CN109411994A - 一种线宽压窄模块及其调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种线宽压窄模块及其调整方法，解决了线宽压窄模块的气域保护问题，可对线宽压窄模块中光学元件及光路进行惰性气体保护，并维持相对稳定的惰性气体环境，提高光刻用准分子激光器光谱输出的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及光谱控制技术领域，特别涉及一种线宽压窄模块及其调整方法。
背景技术
线宽压窄模块是光刻用准分子激光器重要的组成部分。通过与放电腔的配合，线宽压窄模块可实现光谱窄化、中心波长调谐等功能，通过亚皮米线宽保证半导体硅片芯片图案的精细度。
棱镜组配合光栅的方法是目前使用较广的光谱控制方法。图1是准分子激光系统线宽压窄模块基本结构示意图，主要包含1-棱镜组及2-光栅。棱镜组对到达光栅之前的光束进行一维的扩束、准直，降低腔内光束能量密度，同时有利于光谱的选择和控制。
光刻用准分子激光器输出激光为紫外激光，紫外激光在空气中极易衰减，紫外级光学元件在空气中性能极易下降，因此对光路及光学元件的保护具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种线宽压窄模块及其调整方法，对线宽压窄模块中光学元件及光路进行惰性气体保护，并维持相对稳定的惰性气体环境，提高光刻用准分子激光器光谱输出的稳定性。
第一方面，本发明提供一种线宽压窄模块，包括密闭腔、与所述密闭腔连通的进气管和出气管，所述进气管上设有第一阀门，所述出气管设有第二阀门，所述密闭腔内容纳有用于调整激光线宽的棱镜组、用于承载所述棱镜组的棱镜组平台、光栅以及吹气管，所述吹气管与所述进气管连通，在工作时，由所述进气管向所述密闭腔中输送惰性气体，并由所述出气管排出空气，直至所述密闭腔中的惰性气体为正压时关闭或减小所述第一阀门。
作为一种可选的方案，所述吹气管具有圆盘形结构，在圆盘形结构上均布多个出气孔，所述出气孔朝向所述光栅。
作为一种可选的方案，还包括用于存储惰性气体的储气瓶，所述储气瓶与所述进气管连通。
作为一种可选的方案，还包括耦合镜、半反半透镜、光谱仪以及计算机控制器，所述光谱仪与所述计算机控制器电连接，激光由经过耦合镜照射在所述半反半透镜，经过所述半反半透镜的反射后照射在所述光谱仪上，所述光谱仪将测量结果输出到计算机控制器，所述计算机控制器根据所述测量结果调整所述第一阀门的开度。
作为一种可选的方案，还包括氧气含量检测仪、排气泵和计算机，所述排气泵与所述第二阀门连通，所述氧气含量检测仪与所述排气泵连通，在开始工作时，打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门，开启所述排气泵，所述氧气含量检测仪检测所述密闭腔中氧气含量，当氧气含量为0时确定所述密闭腔中空气已排净，当所述密闭腔内的气压值小于第一气压值，关闭第二阀门，开启第一阀门，向所述密闭腔内注入惰性气体，当所述密闭腔内的气压值达到第二气压值，减小第一阀门，维持所述密闭腔处于正压状态。
作为一种可选的方案，在不工作时，所述第一阀门和所述第二阀门处于关闭状态。
作为一种可选的方案，所述第一气压值为50mbar，所述第二气压值为1050mbar。
作为一种可选的方案，所述棱镜组至少包括三个棱镜。
作为一种可选的方案，所述棱镜采用直角棱镜或顶角为39°～45°的棱镜，所述棱镜采用CaF2、MgF2。
第二方面，本发明提供一种线宽压窄模块调整方法，所述方法应用于如上述的线宽压窄模块。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提出的一种线宽压窄模块及其调整方法，解决了线宽压窄模块的气域保护问题，可对线宽压窄模块中光学元件及光路进行惰性气体保护，并维持相对稳定的惰性气体环境，提高光刻用准分子激光器光谱输出的稳定性。
附图说明
附图1为本发明提供的线宽压窄模块一种实施例的结构图；
附图2为本发明提供的线宽压窄模块另一种实施例的结构图；
附图3为本发明提供的线宽压窄模块再一种实施例的结构图；
