[發(fā)明專利]一種調節(jié)激光器輸出波長的方法及裝置

有效

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• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112510475B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 張華;梁賽;馮澤斌;殷青青;江銳;劉廣義;徐向宇
• 申請（專利權）人: 北京科益虹源光電技術有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/03;H01S3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開涉及激光器技術領域，提供了一種調節(jié)激光器輸出波長的方法，包括：測量激光器的輸出波長；判斷激光器的輸出波長與一目標波長是否相等，如果不相等，則根據激光器的輸出波長與目標波長之間的波長差值控制大量程電機驅動器和小量程電機驅動器中的至少一個調節(jié)激光器的輸出波長，直至激光器的輸出波長與目標波長相等。本公開還提供了一種調節(jié)激光器輸出波長的裝置。利用本公開，大大縮短了激光器輸出波長的調節(jié)時間，擴展了波長調節(jié)范圍，提高了波長調節(jié)的穩(wěn)定性。

技術領域

本公開涉及激光器技術領域，特別是光刻用的準分子激光器，更具體地，涉及一種調節(jié)激光器輸出波長的方法及裝置。

背景技術

準分子激光器是一種波長處于紫外波段的脈沖氣體激光器，其工作物質采用氖氣、氬氣、氪氣、氙氣等惰性氣體和氟、氯、溴等鹵族元素。在基態(tài)時，惰性氣體和鹵族元素這兩種原子的氣體呈混合狀，被短脈沖電流激發(fā)到高能級時生成化合物，化合物的每個分子由惰性氣體和鹵族元素各貢獻一個原子組成，呈準分子態(tài)。在準分子態(tài)時，當電子從高能級躍遷到低能級時輻射出紫外激光，使得準分子激光器能夠發(fā)出激光。

最常見的準分子激光器有氟化氬ArF、氟化氪KrF和氯化氙XeCl等，其中心波長分別為193nm、248nm和308nm，因其能量大、波長短，是半導體光刻的理想光源。

但是，在曝光過程中，準分子激光器中心波長的變化會引起光刻機成像面的位置變化，從而引起曝光線條變寬，刻片效果不佳，芯片的良品率下降。

為了使準分子激光器輸出穩(wěn)定的中心波長，提高芯片的良品率，準分子激光器中一般都設置有在線檢測模塊，當在線檢測模塊檢測到準分子激光器的中心波長變化時，將變化量傳遞給準分子激光器中波長調節(jié)裝置，該波長調節(jié)裝置根據波長變化量大小，調整準分子激光器的輸出波長，從而保證準分子激光器輸出中心波長穩(wěn)定的激光光束。

在實際光刻過程中，由于硅片不平整或者投影物鏡焦平面偏移，導致刻片效果不佳，為了彌補或克服上述缺陷，要求激光器不但具備波長調節(jié)功能，而且波長調節(jié)的范圍要大，波長調節(jié)的時間要快，波長調節(jié)的穩(wěn)定性要高。

發(fā)明內容

有鑒于此，本公開提供了一種調節(jié)激光器輸出波長的方法及裝置。

本公開的第一方面，提供了一種調節(jié)激光器輸出波長的方法，包括：測量激光器的輸出波長；判斷激光器的輸出波長與一目標波長是否相等，如果不相等，則根據激光器的輸出波長與目標波長之間的波長差值控制大量程電機驅動器和小量程電機驅動器中的至少一個調節(jié)激光器的輸出波長，直至激光器的輸出波長與目標波長相等。

根據本公開的實施例，所述根據激光器的輸出波長與目標波長之間的波長差值控制大量程電機驅動器和小量程電機驅動器中的至少一個調節(jié)激光器的輸出波長，包括：判斷激光器的輸出波長與目標波長之間的波長差值是否超出小量程電機驅動器的調節(jié)范圍，如果波長差值超出小量程電機驅動器的調節(jié)范圍，則采用大量程電機驅動器調節(jié)激光器的輸出波長；如果波長差值未超出小量程電機驅動器的調節(jié)范圍，則采用大量程電機驅動器和小量程電機驅動器共同調節(jié)激光器的輸出波長。

根據本公開的實施例，所述波長差值超出小量程電機驅動器的調節(jié)范圍，采用大量程電機驅動器調節(jié)激光器的輸出波長，包括：根據電機最小單位步數與波長差值的關系式ΔP_1n＝K_p1(e_n-e_n-1)+K_i1e_n，采用大量程電機驅動器快速調節(jié)激光器的輸出波長，將激光器的輸出波長與目標波長之間的波長差值調節(jié)至小于小量程電機驅動器調節(jié)范圍；其中，n為第個n控制周期，ΔP_1n為大量程電機驅動器的最小運動單元倍數，即大量程電機驅動器的電機驅動步數；K_p1為比例參數，e_n為第n次測量時激光器的輸出波長與目標波長之間的波長差值，e_n-1為第n-1次測量時激光器的輸出波長與目標波長之間的波長差值，K_i1為積分參數。