准分子激光器能量掉点检测方法及装置与流程

本发明涉及一种准分子激光器能量掉点检测方法及装置，属于激光。

背景技术：

1、随着激光技术的飞速发展，激光技术在各个领域得到了广泛的应用。其中，准分子激光器以其短波长、高功率和窄线宽等特征被广泛应用于工业、医疗和科研等领域。特别是稀有气体卤化物准分子激光器，由于其输出激光的峰值功率高、单脉冲能量大、波长在紫外区等特点，成为目前半导体光刻行业最主要的激光光源。

2、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，其工作物质由惰性气体(氖气、氩气、氪气、氙气等)和卤族元素(氟、氯、溴等)做成，在基态时，成两种原子气体形成混合状，当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两种气体各贡献一个原子组成，形成准分子态，当电子从高能级跃迁到低能级时辐射出紫外激光。

3、常见的准分子激光器类型有氟化氩(arf)、氟化氪(krf)和氯化氙(xecl)等几种，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。激光器放电腔内在放电过程中，产生激光的同时也会产生固态氟化物，随着放电时间的延续，放电腔内氟气会逐渐消耗减少，而固态氟化物会逐渐累积增加。当激光器放电腔内放电区域中的固态氟化物出现并增加后，则会影响正常放电过程，并导致激光器出光能量的波动，一般表现为能量降低，从而引起光刻机曝光线条不均匀，导致芯片的良品率下降。当准分子激光器出现这种能量波动过低的现象时称之为能量掉点。

4、为了使准分子激光器保持稳定的出光口能量，在现有技术方案中，准分子激光器系统中设有在线能量测量模块，当能量测量模块测到激光器的出光口能量变化时，将能量信号传递给能量调节模块，来调整激光器的出光口能量保持相对的稳定性。但现有技术中的能量调整功能仍然不能很好地解决准分子激光器出现能量掉点时的能量调整问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种准分子激光器能量掉点检测方法。

2、本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种准分子激光器能量掉点检测装置。

3、为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

4、根据本发明实施例的第一方面，提供一种准分子激光器能量掉点检测方法；其中，所述准分子激光器包括能量控制模块、执行机构、主振荡放电腔、功率放大放电腔、mo能量传感器和pa能量传感器，所述方法包括以下步骤：

5、接收来自所述mo能量传感器的所述主振荡放电腔在当前脉冲的出光能量，并且计算预先设定的脉冲数量n的所述主振荡放电腔的出光能量的均值，判断出所述主振荡放电腔是否出现能量掉点；

6、接收来自所述pa能量传感器的所述功率放大放电腔在所述当前脉冲的出光能量；并且，结合所述功率放大放电腔的预先设定的能量目标以及预先设定的脉冲数量n的所述功率放大放电腔的出光能量的均值，判断出所述功率放大放电腔是否出现能量掉点。

7、其中较优地，根据在当前脉冲检测到的所述主振荡放电腔的出光能量，预先设定的脉冲数量的所述主振荡放电腔的出光能量的均值，预先设定的脉冲数量的所述主振荡放电腔的出光能量的标准差，判断出所述主振荡放电腔是否出现能量掉点。

8、其中较优地，根据在当前脉冲检测到的所述主振荡放电腔的出光能量，预先设定的脉冲数量的所述主振荡放电腔的出光能量的均值，预先设定的脉冲数量的所述主振荡放电腔的出光能量的标准差与mo预设系数之积，判断出所述主振荡放电腔是否出现能量掉点。

9、其中较优地，根据在当前脉冲检测到的所述功率放大放电腔的出光能量，结合所述功率放大放电腔的预先设定的能量目标，预先设定的脉冲数量的所述功率放大放电腔的出光能量的均值，以及预先设定的脉冲数量的所述功率放大放电腔的出光能量的标准差，判断出所述功率放大放电腔是否出现能量掉点。