附图4为本发明提供的线宽压窄模块又一种实施例的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
结合图1和2所示，本发明提供一种线宽压窄模块，包括密闭腔1、与所述密闭腔1连通的进气管51和出气管41，所述进气管51上设有第一阀门5，所述出气管41设有第二阀门4，所述密闭腔1内容纳有用于调整激光线宽的棱镜组、用于承载所述棱镜组的棱镜组平台、光栅以及吹气管3，所述吹气管3与所述进气管51连通，在工作时，由所述进气管51向所述密闭腔1中输送惰性气体，并由所述出气管41排出空气，直至所述密闭腔1中的惰性气体为正压时关闭或减小所述第一阀门5，惰性气体可以采用He氦气或Ne氖气，对线宽压窄模块中光学元件及光路进行惰性气体保护，并维持相对稳定的惰性气体环境，提高光刻用准分子激光器光谱输出的稳定性。
具体地，吹气管3具有圆盘形结构，在圆盘形结构上均布多个出气孔，所述出气孔朝向所述光栅。
为了顺利向密闭腔1中输送惰性气体，本实施例中还包括用于存储惰性气体的储气瓶6，所述储气瓶6与所述进气管51连通，通过开启和关闭第一阀门5实现惰性气体的输送和关闭。
结合图3所示，具体地，本实施例还包括耦合镜9、半反半透镜10、光谱仪11以及计算机控制器12，在耦合镜9和棱镜组之间还设置放电腔8，由耦合镜9、棱镜组以及放电腔8构成谐振腔，所述光谱仪11与所述计算机控制器12电连接，激光由经过耦合镜9照射在所述半反半透镜10，经过所述半反半透镜10的反射后照射在所述光谱仪11上，所述光谱仪11将测量结果输出到计算机控制器12，所述计算机控制器12根据所述测量结果调整所述第一阀门5的开度，当线宽出现逐渐增大趋势时，增大惰性气体流量，直到输出光谱稳定。
结合图4所示，在另一种实施例中，可以增加氧气检测方式，具体地，本实施中还包括氧气含量检测仪11、排气泵10和计算机12，所述排气泵与所述第二阀门4连通，所述氧气含量检测仪11与所述排气泵10连通，在开始工作时，打开所述第二阀门4，关闭所述第一阀门5，开启所述排气泵10，所述氧气含量检测仪11检测所述密闭腔1中氧气含量，当氧气含量为0时确定所述密闭腔1中空气已排净，当所述密闭腔1内的气压值小于第一气压值，关闭第二阀门4，开启第一阀门5，向所述密闭腔1内注入惰性气体，当所述密闭腔1内的气压值达到第二气压值，减小第一阀门5，维持所述密闭腔1处于正压状态，在不工作时，所述第一阀门5和所述第二阀门4处于关闭状态，所述第一气压值为50mbar，所述第二气压值为1050mbar。
下面对于棱镜组的结构进行介绍，所述棱镜组至少包括三个棱镜，通过调整每个棱镜的角度及俯仰偏转，使激光振荡输出，所述棱镜采用直角棱镜或顶角为39°～45°的棱镜，所述棱镜采用CaF2、MgF2，对此不做限定。
本发明提出的一种线宽压窄模块，解决了线宽压窄模块的气域保护问题。通过该装置，可对线宽压窄模块中光学元件及光路进行惰性气体保护，并维持相对稳定的惰性气体环境，提高光刻用准分子激光器光谱输出的稳定性。
相应地，本发明提供一种线宽压窄模块调整方法，所述方法应用于如上述的线宽压窄模块。
本发明提供的一种线宽压窄模块调整方法的一种实施例，所述方法包括：
S1、开启准分子激光器，调节准分子激光器输出耦合镜，使另一端输出能量最大。
S2、调节棱镜组中各棱镜的角度及俯仰偏转，使激光振荡输出。
S3、打开第一阀门5和第二阀门4，向密闭腔1内注入惰性气体，并通过充注惰性气体使密闭腔1内的氧气排出。
S4、充注20分钟后，减小第一阀门5的流量，使密闭腔1内部维持微正压的惰性气体环境。
S5、当准分子激光器不工作时，同时关闭第一阀门5和第二阀门4。
结合图3所示，本发明的线宽压窄模块调整方法的另一种实施例，所述方法包括：
如图3所示。为量化控制气体流量，可以在装置中增加光谱实施监控装置，在线控制优化气体流量，具体如下所示：
S1、开启准分子激光器，调节准分子激光器输出耦合镜，使另一端输出能量最大。
S2、调节棱镜组中各棱镜的角度及俯仰偏转，使激光振荡输出。
S3、打开第一阀门5和第二阀门4，向密闭腔1内注入惰性气体，并通过充注惰性气体使密闭腔1内的氧气排出。
S4、充注20分钟后，减小第一阀门5的流量，使密闭腔1内部维持微正压的惰性气体环境。
