CN114447752A - 波长可选择激光系统 - Google Patents

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CN114447752A CN202011224920.3A CN202011224920A CN114447752A CN 114447752 A CN114447752 A CN 114447752A CN 202011224920 A CN202011224920 A CN 202011224920A CN 114447752 A CN114447752 A CN 114447752A
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李其衡
贺晓彬
杨涛
刘强
丁明正
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Abstract

本申请公开了一种波长可选择激光系统，包括：主振荡器压缩头用于产生脉冲；主振荡器室用于基于主振荡器压缩头所产生的脉冲产生光束；激光波长控制模块用于对光束进行调控，产生波长可变的光束；功率放大器室用于对来自主振荡器室的光束施加增益；输出耦合器用于接收来自激光波长控制模块的光束；主振荡器波前工程箱用于将来自输出耦合器的光束射向功率放大器波前工程箱；光束反转器用于将来自功率放大器室的光束射向功率放大器波前工程箱；功率放大器波前工程箱用于将光束射向功率放大器室和光束反转器。本申请的系统通过激光波长控制模块调控激光的波长，得到所需要的激光波长，操作方便，能够维持激光波长在一定的散布范围内。

Description

波长可选择激光系统
技术领域
本申请涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种波长可选择激光系统。
背景技术
半导体制造设备中，光刻机上有使用激光作为光源的情况。激光最重要的项目是维持波长在一定的散布范围内。当波长变动时，可能无法得到想要的结果。如图1所示为现有技术的光刻机激光系统处理晶圆的流程图，其中，Y代表晶圆处理符合标准，N代表晶圆处理不符合标准。现有技术中，晶圆处理不符合标准时，只能通过光学邻近校正来修改版图设计。再者，进行工艺中或完成工艺后，变更波长需要一定时间，即使变更波长也可能无法准确得到想要的波长。
发明内容
本申请的目的是提供一种波长可选择激光系统。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种波长可选择激光系统，包括
主振荡器压缩头、主振荡器室、激光波长控制模块、功率放大器压缩头、功率放大器室、输出耦合器、主振荡器波前工程箱、光束反转器和功率放大器波前工程箱；
所述主振荡器压缩头，用于产生脉冲并发送给所述主振荡器室；
所述主振荡器室，用于基于所述主振荡器压缩头所产生的脉冲产生光束；
所述激光波长控制模块，用于对来自所述主振荡器室的光束进行调控，产生波长可变的光束；
所述功率放大器压缩头，用于产生脉冲并发送给所述功率放大器室；
所述功率放大器室，用于基于所述功率放大器压缩头所产生的脉冲对来自所述主振荡器室的光束施加增益；
所述输出耦合器，用于接收来自激光波长控制模块的光束并进行耦合；
所述主振荡器波前工程箱用于将来自输出耦合器的光束射向所述功率放大器波前工程箱；
所述光束反转器用于将来自所述功率放大器室的光束以预设的角度和发光位置射向所述功率放大器波前工程箱；
所述功率放大器波前工程箱用于将来自所述主振荡器波前工程箱的光束射向所述功率放大器室和所述光束反转器。
本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请实施例提供的波长可选择激光系统，通过激光波长控制模块调控激光的波长，得到所需要的激光波长，操作方便，能够维持激光波长在一定的散布范围内。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了现有技术的光刻机激光系统处理晶圆的过程示意图；
图2示出了本申请的一个实施方式的波长可选择激光系统的结构示意图；
图3示出了本申请的另一实施方式的波长可选择激光系统的结构示意图；
图4示出了通过本申请的激光系统处理晶圆的过程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图2所示，本申请的一个实施例提供了一种波长可选择激光系统，包括高压电源11、谐振充电器2、主振荡器换向器1、功率放大器换向器3、主振荡器压缩头5、功率放大器压缩头7、主振荡器室6、功率放大器室8、激光波长控制模块4、主振荡器压缩头5、功率放大器压缩头7、光束反转器9、输出耦合器12、线路分析模块13、带宽分析模块14、主振荡器波前工程箱15和功率放大器波前工程箱16。
主振荡器压缩头5用于在主振荡器室6中压缩产生高能量的脉冲并发送给主振荡器室6。
主振荡器室6用于基于主振荡器压缩头所产生的脉冲产生光束。
激光波长控制模块4，用于对来自主振荡器室6的光束进行调控，产生预设波长的光束。
