CN113588101A - 一种准分子激光器绝对波长校准方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种准分子激光器绝对波长校准方法，包括以下步骤：在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描；在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描；通过连续式扫描和步进式扫描对准分子激光器绝对波长进行校准；其中，Δλ2＜＜Δλ1。本公开采用连续式扫描和步进式扫描相结合的方式，既能在波长偏移较大时进行大范围的峰值扫描，确保能够找到吸收峰位置，又能在吸收峰附近小范围内进行精确扫描，提高了绝对波长校准的精度。
Description
技术领域
本公开涉及激光技术领域，具体涉及一种高精度准分子激光器绝对波长校准方法。
背景技术
准分子激光器波长的精确控制是集成电路芯片制备中的重要技术之一，中心波长是准分子激光器的关键参数，其能够影响后续照明成像系统的成像质量及最终光刻分辨率节点。准分子激光器在长时间的使用过程中，由于受到温度、机械应力等外界因素的影响，中心波长会出现漂移现象。为了提高波长精度、减小外因对中心波长的影响，绝对波长校准是一项重要的技术途径。
绝对波长校准是指提供一条或多条高稳定性、高精度的已知波长作为绝对波长用于校准波长测量控制系统的误差，现有技术在对248nm的KrF激光器和193nm的ArF激光器波长校准中提到利用具有一条或多条吸收线的元素空心阴极灯进行校准，例如ArF激光器利用Pt空心阴极灯的的吸收线193.2243nm或者193.4369nm进行波长校准，而KrF激光器利用Fe空心阴极灯的248.3271nm或者248.4187nm进行校准。
但是，由于受激光器本身因素，如频率、能量稳定性以及探测器件响应、元素灯稳定性等综合影响，参考中心波长位置严重抖动，使得绝对波长校准精度不高。此外，现有单一快速连续式扫描速度快但精度无法满足要求，而单一步进式区间扫描精度高但速度慢且区间太小容易造成扫描不到吸收峰。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述问题，本公开的主要目的在于提供一种高精度准分子激光器绝对波长校准方法，以便解决上述问题的至少之一。
(二)技术方案
为了达到上述目的，作为本公开的一个方面，提供了一种准分子激光器绝对波长校准方法，包括以下步骤：
在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描；
在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描；
通过连续式扫描和步进式扫描对准分子激光器绝对波长进行校准；其中，Δλ2＜＜Δλ1。
进一步的，所述在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描包括：以理论峰值波长为中心，在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描，获取第一扫描波长数据。
进一步的，在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描之后、且在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描之前，还包括：利用所述第一扫描波长数据确定粗略峰值波长λp1。
进一步的，所述在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描包括：以λp1为中心，在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描，获取第二扫描波长数据。
进一步的，在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描之后、且在通过连续式扫描和步进式扫描对准分子激光器绝对波长进行校准之前，还包括：利用所述第二扫描波长数据确定精确峰值波长λp2。
进一步的，利用所述第一扫描波长数据确定粗略峰值波长λp1包括：对所述第一扫描波长数据进行整体寻峰算法处理，得到所述粗略峰值波长λp1。
进一步的，利用所述第二扫描波长数据确定精确峰值波长λp2包括：对所述第二扫描波长数据进行单区间寻峰算法处理，得到峰值波长平均值，作为所述精确峰值波长λp2。
进一步的，在连续式扫描过程中波长调节模块以一定的速度进行连续转动。
进一步的，在步进式扫描过程中波长调节模块以最小速度进行步进式转动。
进一步的，在步进式扫描过程中采用多次往复扫描或单次扫描。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开高精度准分子激光器绝对波长校准方法至少具有以下有益效果其中之一：
(1)本公开采用连续式扫描和步进式扫描相结合的方式，既能在波长偏移较大时进行大范围的峰值扫描，确保能够找到吸收峰位置，又能在吸收峰附近小范围内进行精确扫描，提高了绝对波长校准的精度。
(2)本公开针对不同扫描方式得到的扫描数据不同的特点，分别利用整体寻峰算法和单区间寻峰算法进行有效峰值的筛选，避免了干扰峰值对绝对波长校准结果的影响。