S5、激光器正常工作时，激光经过半反半透镜10反射后照射在光谱仪11上，通过光谱仪11监控输出激光光谱信息。当输出光谱线宽出现逐渐增大趋势时，通过计算机控制器12控制第一阀门5，增大惰性气体流量，直到输出光谱稳定。
S6、当准分子激光器不工作时，同时关闭阀门第一阀门5和第二阀门4。
如图4所示，为了进一步控制密闭腔1内氧气含量，可以增加氧气含量检测仪及排气泵，确保线宽压窄模块中的光学元件处在纯惰性气体的环境之中，所述线宽压窄调整方法的具体步骤如下：
S1、开启准分子激光器，调节准分子激光器输出耦合镜，使另一端输出能量最大。
S2、放入线宽压窄模块，调节模块角度及俯仰偏转，使激光振荡输出。
S3、打开第二阀门4，关闭第一阀门5，开启真空泵10，将密闭腔1中的空气排净。
S4、当通过压力计检测密闭腔1中气压为50mbar以下时，关闭第二阀门4，开启第一阀门5，向密闭腔1内注入惰性气体。
S5、当压力计检测密闭腔1中气压为1050mbar时，减小第一阀门5的流量，使密闭腔1内部维持微正压的惰性气体环境。
S6、当准分子激光器不工作时，同时关闭第一阀门5和第二阀门4。
本发明提出的一种线宽压窄模块调整方法，解决了线宽压窄模块的气域保护问题，可对线宽压窄模块中光学元件及光路进行惰性气体保护，并维持相对稳定的惰性气体环境，提高光刻用准分子激光器光谱输出的稳定性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种线宽压窄模块及其调整方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种线宽压窄模块，其特征在于，包括密闭腔、与所述密闭腔连通的进气管和出气管，所述进气管上设有第一阀门，所述出气管设有第二阀门，所述密闭腔内容纳有用于调整激光线宽的棱镜组、用于承载所述棱镜组的棱镜组平台、光栅以及吹气管，所述吹气管与所述进气管连通，在工作时，由所述进气管向所述密闭腔中输送惰性气体，并由所述出气管排出空气，直至所述密闭腔中的惰性气体为正压时关闭或减小所述第一阀门。
2.根据权利要求1所述的线宽压窄模块，其特征在于，所述吹气管具有圆盘形结构，在圆盘形结构上均布多个出气孔，所述出气孔朝向所述光栅。
3.根据权利要求1所述的线宽压窄模块，其特征在于，还包括用于存储惰性气体的储气瓶，所述储气瓶与所述进气管连通。
4.根据权利要求1所述的线宽压窄模块，其特征在于，还包括耦合镜、半反半透镜、光谱仪以及计算机控制器，所述光谱仪与所述计算机控制器电连接，激光由经过耦合镜照射在所述半反半透镜，经过所述半反半透镜的反射后照射在所述光谱仪上，所述光谱仪将测量结果输出到计算机控制器，所述计算机控制器根据所述测量结果调整所述第一阀门的开度。
5.根据权利要求1所述的线宽压窄模块，其特征在于，还包括氧气含量检测仪、排气泵和计算机，所述排气泵与所述第二阀门连通，所述氧气含量检测仪与所述排气泵连通，在开始工作时，打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门，开启所述排气泵，所述氧气含量检测仪检测所述密闭腔中氧气含量，当氧气含量为0时确定所述密闭腔中空气已排净，当所述密闭腔内的气压值小于第一气压值，关闭第二阀门，开启第一阀门，向所述密闭腔内注入惰性气体，当所述密闭腔内的气压值达到第二气压值，减小第一阀门，维持所述密闭腔处于正压状态。
6.根据权利要求5所述的线宽压窄模块，其特征在于，在不工作时，所述第一阀门和所述第二阀门处于关闭状态。
7.根据权利要求5所述的线宽压窄模块，其特征在于，所述第一气压值为50mbar，所述第二气压值为1050mbar。
8.根据权利要求1所述的线宽压窄模块，其特征在于，所述棱镜组至少包括三个棱镜。
9.根据权利要求8所述的线宽压窄模块，其特征在于，所述棱镜采用直角棱镜或顶角为39°～45°的棱镜，所述棱镜采用CaF2、MgF2。
10.一种线宽压窄模块调整方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至9中任一项所述的线宽压窄模块。
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