激光波长控制模块4可以包括两个及两个以上(例如两个、三个、四个等)的波长控制器17，每一波长控制器17用于产生两种及两种以上的不同波长。例如，如图3所示，激光波长控制模块4可以包括三个波长控制器17。若每个波长控制器17可以产生两种不同波长，则三个波长控制器17所能产生的波长的种类为六种，在实际工作过程中，需要该六种波长的哪一种就对应调整到哪一种，从而可以根据不同Recipe选择对应的波长。波长控制器17所控制的其中三种波长例如可以为193.253nm、193.386nm、193.456nm。
功率放大器压缩头7用于产生脉冲并发送给功率放大器室8。
功率放大器室8用于基于功率放大器压缩头7所产生的脉冲对来自主振荡器室6的光束施加增益。
输出耦合器12，用于接收来自激光波长控制模块4的光束，将光束耦合后输出。
主振荡器波前工程箱15，用于将来自输出耦合器12的光束射向功率放大器波前工程箱16；
光束反转器9用于将来自功率放大器室8的光束以预设的角度和发光位置射向功率放大器波前工程箱16；
功率放大器波前工程箱16用于将来自主振荡器波前工程箱15的光束射向功率放大器室8和光束反转器9。
线路分析模块13用于分析由输出耦合器12所输出的光束的波长、带宽和脉冲能量。
带宽分析模块14用于测量分析由主振荡器波前工程箱15所输出的光束的带宽。
主振荡器换向器1用于控制主振荡器室6内脉冲的振荡。
功率放大器换向器3用于控制功率放大器室8内的脉冲的振荡。
谐振充电器2用于根据预设电压值，为主振荡器换向器1和功率放大器换向器3充电。
高压电源11与谐振充电器2相连接，用于为谐振充电器2提供高压直流电能。
在某些实施方式中，谐振充电器2用于接收高压电源11提供的高压直流电能，向主振荡器换向器1输入直流电能，以及用于为主振荡器换向器1和功率放大器换向器3充电。
在某些实施方式中，主振荡器换向器1用于能量转换，主振荡器换向器1还用于将来自谐振充电器2的直流电能转换为具有一定频率的交流电能。
在某些实施方式中，功率放大器换向器3用于将主振荡器换向器1的交流电能以最大功率输出。
在某些实施方式中，该波长可选择激光系统还包括氟气处理器，氟气处理器用于处理该系统所使用的氟气。
激光波长控制模块4可以包括两个及两个以上的波长控制器17，每一波长控制器能够产生两种或两种以上的波长。波长控制器17一次只能产生一种波长，但每次产生的波长可以不一样。在半导体制造设备的光刻机上，会使用多种不同波长的激光。另外，也可以根据不同Recipe，依据不同的Lot/晶圆/Shot可以使用不同的波长。Lot指的是一组晶圆，一般是25个。Shot指的是一次投影曝光场。
Recipe即半导体工业自动化制造中的工艺菜单，其内容可包含半导体工艺加工过程中的多个步骤以及各个步骤的各种工艺参数值和该步骤的持续时间。在半导体工业自动化制造过程中，设备可依据Recipe的内容完成对物料的加工，加工出的产品的质量可通过调整Recipe来改进，所以一个合适的Recipe对提升产品价值有着非常重要的作用，尤其是在半导体生产业中。制作不同图形所需要的激光波长可能不同，因此，便捷地改变激光波长对于提高工作效率来说尤为重要。例如，假设采用本系统处理晶圆，采用六种Recipe，需要六种不同波长的激光，本系统包括三个波长控制器17，每个波长控制器17能够产生这六种波长中的其中两种，通过设置该三个波长控制器17产生该六种波长，即可通过本系统实现这六种Recipe对晶圆的处理，而不需要进行光学邻近校正来调整光刻版图形，大大提高了工作效率。
在波长可选择激光系统工作时，主振荡器换向器1控制主振荡器室6内脉冲的振荡，功率放大器换向器3控制功率放大器室8内的脉冲的振荡。主振荡器压缩头5在主振荡器室6中压缩产生高能量的脉冲，主振荡器室6基于主振荡器压缩头5所产生的脉冲产生光束，将该光束分别输入激光波长控制模块4以及功率放大器室8。激光波长控制模块4对来自主振荡器室6的光束进行调控，产生预设波长的光束，输出该预设波长的光束到输出耦合器12。
功率放大器压缩头7产生脉冲，功率放大器室8基于功率放大器压缩头7所产生的脉冲对来自主振荡器室6的光束施加增益，然后将光束输入光束反转器9。
输出耦合器12接收到来自激光波长控制模块4的光束，将该光束耦合后输入主振荡器波前工程箱15。主振荡器波前工程箱15将来自输出耦合器12的光束射向功率放大器波前工程箱16；
光束反转器9将来自功率放大器室8的光束以预设的角度和发光位置射向功率放大器波前工程箱16。功率放大器波前工程箱16将来自主振荡器波前工程箱15的光束射向功率放大器室8和光束反转器9。
线路分析模块13分析由输出耦合器12所输出的光束的波长、带宽和脉冲能量，使工作人员掌控光束的参数以便根据需要进行调控。
带宽分析模块14测量分析由主振荡器波前工程箱15所输出的光束的带宽，使工作人员掌控光束的参数以便根据需要进行调控。
谐振充电器2根据预设电压值，为主振荡器换向器1和功率放大器换向器3充电。高压电源11与谐振充电器2相连接，为谐振充电器2提供高压直流电能。
