микрона.

Для лазеров с электрическим разрядом, таких как эксимерные лазеры, необходимы высоковольтные источники питания. На Фиг.4 показана типовая упрощенная электрическая схема эксимерного лазера из известного уровня техники. Электрическая схема содержит в себе схему электромагнитного переключателя и источник питания для схемы электромагнитного переключателя. На Фиг.2 и 4 изображены блоки, представляющие собой источник питания для лазера напряжением 1 кВ из известного уровня техники, которые обозначены цифрой 3. Источник питания из известного уровня техники изображен более подробно на Фиг.5А. В типовой лазерной системе из известного уровня техники источник 2 питания создает высоковольтные импульсы напряжением приблизительно 600 вольт и длительностью приблизительно 0,2 миллисекунды на частоте, например, 1000 Гц. Показанная на Фиг. 4 схема электромагнитного переключателя осуществляет компрессию и усиление этих импульсов для создания электрических разрядов между электродами, что показано на Фиг.4. Эти разрядные импульсы на концах электродов обычно имеют напряжение приблизительно 16000 вольт и длительность приблизительно 70 нс.

Поддержание постоянного напряжения на выходе источника питания при работе лазера в непрерывном режиме с конкретной частотой следования импульсов, равной, например, 1000 Гц, является сложной задачей для поставщиков лазеров. Эта задача становится намного более сложной при использовании лазера в режиме генерации пачек импульсов. Типичным режимом генерации пачек импульсов является такой режим, при котором требуется, чтобы в течение длительности пачек импульсов лазер осуществлял генерацию пачек импульсов из, приблизительно, 110 импульсов с частотой 1000 кГц, причем пачки импульсов отделены одна от другой "временем простоя" от долей секунды до нескольких секунд. При работе в непрерывном режиме для поддержания относительно постоянной энергии выходного импульса колебания величины выходного напряжения не превышают приблизительно 0,6% (приблизительно от 3 до 3,5 вольт). При работе в режиме генерации пачек импульсов эти колебания в течение нескольких первых импульсов (до, приблизительно, 40 импульсов) равны приблизительно 2,5% (приблизительно от 12 до 15 вольт), а управление изменением энергии импульса не является столь же точным.

В типовом эксимерном лазере, предназначенном для литографии, система управления с обратной связью выполняет измерение выходной энергии лазерного излучения для каждого импульса, определяет степень отклонения от требуемой энергии импульса, а затем посылает сигнал в контроллер для осуществления регулировки напряжения источника питания таким образом, чтобы энергия последующих импульсов более точно соответствовала требуемой энергии. В системах из известного уровня техники этот сигнал обратной связи является аналоговым сигналом и в нем присутствуют помехи, обусловленные работой лазера. Эти помехи могут приводить к тому, что источник питания выдает неправильные напряжения, что, в свою очередь, может привести к увеличению отклонения энергии выходных импульсов лазера от номинального значения.

Обычно требуется, чтобы эти эксимерные лазеры работали непрерывно по 24 часа в день 7 дней в неделю в течение нескольких месяцев и имели только короткие перерывы в работе для планового обслуживания. Одной из проблем, возникающих при использовании этих лазеров, соответствующих известному уровню техники, являлся чрезмерный износ и периодическое разрушение подшипников вентилятора.

Показанный на Фиг.2 модуль устройства измерения длины волны из известного уровня техники более подробно изображен на Фиг.6. В устройстве измерения длины волны используют решетку для грубого измерения длины волны и эталон для точного измерения длины волны и оно содержит в себе поглощающую ячейку с парами железа для обеспечения абсолютной калибровки устройства измерения длины волны. Это устройство из известного уровня техники фокусирует грубый сигнал от решетки на линейной фотодиодной матрице в центре набора кольцевых интерференционных полос, созданных эталоном. Центральные интерференционные полосы, созданные эталоном, закрывают, что обеспечивает возможность регистрировать грубый сигнал от решетки посредством фотодиодной матрицы. Устройство измерения длины волны из известного уровня техники не может обеспечить соответствие требованиям, предъявляемым к необходимой точности измерений длины волны.

Лазеры, соответствующие известному уровню техники, как, например, рассмотренный выше, являются очень надежными и вырабатывают миллиарды импульсов до того, как возникнет необходимость капитального ремонта, но производители интегральных схем настаивают на обеспечении еще лучших эксплуатационных качеств и надежности. Следовательно, существует необходимость создания надежной системы промышленного эксимерного лазера, способного обеспечивать длительную работу в условиях промышленного предприятия и имеющего стабильность длины волны менее 0,2 пм и ширину спектра излучения менее 0, 6 пм.