10、其中较优地，根据在当前脉冲检测到的所述功率放大放电腔的出光能量，结合所述功率放大放电腔的预先设定的能量目标，预先设定的脉冲数量的所述功率放大放电腔的出光能量的均值，以及预先设定的脉冲数量的所述功率放大放电腔的出光能量的标准差与pa预设系数之积，判断出所述功率放大放电腔是否出现能量掉点。

11、根据本发明实施例的第二方面，提供一种准分子激光器能量掉点恢复方法，包括以下步骤：

12、根据上述的准分子激光器能量掉点检测方法，判断出主振荡放电腔或功率放大放电腔是否出现能量掉点；

13、在所述功率放大放电腔出现能量掉点时，对所述功率放大放电腔的能量误差进行抵消，得到抵消结果；计算所述功率放大放电腔的电压增量，并将所述功率放大放电腔的当前脉冲的电压加上所述电压增量，得到调整后的电压；然后，基于所述抵消结果和所述调整后的电压，计算所述功率放大放电腔在下一个脉冲的电压设定值；

14、在所述主振荡放大放电腔出现能量掉点时，计算所述功率放大放电腔的电压增量，并将所述功率放大放电腔的当前脉冲的电压加上所述电压增量，作为所述功率放大放电腔在下一个脉冲的电压设定值。

15、其中较优地，还包括如下步骤：

16、根据所述功率放大放电腔的出光能量与能量目标的差值，与所述功率放大放电腔的电压设定值，计算所述电压增量。

17、根据本发明实施例的第三方面，提供一种准分子激光器能量掉点检测装置，包括能量控制模块、执行机构、mo能量传感器和pa能量传感器，

18、所述能量控制模块包括掉点处理模块、能量控制器；

19、所述掉点处理模块连接所述mo能量传感器，以接收来自所述mo能量传感器的主振荡放电腔在当前脉冲的出光能量，并且计算预先设定的脉冲数量的所述主振荡放电腔的出光能量的均值，判断出所述主振荡放电腔出现能量掉点；

20、所述掉点处理模块还连接所述pa能量传感器，以接收来自所述pa能量传感器的功率放大放电腔在所述当前脉冲的出光能量；并且，基于所述功率放大放电腔的预先设定的能量目标以及预先设定的脉冲数量的所述功率放大放电腔的出光能量的均值，判断出所述功率放大放电腔出现能量掉点；

21、所述掉点处理模块还连接所述能量控制器，以在所述主振荡放电腔或所述功率放大放电腔出现能量掉点时，通过所述能量控制器调整所述主振荡放电腔在下一个脉冲的电压设定值，或所述功率放大放电腔在所述下一个脉冲的电压设定值。

22、其中较优地，所述准分子激光器能量掉点检测装置还包括输出加法器，

23、所述输出加法器连接所述掉点处理模块，用于接收所述功率放大放电腔的电压增量，

24、所述输出加法器还连接所述能量控制器，用于接收所述功率放大放电腔的当前脉冲的电压；

25、所述输出加法器输出将所述功率放大放电腔的当前脉冲的电压加上所述电压增量得到的调整后的电压。

26、其中较优地，所述准分子激光器能量掉点检测装置还包括输入加法器，

27、所述输入加法器连接所述掉点处理模块，用于接收功率放大放电腔能量误差；

28、所述输入加法器连接所述能量控制器，以将所述功率放大放电腔在当前脉冲的出光能量，与所述功率放大放电腔能量误差之差，作为抵消结果输出至能量控制器。

29、本发明所提供的用于准分子激光器的能量掉点检测方法及装置，与现有技术相比，能够实时检测主振荡放电腔或功率放大放电腔出现的能量掉点，以使准分子激光器系统快速(甚至达到2～3个脉冲内)恢复功率放大放电腔的出光口能量，因此对于光刻机的曝光线条的均匀度以及芯片的良品率影响均有显著的改善和提高。