通过激光波长控制模块4使激光的波长可以根据不同的Recipe进行选择。激光的波长可以依据Lot、晶圆、Shot的不同而变更。
可以利用激光波长控制模块4变更激光的波长，这样可以使通过相同的Reticle成形的图案产生变化，可根据不同的Lot、晶圆、Shot调整波长形成不同的图案，满足实际应用的需求。如图4所示，采用本申请实施例的波长可选择激光系统处理晶圆的流程，其中，Y代表晶圆处理符合标准，N代表晶圆处理不符合标准。当晶圆处理不符合标准时，通过激光波长控制模块4变更激光的波长，利用改变波长的激光重新处理晶圆即可，而不需要再次进行光学邻近校正。
本申请实施例提供的波长可选择激光系统，通过激光波长控制模块调控激光的波长，得到所需要的激光波长，操作方便，能够维持激光波长在一定的散布范围内，并且能够实现在工艺进行过程中或完成工艺后，立即变更波长，得到所需要的波长散布范围。
需要说明的是：
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请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：即所要求保护的本申请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，发明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申请的单独实施例。
以上所述实施例仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种波长可选择激光系统，其特征在于，包括主振荡器压缩头、主振荡器室、激光波长控制模块、功率放大器压缩头、功率放大器室、输出耦合器、主振荡器波前工程箱、光束反转器和功率放大器波前工程箱；
所述主振荡器压缩头，用于产生脉冲并发送给所述主振荡器室；
所述主振荡器室，用于基于所述主振荡器压缩头所产生的脉冲产生光束；
所述激光波长控制模块，用于对来自所述主振荡器室的光束进行调控，产生波长可变的光束；
所述功率放大器压缩头，用于产生脉冲并发送给所述功率放大器室；
所述功率放大器室，用于基于所述功率放大器压缩头所产生的脉冲对来自所述主振荡器室的光束施加增益；
所述输出耦合器，用于接收来自激光波长控制模块的光束并进行耦合；
所述主振荡器波前工程箱用于将来自输出耦合器的光束射向所述功率放大器波前工程箱；
所述光束反转器用于将来自所述功率放大器室的光束以预设的角度和发光位置射向所述功率放大器波前工程箱；
所述功率放大器波前工程箱用于将来自所述主振荡器波前工程箱的光束射向所述功率放大器室和所述光束反转器。
2.根据权利要求1所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述波长可选择激光系统还包括线路分析模块，所述线路分析模块用于分析由所述输出耦合器所输出的光束的波长、带宽和脉冲能量。
3.根据权利要求1所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述波长可选择激光系统还包括带宽分析模块，所述带宽分析模块用于测量分析由所述主振荡器波前工程箱所输出的光束的带宽。
4.根据权利要求1所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述波长可选择激光系统还包括主振荡器换向器，所述主振荡器换向器用于控制所述主振荡器室内脉冲的振荡。
5.根据权利要求4所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述波长可选择激光系统还包括功率放大器换向器，所述功率放大器换向器用于控制所述功率放大器室内的脉冲的振荡。
6.根据权利要求5所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述波长可选择激光系统还包括谐振充电器，所述谐振充电器用于根据预设电压值，为所述主振荡器换向器和所述功率放大器换向器充电。
7.根据权利要求6所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述波长可选择激光系统还包括高压电源，所述高压电源与所述谐振充电器相连接，用于为所述谐振充电器提供高压直流电能。
8.根据权利要求7所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述主振荡器换向器还用于将来自所述谐振充电器的直流电能转换为具有一定频率的交流电能。
9.根据权利要求1所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述激光波长控制模块包括两个以上波长控制器，每一所述波长控制器用于产生两种以上的波长，各所述波长控制器所产生的波长各不相同。
10.根据权利要求9所述的波长可选择激光系统，其特征在于，所述激光波长控制模块包括三个波长控制器。
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