Сущность изобретения В настоящем изобретении предложен узкополосный эксимерный лазер на фториде криптона (KrF) для промышленного применения, имеющий высокую надежность и модульную конструкцию, который способен осуществлять генерацию лазерных импульсов энергией 10 мДж с частотой 1000 Гц и имеет ширину спектра излучения приблизительно 0,6 пм или менее.

Настоящее изобретение особенно пригодно для длительной круглосуточной работы при производстве интегральных схем способом литографии. По сравнению с лазерами из известного уровня техники усовершенствованные варианты включают в себя одно устройство предварительной ионизации входного потока в виде трубки и акустические дефлекторы. Предпочтительный вариант осуществления включает в себя наличие пониженной концентрации фтора, опорную планку анода, которой придана форма, уменьшающая силы аэродинамического противодействия, воздействующие на подшипники вентилятора, видоизмененную систему импульсной силовой цепи, обеспечивающую более короткое время нарастания импульса, выходной ответвитель излучения с существенно увеличенным коэффициентом отражения, модуль сужения линии излучения, имеющий расширитель пучка с призмами из плавикового шпата (CaF), более точное устройство измерения длины волны, устройство компьютерного управления лазером, программа которого содержит новый и усовершенствованный алгоритм управления энергией импульса.

Краткое описание чертежей Фиг.1 представляет собой чертеж промышленного лазера на фториде криптона (KrF) для литографии из известного уровня техники.

Фиг.2 представляет собой чертеж, на котором показаны основные узлы промышленных эксимерных лазеров на фториде криптона (KrF) из известного уровня техники, использованные для изготовления интегральных схем способом литографии.

Фиг.3 представляет собой чертеж рабочей камеры лазера из Фиг.2.

Фиг. 3А представляет собой чертеж рабочей камеры лазера, на которой показаны отличительные особенности предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.4 изображена упрощенная электрическая схема твердотельной импульсной силовой цепи.

На Фиг.5А изображена принципиальная схема типового источника питания из известного уровня техники.

На Фиг. 5Б и 5В изображены принципиальные схемы цепей обратной связи из известного уровня техники.

Фиг. 6 представляет собой чертеж устройства измерения длины волны из известного уровня техники.

Фиг. 7 представляет собой чертеж, на котором показаны отличительные особенности предпочтительного варианта устройства предварительной ионизации в виде трубки.

На Фиг.8А и 8Б изображены схемы предпочтительных вариантов цепей обратной связи.

На Фиг. 9 изображена принципиальная электрическая схема, на которой показаны отличительные особенности предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 представляет собой чертеж, на котором показаны отличительные особенности усовершенствованного варианта устройства измерения длины волны.

На Фиг.11А и 11Б изображены графики, поясняющие функционирование устройства измерения длины волны из Фиг.10.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления Предпочтительный вариант осуществления Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой усовершенствованный вариант лазера, изображенного на Фиг.1 - 4, 5А - 5В и 6. Этот предпочтительный вариант осуществления из известного уровня техники содержит в себе следующие усовершенствования: Вместо устройства предварительной ионизации из известного уровня техники, имеющего совокупность из двух трубок, используют устройство предварительной ионизации в виде одиночной трубки большего размера, что обеспечивает улучшение эффективности, улучшение предварительной ионизации и улучшает поток активного газа лазера между электродами; Созданы акустические дефлекторы для минимизации неблагоприятного влияния акустических ударных волн, являющихся следствием электрических разрядов; Видоизменена опорная планка анода из известного уровня техники, что обеспечивает существенное уменьшение сил аэродинамического противодействия, воздействующих на подшипники вентилятора; Уменьшена концентрация фтора для улучшения качества импульса; Для получения более короткого времени нарастания импульса видоизменена твердотельная система импульсной силовой цепи, что обеспечило большую согласованность импульсов и повышение КПД лазера при более высоких значениях напряжения; Обеспечено более точное управление зарядным напряжением в системе импульсной силовой цепи; Коэффициент отражения выходного ответвителя излучения был увеличен в 2 раза до 20%, что существенно уменьшило ширину спектра выходного импульса; Для обеспечения намного более высокой термостабильности призмы из плавленого кварца были заменены на призмы из плавикового шпата (CaF); Создано усовершенствованное устройство измерения длины волны, обеспечивающее намного более высокую точность измерений номинальной длины волны и ширины спектра излучения; и Для устройства компьютерного управления создана программа, имеющая новый алгоритм, обеспечивающий значительно более усовершенствованное управление энергией импульса и энергией пачки импульсов.