(3)本公开在步进式扫描峰值过程中采用往返多次扫描，有利于进一步提高绝对波长校准的精度。
附图说明
图1为本发明实施例高精度绝对波长校准方法整体流程图。
图2为本发明实施例高精度绝对波长校准方法具体实施方法流程图。
图3为本发明实施例连续式扫描局部吸收峰值图。
图4为本发明实施例步进式扫描局部吸收峰值图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
本发明提出一种准分子激光器绝对波长校准方法，包括以下步骤：
在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描；
在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描；
通过连续式扫描和步进式扫描对准分子激光器绝对波长进行校准；其中，Δλ2＜＜Δλ1。
相较于现有的单一连续式扫描及单一步进式扫描，本发明高精度准分子激光器绝对波长校准方法，可提高绝对波长校准的速度和精度。
具体的，所述在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描包括：以理论峰值波长为中心，在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描，获取第一扫描波长数据。
进一步的，所述的准分子激光器绝对波长校准方法，在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描之后、且在扫描区间Aλ2内进行步进式扫描之前，还包括：利用所述第一扫描波长数据确定粗略峰值波长λp1。在此基础上，所述在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描包括：以λp1为中心，在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描，获取第二扫描波长数据。
更进一步的，所述的准分子激光器绝对波长校准方法，在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描之后、且在通过连续式扫描和步进式扫描对准分子激光器绝对波长进行校准之前，还包括：利用所述第二扫描波长数据确定精确峰值波长λp2。
利用所述第一扫描波长数据确定粗略峰值波长λp1包括：对所述第一扫描波长数据进行整体寻峰算法处理，得到所述粗略峰值波长λp1。利用所述第二扫描波长数据确定精确峰值波长λp2包括：对所述第二扫描波长数据进行单区间寻峰算法处理，得到峰值波长平均值，作为所述精确峰值波长λp2。由此，本公开针对不同扫描方式得到的扫描数据不同的特点，分别利用整体寻峰算法和单区间寻峰算法进行有效峰值的筛选，避免了干扰峰值对绝对波长校准结果的影响。
概况而言，本发明高精度准分子激光器绝对波长校准方法，主要包括连续式扫描峰值、整体寻峰算法处理、步进式扫描峰值及区间式寻峰算法处理。其中，连续式扫描峰值和整体寻峰算法处理可以快速在大范围内进行峰值扫描和粗略定位峰值位置，然后根据得到的峰值位置，在小范围内进行步进式扫描峰值和区间式寻峰算法处理，这样就可以得到精确的峰值位置，且可以通过小范围内多次扫描，提高寻峰精度，进而提高绝对波长校准的速度和精度，有效的解决现有准分子激光器绝对波长校准中存在的速度和精度不能同时满足要求的问题。
下面结合附图1-4详细介绍本公开实施例。
在准分子激光绝对波长校准技术中，参考中心波长位置是影响校准精度的主要因素，而在绝对波长校准的过程中，为了减小激光器本身性能引起的波长波动，本公开提出了一种高精度准分子激光器绝对波长校准方法。如图1所示，首先通过连续式扫描峰值在大范围内进行快速的连续式波长扫描，然后将得到的扫描数据进行整体寻峰算法处理，得到粗略峰值波长，连续式扫描的优点是扫描范围大，速度快，但是连续式扫描过程中可能会由于光学器件或者电子器件的响应速度不够，引起波长跳动较大，所以得到粗略峰值波长后，再通过步进式扫描峰值的方式，在小范围内进行精细的扫描，然后通过区间式寻峰算法对扫描数据进行处理，得到精确的峰值波长，步进式扫描的优点是精度高，波长稳定性好，缺点是扫描范围小，速度慢。所以通过连续式扫描和步进式扫描配合的方式，可以快速精确的得到峰值波长。
更具体而言，如图2所示，所述高精度准分子激光器绝对波长校准方法，包括以下步骤：
S1：以理论峰值波长为中心，在范围Δλ1区间内进行快速的连续扫描，也即，波长测量装置在范围Δλ1区间内对所述高精度准分子激光器输出的激光进行快速的连续扫描；其中连续扫描是指在峰值扫描过程中，波长调节模块(例如电机)以一定的速度进行连续转动，同时实时记录扫描波长数据；扫描区间Δλ1设置后，波长扫描区间不超过激光器的工作范围；
S2：对连续扫描时存储的数据进行整体寻峰算法处理，得到粗略峰值波长λp1，其中，整体寻峰算法处理是将连续扫描过程中存储的数据同时进行寻峰处理，通过有效峰值判断条件，如吸收峰强度，半高宽度等，筛选出有效峰值，即λp1；
