[发明专利]一种调节激光器输出波长的方法及装置

说明书

本公开涉及激光器技术领域，提供了一种调节激光器输出波长的方法，包括：测量激光器的输出波长；判断激光器的输出波长与一目标波长是否相等，如果不相等，则根据激光器的输出波长与目标波长之间的波长差值控制大量程电机驱动器和小量程电机驱动器中的至少一个调节激光器的输出波长，直至激光器的输出波长与目标波长相等。本公开还提供了一种调节激光器输出波长的装置。利用本公开，大大缩短了激光器输出波长的调节时间，扩展了波长调节范围，提高了波长调节的稳定性。

技术领域

本公开涉及激光器技术领域，特别是光刻用的准分子激光器，更具体地，涉及一种调节激光器输出波长的方法及装置。

背景技术

准分子激光器是一种波长处于紫外波段的脉冲气体激光器，其工作物质采用氖气、氩气、氪气、氙气等惰性气体和氟、氯、溴等卤族元素。在基态时，惰性气体和卤族元素这两种原子的气体呈混合状，被短脉冲电流激发到高能级时生成化合物，化合物的每个分子由惰性气体和卤族元素各贡献一个原子组成，呈准分子态。在准分子态时，当电子从高能级跃迁到低能级时辐射出紫外激光，使得准分子激光器能够发出激光。

最常见的准分子激光器有氟化氩ArF、氟化氪KrF和氯化氙XeCl等，其中心波长分别为193nm、248nm和308nm，因其能量大、波长短，是半导体光刻的理想光源。

但是，在曝光过程中，准分子激光器中心波长的变化会引起光刻机成像面的位置变化，从而引起曝光线条变宽，刻片效果不佳，芯片的良品率下降。

为了使准分子激光器输出稳定的中心波长，提高芯片的良品率，准分子激光器中一般都设置有在线检测模块，当在线检测模块检测到准分子激光器的中心波长变化时，将变化量传递给准分子激光器中波长调节装置，该波长调节装置根据波长变化量大小，调整准分子激光器的输出波长，从而保证准分子激光器输出中心波长稳定的激光光束。

在实际光刻过程中，由于硅片不平整或者投影物镜焦平面偏移，导致刻片效果不佳，为了弥补或克服上述缺陷，要求激光器不但具备波长调节功能，而且波长调节的范围要大，波长调节的时间要快，波长调节的稳定性要高。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种调节激光器输出波长的方法及装置。

本公开的第一方面，提供了一种调节激光器输出波长的方法，包括：测量激光器的输出波长；判断激光器的输出波长与一目标波长是否相等，如果不相等，则根据激光器的输出波长与目标波长之间的波长差值控制大量程电机驱动器和小量程电机驱动器中的至少一个调节激光器的输出波长，直至激光器的输出波长与目标波长相等。

根据本公开的实施例，所述根据激光器的输出波长与目标波长之间的波长差值控制大量程电机驱动器和小量程电机驱动器中的至少一个调节激光器的输出波长，包括：判断激光器的输出波长与目标波长之间的波长差值是否超出小量程电机驱动器的调节范围，如果波长差值超出小量程电机驱动器的调节范围，则采用大量程电机驱动器调节激光器的输出波长；如果波长差值未超出小量程电机驱动器的调节范围，则采用大量程电机驱动器和小量程电机驱动器共同调节激光器的输出波长。

根据本公开的实施例，所述波长差值超出小量程电机驱动器的调节范围，采用大量程电机驱动器调节激光器的输出波长，包括：根据电机最小单位步数与波长差值的关系式ΔP_1n＝K_p1(e_n-e_n-1)+K_i1e_n，采用大量程电机驱动器快速调节激光器的输出波长，将激光器的输出波长与目标波长之间的波长差值调节至小于小量程电机驱动器调节范围；其中，n为第个n控制周期，ΔP_1n为大量程电机驱动器的最小运动单元倍数，即大量程电机驱动器的电机驱动步数；K_p1为比例参数，e_n为第n次测量时激光器的输出波长与目标波长之间的波长差值，e_n-1为第n-1次测量时激光器的输出波长与目标波长之间的波长差值，K_i1为积分参数。