[发明专利]一种准分子激光脉冲能量稳定性控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种准分子激光脉冲能量稳定性控制方法，该方法为：先获取一个脉冲序列中第n个脉冲的能量测量值；然后计算该能量测量值与能量设定值之间的差值；以该序列的第z个脉冲为分界点，当n为小于z的正整数时，根据第一数学模型计算下一个脉冲的放电电压值；当n为大于z–1的整数时，根据第二数学模型计算下一个脉冲的放电电压值；最后根据计算的放电电压值产生下一个脉冲。该控制方法能够有效控制每个脉冲序列中的能量超调现象和一个脉冲序列中所有脉冲能量的稳定性。基于该控制方法的控制系统包括：高压放电模块、激光器腔体、激光参数测量模块和能量稳定控制器，结构简单，只需要分离出少量能量即可实现对系统的能量稳定性控制。

技术领域

本发明涉及准分子激光技术领域，更具体而言，涉及一种准分子激光脉冲能量稳定性控制方法及实施该控制方法的控制系统。

背景技术

193nmArF准分子激光器是一种面向深紫外特征应用的脉冲式气体激光器，具有高重频、大能量、短波长、窄线宽的特点，是优秀的微电子光刻系统用激光光源。准分子激光器发出的激光是以脉冲形式发出的，由于电荷的变化或者是工作气体的变质，脉冲与脉冲之间的能量是有差异的，同时激光脉冲的能量与设定的期望脉冲能量也存在一定的偏差。在半导体光刻工艺中，这些偏差的累计的结果表现为在光刻过程中过度曝光或曝光不足，使得加工出来的线条粗糙。为了使光刻的精度在允许范围内，准分子激光脉冲能量的稳定性必需得到很好的控制。所以解决能量稳定性的控制，是准分子激光器研发过程中的一个关键。

在激光器运行的过程中，由于气体温度，气体退化或更新、以及运行时间等因素的影响，准分子激光器总会出现单脉冲能量的波动，平均脉冲能量的漂移和单脉冲能量的超调。这些现象都会影响激光器的剂量稳定性和能量稳定性。能量的超调是指在burst模式下，一组脉冲与一组脉冲的时间间隔内，由于气体处于不放电状态而导致在相同的放电高压下每一组的前几个脉冲要比其它脉冲高很多。单脉冲能量波动和能量值超调现象是准分子激光器的固有特性，单纯通过改变激光器本身的光学特性来改善这种现象比较困难，必需采用必要的控制算法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种基于脉冲所在脉冲序列中的位置分两段进行反馈控制的技术方案。

本发明的目的可通过以下技术措施来实现：

本发明第一方面提供了一种准分子激光脉冲能量稳定性控制方法，准分子激光器发出多组脉冲序列，每组脉冲序列中包含多个脉冲，各个所述脉冲的能量大小通过控制对应脉冲的放电电压值进行调节，所述放电电压值通过PI控制算法计算得到，所述控制方法包括：

获取所述第m个脉冲序列中第n个脉冲的能量测量值；

计算所述能量测量值与能量设定值之间的差值；

当n为小于z的正整数时，根据第一数学模型计算所述第m个脉冲序列中第(n+1)个脉冲的放电电压值；

当n为大于(z–1)的整数时，根据第二数学模型计算所述第m个脉冲序列中第(n+1)个脉冲的放电电压值；

根据所述放电电压值产生第m个脉冲序列中第(n+1)个脉冲；

其中，m为大于1的整数。

优选地，所述第一数学模型为式(1)所示：

其中，E_error(m-1,n+1)为第(m–1)个脉冲序列中第(n+1)个脉冲的能量测量值与能量设定值之间的差值；为第1～(m–1)个脉冲序列中第(n+1)个脉冲的能量测量值分别与能量设定值之间的差值的总和，PK_p1为PI控制算法的比例参数，PK₁为PI控制算法的积分参数，PT₁为PI控制算法的控制周期参数。

更优选地，所述第一数学模型的增量形式如式(2)所示：