S3：以λp1为中心，在范围Δλ2区间内进行步进式扫描，也即，波长测量装置在范围Δλ2区间内对所述高精度准分子激光器输出的激光进行步进式扫描；具体可采用多次往复扫描方式或单次扫描，其中，步进式扫描是指在峰值扫描过程中，波长调节模块(例如电机)以最小速度进行步进式转动，每步进一次记录一次扫描波长数据，λp1为通过连续式扫描得到的粗略峰值波长，扫描区间Δλ2＜＜Δλ1，Δλ1例如为设定的某一个值到激光器波长的扫描全范围，Δλ2例如为Δλ1的1％-2％，当然并不仅限于此；优选的，为了进一步提高扫描精度，小区间内的步进式扫描，可以采用往返多次扫描的方式；
同时，步进式扫描在扫描区间内采样点多，信噪比高，如图4所示步进式扫描局部吸收峰值图，有助于提高绝对波长校准的精度；而连续式扫描信号噪声大，信噪比低，如图3所示连续式扫描局部吸收峰值图，其中，信噪比(SNR)等于扫描区间信号最大值减去最小值除以信号噪声的标准差。
S4：对扫描数据进行单区间寻峰算法处理，得到所有峰值波长平均值λp2，其中，单区间寻峰算法是指在每次扫描区间范围内进行有效峰值查找，如果是多次往返扫描，则根据扫描起止波长进行区间划分，再从每个区间进行有效峰值筛选，将所有峰值的平均值作为最终的峰值波长进行绝对波长校准。
需要说明的是，本发明波长测量装置可以是任意现有的波长测量装置，用于对所述高精度准分子激光器输出的激光进行扫描，获取所述激光器的波长，其并不限定为某一特定的波长测量装置。波长调节模块也可以是任意现有的波长调节模块，用于调节所述高精度准分子激光器输出的激光的波长，使激光器输出的激光的波长趋近于绝对波长，其并不限定为某一特定的波长调节模块。
综上，本实施例采用连续式扫描和步进式扫描相结合的方式，既能在波长偏移较大时进行大范围的峰值扫描，确保能够找到吸收峰位置，又能在吸收峰附件小范围内进行精确扫描，提高了绝对波长校准的精度。而且，通过整体寻峰算法和单区间寻峰算法针对不同扫描方式得到的扫描数据不同的特点，进行有效峰值的筛选，避免了干扰峰值对绝对波长校准结果的影响。
此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
再者，单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描；
在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描；
通过连续式扫描和步进式扫描对准分子激光器绝对波长进行校准；其中，Δλ2＜＜Δλ1。
2.根据权利要求1所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，所述在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描包括：以理论峰值波长为中心，在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描，获取第一扫描波长数据。
3.根据权利要求2所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，在扫描区间Δλ1内进行连续式扫描之后、且在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描之前，还包括：利用所述第一扫描波长数据确定粗略峰值波长λp1。
4.根据权利要求3所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，所述在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描包括：以λp1为中心，在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描，获取第二扫描波长数据。
5.根据权利要求4所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，在扫描区间Δλ2内进行步进式扫描之后、且在通过连续式扫描和步进式扫描对准分子激光器绝对波长进行校准之前，还包括：利用所述第二扫描波长数据确定精确峰值波长λp2。
6.根据权利要求3所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，利用所述第一扫描波长数据确定粗略峰值波长λp1包括：对所述第一扫描波长数据进行整体寻峰算法处理，得到所述粗略峰值波长λp1。
7.根据权利要求5所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，利用所述第二扫描波长数据确定精确峰值波长λp2包括：对所述第二扫描波长数据进行单区间寻峰算法处理，得到峰值波长平均值，作为所述精确峰值波长λp2。
8.根据权利要求1所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，在连续式扫描过程中波长调节模块以一定的速度进行连续转动。
9.根据权利要求1所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，在步进式扫描过程中波长调节模块以最小速度进行步进式转动。
10.根据权利要求1所述的准分子激光器绝对波长校准方法，其特征在于，在步进式扫描过程中采用多次往复扫描或单次扫描。
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