Усовершенствования рабочей камеры Одиночное устройство предварительной ионизации в виде трубки Как показано на Фиг.3А, две трубки устройства 56 предварительной ионизации, изображенного на Фиг.3, заменены устройством 56А предварительной ионизации в виде одной трубки большего размера. Устройство предварительной ионизации в виде одной трубки изготовлено в соответствии с описанием, приведенным в заявке на патент США 625500 от 29 марта 1996 г., которая представлена здесь в виде ссылки. Заявители обнаружили, что устройство предварительной ионизации в виде одной трубки не только достаточно, но, что очень неожиданно, обеспечивает улучшение функционирования по сравнению с конструкцией, имеющей два устройства предварительной ионизации. В этом варианте осуществления устройство предварительной ионизации по отношению к потоку расположено перед электродами. Заявители не полностью понимают причину улучшения функционирования. Однако заявители полагают, что устройства предварительной ионизации из известного уровня техники, расположенные выше по направлению потока, могут осуществлять притяжение и замедлять удаление ионов, генерация которых осуществлена в течение одного импульса, на продолжительное время, достаточное для того, чтобы эти ионы стали помехой для следующего импульса, поступающего (в лазере с частотой 1 кГц) через, приблизительно, 1 миллисекунду. Заявители также полагают, что причиной наблюдаемого улучшения стабильности между импульсами может являться недостаточная симметрия, обусловленная наличием устройства предварительной ионизации с одной трубкой.

Теперь, со ссылкой на Фиг.7, в этом устройстве предварительной ионизации используют трубку, имеющую объединенную конструкцию и содержащую узел 180 изолирующей втулки с канавками 170, препятствующими поверхностному пробою, который встроен в нее в виде подлинно интегрированной составной части трубки. В предшествующих конструкциях использовали конструкцию, имеющую два диаметра, при изготовлении которой необходим процесс склеивания для соединения втулочного узла с узлом трубки. Конструкция трубки, имеющей большую толщину и постоянный диаметр, противоречит традиционным конструкторским нормам, которые предполагают ослабление ионизации вследствие снижения емкости. В большинстве конструкций толщина трубки зависит от диэлектрической прочности выбранного материала. Специалистам в данной области техники понятно, что оптимальные характеристики для данной геометрии трубки обычно обусловлены выбором материала с наибольшей диэлектрической прочностью и заданием толщины стенок, соответствующей этой емкости. Например известно, что материал сапфир имеет диэлектрическую прочность в пределах от 1200 вольт/мил (47 кВ/мм; 1 мил = 1/1000 А) до 1700 вольт/мил (67 кВ/мм). Поэтому, если лазер работает при напряжении 25 кВ, то для трубки, имеющей толщину стенок 0,9 мм (0,35 дюйма), коэффициент надежности равен 2. В соответствии с настоящим изобретением в цельной конструкции используют материал с меньшей диэлектрической прочностью, что требует наличия у трубки более толстой стенки. Теоретически такая конструкция привела бы к наличию более низкой емкости. Однако было обнаружено, что уменьшение этой емкости фактически оказывает незначительное влияние на работу лазера, причем удивительным является улучшение измеренной геометрии излучения в межэлектродном зазоре. Для создания канавок 170, препятствующих поверхностному пробою, может быть осуществлена обработка единого куска материала, что обусловлено постоянством диаметра, наличием более толстой стенки трубки и цельной конструкцией втулочного изолирующего узла. Кроме того, вследствие наличия цельной конструкции отсутствует необходимость использования сверхчистой (то есть 99,9%) поликристаллической светопропускающей керамики из оксида алюминия и не требуется выполнять полировку сложных геометрических поверхностей трубки при подготовке к диффузионному склеиванию для искусственного объединения изолирующей втулки 180 и трубки 145 в единое целое. В действительности, было определено, что высокая чистота является не столь важным свойством, как пористость материала. Было установлено, что чем больше пористость, тем сильнее снижается диэлектрическая прочность. В результате может быть использована имеющаяся в продаже промышленная керамика, в предпочтительном варианте имеющая чистоту по меньшей мере 99,8% и низкую пористость, как, например, материал, производимый фирмой Куурз Керамикс Компани (Coors Ceramics Company) и имеющий код AD-998E, диэлектрическая прочность которого равна 300 вольт/мил (11,8 кВ/мм). Как описано выше, изолирующие втулки 180 с расположенными в них канавками 170, препятствующими поверхностному пробою, действуют таким образом, что предотвращают высоковольтный пробой по поверхности трубки в ее осевом направлении между катодом и заземленным экраном 160.

