感测氟浓度的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例涉及用于测量在准分子激光器中使用的激光气体中的F2的浓度的装置和方法。在一个或多个实施例中，使用石英增强光声光谱法以仅使用少样品量快速地获取F2浓度的直接测量。

The device and method of measuring fluorine concentration

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感测氟浓度的装置和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月13日提交的美国非临时申请15/648,845的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本公开涉及准分子激光器，并且具体地涉及用于监测准分子激光器中的激光气体的成分的设备和方法。
技术介绍
准分子激光器是众所周知的。准分子激光器的一个重要用途是作为集成电路光刻的光源。目前为集成电路光刻大量提供的一种准分子激光器是ArF激光器，该ArF激光器产生波长为193nm的紫外光。类似的准分子激光器(KrF激光器)提供248nm的紫外光。这两个波长都被认为驻留在电磁光谱的深紫外线(“DUV”)部分中。这些激光器通常以脉冲模式操作。激光束是在包含增益介质的激光腔室中产生的，该增益介质是通过两个电极之间的激光气体的放电产生的。对于ArF激光器，激光气体通常为约3-4％的氩、0.1％的氟和96-97％的氖。对于KrF激光器，激光气体通常为约1％的氪、0.1％的氟和约99％的氖。氟是最具反应性的元素，并且当在放电期间被电离时，氟变得更具反应性。需要特别注意在这些激光腔室内使用与氟合理相容的材料，诸如镀镍铝。此外，可以用氟对激光腔室进行预处理，以在激光腔室壁的内侧上形成钝化层。但是，即使采取这种特殊措施，氟也会与壁和其他激光器部件发生反应，从而产生金属氟化物污染物并且导致氟气体的相对规则的耗尽。耗尽速率取决于很多因素，但是对于给定激光器，在其使用寿命内的特定时间，如果激光器正在操作，耗尽速率主要取决于脉冲速率和负荷因子。如果激光器未在操作，则耗尽速率会大大降低。如果气体未在循环，则耗尽速率进一步降低。为了弥补这种耗尽，通常以规则的间隔注入新的氟或含氟的气体混合物。这些激光器的操作的这些和其他细节可以在于2001年5月29日公布的题为“FluorineControlSystemwithFluorineMonitor”的美国专利No.6,240,117中找到，该专利的全部公开内容通过引用合并于此。在一些当前系统中，使用激光性能的间接测量来估计F2消耗。这种间接测量通常对于在制造环境中提供这些准分子激光器的长期可靠操作是有效的。但是，各种因素(改变操作点，产生污染物)会导致估计误差，从而导致整个气体寿命期间性能出现偏差，并且最终导致不可接受的误差率。气体中的F2浓度的直接测量来将避免这些困难。直接F2测量可以通过化学传感器来进行，但是这些传感器通常很慢并且需要气体的大样品量(或连续流)以建立准确读数。对腔室中的大部分气体进行采样会增加气体的总消耗量，并且可能在进行采样时导致性能变化(即，在进行F2测量时腔室压力会大大降低)。另外，需要频繁且费时的校准。因此，需要一种用于确定诸如ArF和KrF准分子激光器等氟基准分子激光器中的氟耗尽的装置和方法。在具有双腔室设计和脉冲功率架构的激光器中，这种需求尤其迫切，在该激光器中，两个腔室接收相同的充电电压，因此使氟消耗的估计更加困难。
技术实现思路
以下给出了一个或多个实施例的简化概述以提供对实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且不旨在标识所有实施例的关键或重要元件，也不旨在对任何或所有实施例的范围设置限制。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。根据一个方面，公开了一种装置，该装置包括：激光腔室，被适配为保持含氟激光气体；气室，与激光腔室选择性地流体连通以保持激光气体的样品；辐射源，被布置为利用以参考频率调制的辐射来照射气体样品的至少一部分，以在气体样品中产生声波；换能器，位于气室中，并且具有与参考频率基本相同的谐振频率，并且受到声波的作用以引起换能器的至少一部分振动以生成指示换能器振动的频率的电信号；以及电路，被布置为接收电信号并且用于生成指示电信号在参考频率处的频率分量的大小的输出信号。辐射源可以是激光器，该激光器可以是脉冲激光器或外部调制的连续波激光器。辐射源可以是LED。换能器可以包括压电石英音叉。该装置还可以包括声谐振器，声谐振器位于气室中并且声学耦合到换能器且被布置为放大声波。该装置还可以包括前置放大电路。该电路可以包括锁定放大器。辐射源可以包括具有在约180nm与约410nm之间的波长或具有在约360nm与约397nm之间的波长的激光器。辐射源可以包括具有在约360nm与约375nm之间的波长的连续波激光器。该装置还可以包括激光控制器，激光控制器被布置为接收电信号并且被适配为至少部分地基于电信号来确定样品气体中的F2的浓度。该装置还可以包括气体供应系统，气体供应系统响应性地连接到激光控制器并且被适配为至少部分地基于由激光控制器确定的样品气体中的F2的浓度来向激光腔室供应包含F2的气体。根据另一方面，公开了一种装置，该装置包括：激光腔室，被适配为保持含氟激光气体；气室，与激光腔室选择性地流体连通以保持激光气体的样品；频率发生器，用于产生具有参考频率的频率信号；辐射源，被布置为接收频率信号并且利用以参考频率调制的辐射来照射气体样品的至少一部分，以在气体样品中产生声波；位于气室中并且被布置为放大声波的声谐振器；压电石英音叉，位于气室中并且具有与参考频率基本相同的谐振频率，并且受到声波的作用以引起压电石英音叉的至少一部分振动以生成指示压电石英音叉振动的频率的电信号；前置放大电路，被布置为接收电信号以产生放大的电信号；锁定放大器，被布置为接收放大的电信号并且用于生成指示电信号在参考频率处的频率分量的大小的输出信号；激光控制器，被布置为接收电信号，并且被适配为至少部分地基于电信号来确定样品气体中的F2的浓度，以及生成指示需要向激光腔室添加包含F2的气体的指示；以及气体供应系统，响应性地连接到激光控制器并且被适配为至少部分地基于来自激光控制器的指示来向激光腔室供应包含F2的气体。根据另一方面，公开了一种方法，该方法包括以下步骤：将来自激光腔室的激光气体的样品添加到气室；利用以参考频率调制的辐射来照射气体样品的至少一部分以在气体样品中产生声波，声波在换能器中引起振动，换能器位于气室中并且具有与参考频率基本相同的谐振频率，换能器生成指示振动的电信号；以及基于电信号生成指示电信号在参考频率处的频率分量的大小的输出信号。照射步骤可以使用激光器或LED来执行。该方法还可以包括以下步骤：至少部分地基于电信号来确定激光气体的样品中的F2的浓度，以及生成需要向激光腔室添加包含F2的气体的指示。该方法还可以包括以下步骤：至少部分地基于指示来向激光腔室供应包含F2的气体。附图说明图1A-1D是示出石英增强光声光谱检测器的各种替代配置的图。图2是用于基于所测量的激光气体中的F2的数量浓度来向激光腔室供应气体的系统的总体概念的示意性非比例视图。具体实施方式现在参考附图描述各种实施例，其中贯穿全文，相似的附图标记用于指代相似的要素。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了很多具体细节以便促进对一个或多个实施例的透彻理解。然而，在一些或所有情况下可以很清楚，可以在不采用以下描述的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n激光腔室，被适配为保持含氟激光气体；/n气室，与所述激光腔室选择性地流体连通以保持所述激光气体的样品；/n辐射源，被布置为利用以参考频率调制的辐射来照射所述气体样品的至少一部分，以在所述气体样品中产生声波；/n换能器，位于所述气室中，并且具有与所述参考频率基本相同的谐振频率，并且受到所述声波的作用以引起所述换能器的至少一部分振动，以生成指示所述换能器振动的频率的电信号；以及/n电路，被布置为接收所述电信号并且用于生成指示所述电信号在所述参考频率处的频率分量的大小的输出信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170713 US 15/648,8451.一种装置，包括：
激光腔室，被适配为保持含氟激光气体；
气室，与所述激光腔室选择性地流体连通以保持所述激光气体的样品；
辐射源，被布置为利用以参考频率调制的辐射来照射所述气体样品的至少一部分，以在所述气体样品中产生声波；
换能器，位于所述气室中，并且具有与所述参考频率基本相同的谐振频率，并且受到所述声波的作用以引起所述换能器的至少一部分振动，以生成指示所述换能器振动的频率的电信号；以及
电路，被布置为接收所述电信号并且用于生成指示所述电信号在所述参考频率处的频率分量的大小的输出信号。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述辐射源是激光器。