Акустические дефлекторы Заявители обнаружили, что существенной причиной нарушения качества лазерных пучков, генерация которых осуществлена узкополосными эксимерными лазерами на фториде криптона (KrF), работающими на частоте 1000 Гц, являются акустические ударные волны, сформированные электрическим разрядом одного импульса, которые отражаются от элементов конструкции рабочей камеры назад в пространство между электродами и искажают лазерный пучок следующего импульса, возникающий в лазере, работающем с частотой 1000 Гц, через 1,0 миллисекунду после этого. В описанном здесь и показанном на Фиг.3А варианте осуществления влияние этого эффекта существенно снижают путем создания наклонных и снабженных канавками акустических дефлекторов 60 и 62, расположенных с обеих сторон рабочей камеры лазера. Эти дефлекторы поглощают часть акустической энергии и отражают часть акустической энергии вниз в нижнюю область рабочей камеры лазера, расположенную далеко от электродов. В этом предпочтительном варианте осуществления дефлекторы состоят из обработанной металлической конструкции, снабженной канавками шириной 0,1 мм, глубиной 0,3 мм и расположенными на расстоянии 0,2 мм; на Фиг.3А в дефлекторе 60 показана канавка глубиной 0,3 мм, обозначенная номером позиции 61.

Следует отметить, что показанный на Фиг.3А дефлектор, находящийся с левой стороны рабочей камеры лазера, является, по существу, таким же, как и рефлектор, показанный справа, за исключением того, что левый дефлектор имеет промежуток в средней части лазера для размещения устройства 64 выпускного канала газоочистки. Выпускной канал обозначен номером позиции 65. Это устройство выпускного канала расположено в центре рабочей камеры лазера и, следовательно, таким образом отчетливо видно на чертеже поперечного сечения по центру рабочей камеры из Фиг.3. Эксплуатационные испытания показали, что эти дефлекторы существенно уменьшают нарушения качества импульсов, вызванные акустическими ударными волнами.

Опорная планка анода Как показано на Фиг.3, опорная планка 44 анода вызывает принудительное протекание потока газа от вентилятора 10 между электродами 6А и 6Б. Однако заявители обнаружили, что конструкции опорной планки 44 из известного уровня техники, подобные той, которая показана на Фиг.3, создают в вентиляторе существенные силы аэродинамического противодействия, которые передаются на подшипники вентилятора, что приводит к вибрации рабочей камеры. Заявители полагают, что эти силы, вызывающие вибрацию, обуславливают износ подшипников вентилятора и, вероятно, периодическое разрушение подшипников. Заявители осуществили испытания других конструкций, некоторые из которых показаны на Фиг. 12А-12Д, все из которых привели к уменьшению сил аэродинамического противодействия путем распределения их на более длительный период времени, причем сила противодействия возникает при каждом прохождении лопасти вблизи края опорной планки 44. Предпочтительная конструкция, предложенная заявителями, показана на Фиг.3А.

Пониженная концентрация фтора (F₂) Этот вариант осуществления настоящего изобретения может работать при широком диапазоне концентрации фтора. Для достижения улучшения качества лазерного импульса в этом предпочтительном варианте осуществления предпочтительная концентрация F₂ является существенно более низкой, чем та, которую используют в лазерах на фториде криптона (KrF) из известного уровня техники. Предпочтительные способы выбора рабочего диапазона описаны в заявке на патент США 08/915030 с датой подачи 20 августа 1997 г. и включены сюда в качестве ссылки.

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения, сконструированных и испытанных заявителями, большое внимание было уделено удалению тех материалов, которые поглощают фтор из разрядной камеры. Поглощение фтора в разрядной камере обусловлено реакцией фтора с материалами рабочей камеры. Эти реакции обычно создают примеси, которые приводят к ухудшению эксплуатационных параметров лазера, что обуславливает необходимость увеличения концентрации фтора (или напряжения разряда) для поддержания требуемой выходной энергии. Для уменьшения поглощения фтора этот предпочтительный вариант осуществления содержит в себе следующие специфические особенности: Стенки рабочей камеры изготовлены из покрытого никелем алюминия.

Электроды изготовлены из латуни.

В качестве уплотнений используют цельнометаллические круглые кольца.

Изоляторы являются цельнокерамическими и совместимы с фтором.

Заявители полагают, что предпочтительным материалом для изолятора является оксид алюминия.

Для фильтрации примесей, созданных при работе, предусмотрен электростатический фильтр, как и в устройствах из известного уровня техники.

Узел вентилятора приводят в движение посредством двигателя с магнитной связью, расположенного вне герметизированной разрядной камеры, используя способ из известного уровня техники.

При изготовлении осуществляют тщательную очистку деталей для удаления возможных примесей.

После сборки осуществляют пассивирование рабочей камеры фтором.

Для обеспечения получения требуемого очень узкополосного выходного излучения в этом предпочтительном варианте осуществления необходимо произвести значительные изменения эксплуатационных процедур и параметров лазерной системы. Концентрацию фтора снижают от 0,1% (30 кПа) до приблизительно 0,08% (24 кПа). Полное давление газа равно приблизительно 300 кПа (концентрацию криптона (Кг) поддерживают на прежнем уровне, равном приблизительно 1,3%, а остальным находящимся в лазере газом является неон). При работе фтор постепенно вырабатывается. Постоянную энергию импульса получают путем постепенного увеличения рабочего напряжения лазеpa в соответствии со способами из известного уровня техники. Для восполнения выработанного фтора периодически (обычно через промежутки времени приблизительно от 1-го до 4-х часов) осуществляют впрыск содержащей фтор смеси (состоящей из приблизительно 1,0% фтора, 1% криптона и 98% неона) в соответствии с известными в области техники эксимерных лазеров способами. При этой процедуре концентрацию фтора в предпочтительном варианте поддерживают в пределах от приблизительно 0,08 до 0,065%, а рабочее напряжение поддерживают в пределах надлежащего диапазона значений, обеспечивающего поддержание постоянной энергии импульса. Например, в предпочтительном варианте осуществления этот диапазон находится в пределах от 600 до 640 вольт.

Импульсный источник питания (Усовершенствования) Этот вариант осуществления содержит в себе усовершенствованный импульсный источник питания. На Фиг.5А изображена блок-схема источника питания из известного уровня техники, который используют для генерации высокочастотных высоковольтных импульсов для питания современного промышленного эксимерного лазера для литографии. Источник питания имеет следующие основные узлы: кремниевый управляемый выпрямитель 110, питание которого осуществляют переменным током напряжением 208 вольт, и имеющий выходное напряжение до 300 вольт постоянного тока; переключаемый инвертор 112 с нулевой точкой мощностью 10 кВт, преобразующий постоянное напряжение в напряжение частотой 60 кГц; повышающий трансформатор 114 мощностью 10 кВт, повышающий напряжение до 1000 В постоянного тока; и диодный выпрямитель 116 выходного каскада мощностью 10 кВт, рассчитанный на напряжение 1 кВ, с шунтирующим выключателем. Управление источником питания осуществляют посредством платы 118 управления; плата 118 управления принимает команды от внешнего блока 120 управления, который обеспечивает подачу аналогового сигнала от оператора и из цепи управления с обратной связью, исходя из энергии импульса лазера. Плата 118 управления также имеет аналоговый вход, на который поступают сигналы обратной связи по напряжению и обратной связи по току, что показано на Фиг.5А номерами позиций 124 и 126. Логическая схема 122 интерфейса вырабатывает команды цифрового интерфейса, которые могут быть поданы в управляющий процессор механизма шагового перемещения для литографии. Как показано на Фиг.5А, сигналы обратной связи по напряжению и по току плата 118 управления получает с выхода выпрямителя 116. Плата 118 управления использует эти сигналы в качестве сигналов обратной связи для управления выходным напряжением источника питания. Когда конденсатор Со заряжен до требуемого уровня, схемы платы 118 управления прерывают работу инвертора 112, показанного на Фиг.9, и активизируют шунтирующий выключатель S2 в выпрямителе 116, как показано на Фиг.9.