3.根据权利要求2所述的装置，其中所述辐射源包括具有在约180nm与约410nm之间的波长的激光器。


4.根据权利要求2所述的装置，其中所述辐射源是脉冲激光器。


5.根据权利要求2所述的装置，其中所述辐射源是外部调制的连续波激光器。


6.根据权利要求2所述的装置，其中所述辐射源包括具有在约360nm与约397nm之间的波长的连续波激光器。


7.根据权利要求6所述的装置，其中所述辐射源包括具有在约360nm与约375nm之间的波长的连续波激光器。


8.根据权利要求1所述的装置，其中所述辐射源包括LED。


9.根据权利要求1所述的装置，其中所述换能器包括压电石英音叉。


10.根据权利要求1所述的装置，还包括位于所述气室中并且声学耦合到所述换能器的声谐振器，所述声谐振器被布置为放大所述声波。


11.根据权利要求1所述的装置，其中所述电路包括前置放大电路。


12.根据权利要求1所述的装置，其中所述电路包括锁定放大器。


13.根据权利要求1所述的装置，还包括激光控制器，所述激光控制器被布置为接收所述电信号并且被适配为至少部分地基于所述电信号来确定所述样品气体中的F2的浓度。


14.根据权利要求13所述的装置，还包括气体供应系统，所述气体供应系统响应性地连接到所述激光控制器，并且被适配为至少部分地基于由所述激光控制器确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·P·达菲，
申请(专利权)人：西默有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US