Изменения электрической схемы Заявители обнаружили, что при работе блоков питания из известного уровня техники в режиме генерации пачек импульсов резонансная частота в цепи обратной связи по току создавала значительные колебания напряжения при переходном процессе. Для ослабления этих переходных процессов заявители изменили два резистора в цепи управления с обратной связью по току, что видно при сравнении Фиг. 8Б с Фиг.5В, соответствующей известному уровню техники. В частности резистор сопротивлением 10 кОм был заменен на 30 кОм, а резистор сопротивлением 4,75 кОм был заменен на 100 Ом. Эти незначительные изменения вызвали очень существенное уменьшение колебаний напряжения при переходном процессе при работе в режиме генерации пачек импульсов, что будет рассмотрено ниже.

Управление посредством цифровых команд Заявители обнаружили ухудшение функционирования схем управления посредством аналогового напряжения из известного уровня техники, которое обусловлено наличием источников помех, связанных с лазерной системой. Решение этой проблемы заключалось в том, чтобы осуществить преобразование команд управления в цифровой сигнал, который передают в блок питания, где, как показано на Фиг.8А, его преобразовывают в аналоговый сигнал посредством цифроаналогового преобразователя 28 для управления шунтирующим выключателем S2 диодного выпрямителя 16 для обеспечения быстрого управления электроникой источника питания, показанного на Фиг.9. В этом предпочтительном варианте осуществления для получения сигнала размыкания, управляющего шунтирующим выключателем S2 выпрямителя 16 и запрещающего работу инвертора 112, выполняют обработку напряжения обратной связи на конденсаторе Со посредством дифференциального измерительного усилителя 32 и его сравнение с сигналом управления напряжением, который подают в цифровом виде из блока 120 управления напряжением. Заданное значение напряжения передают в источник питания в 12-битовом формате, обеспечивающем точность 0,025%. Это изменение привело к новому значительному уменьшению колебаний при переходном процессе, что будет рассмотрено ниже.

Дифференциальные измерительные усилители Другие важные усовершенствования этого первого предпочтительного варианта осуществления по сравнению с источниками питания из известного уровня техники показаны на Фиг.8А и 8Б. Простые буферные схемы устройства из известного уровня техники были заменены на дифференциальные измерительные усилители. Для выработки аналогового управляющего сигнала, который подают в схему управления инвертором, также осуществляют обработку сигнала обратной связи по току посредством дифференциального измерительного усилителя и осуществляют сравнение его с заданным значением тока, что показано на Фиг.8Б. Эта схема уплотнения представляет собой стандартную схему уплотнения из известного уровня техники, которую используют для создания требуемого S-образного изменения величины электрического тока в течение зарядного цикла импульса (то есть малый электрический ток в начале и в конце и большой электрический ток в середине цикла).

Уменьшение крутизны характеристики зарядного тока в конце зарядки Скорость зарядки конденсатора Со очень велика и равна приблизительно 600 вольт за приблизительно 500 микросекунд. Следовательно, для обеспечения постоянной скорости зарядки выбор времени запуска шунтирующего выключателя S2 и остановки работы инвертора 112 является чрезвычайно критичным. Чтобы требование, предъявляемое к выбору времени, было менее жестким, заявители видоизменили электрическую схему источника питания, уменьшив эффективную частоту и амплитуду тока зарядки конденсатора Со в течение последних, приблизительно 5% длительности зарядного цикла. Для этого в блок 116 выпрямителя заявители добавили резисторную цепь. В выпрямителе 116 обычный шунтирующий резистор сопротивлением 20 Ом был заменен на безиндуктивный резистор R* сопротивлением 20 Ом. Также на время нескольких последних циклов инвертора в зарядном цикле в схему вводят второй безиндуктивный резистор R* сопротивлением 20 Ом посредством открытия ключа S1, показанного на Фиг.9. Это осуществляют посредством управляющей схемы (не показана), которая является, по существу, такой же, как и схема, показанная на Фиг.8А. В этой схеме также используют преобразованный сигнал управления после его превращения в аналоговый вид и сигнал V_fb, но схема резисторного делителя ослабляет сигнал управления примерно на 5% вследствие добавления дополнительного сопротивления в тот момент, когда напряжение равно приблизительно 95% от заданного напряжения. Полученный в результате этого сигнал используют для открытия S1 за несколько микросекунд до того, как напряжение на конденсаторе Со достигнет требуемого значения. Эти изменения доказали, что в течение последних 5% длительности зарядного цикла час