CN116960716B - 准分子激光器能量掉点恢复方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准分子激光器能量掉点恢复方法及装置。该方法包括以下步骤：在功率放大放电腔(104)出现能量掉点时，根据功率放大放电腔(104)在当前脉冲的电压预设值和电压增量，以及功率放大放电腔(104)在当前脉冲的出光能量和抵消能量信号，调整下一个脉冲的功率放大放电腔(104)的电压设定值；在主振荡放电腔(103)出现能量掉点时，根据功率放大放电腔(104)在当前脉冲的电压预设值和电压增量，调整下一次脉冲的功率放大放电腔(104)的电压设定值。本发明能够使准分子激光器系统快速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。

Description

准分子激光器能量掉点恢复方法及装置

技术领域

本发明涉及一种准分子激光器能量掉点恢复方法及装置，属于激光技术领域。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

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恢复方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供准分子激光器能量掉点恢复装置。

为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

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恢复方法；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：

在所述功率放大放电腔出现能量掉点时，根据所述功率放大放电腔在当前脉冲的电压预设值和电压增量，以及所述功率放大放电腔在当前脉冲的出光能量和抵消能量信号，调整下一个脉冲的所述功率放大放电腔的电压设定值；

在所述主振荡放电腔出现能量掉点时，根据所述功率放大放电腔在当前脉冲的电压预设值和电压增量，调整下一次脉冲的所述功率放大放电腔的电压设定值。

其中较优地，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；

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。

其中较优地，还包括：计算所述主振荡放电腔出现能量掉点的个数，和/或所述功率放大放电腔出现能量掉点的个数；

当所述主振荡放电腔出现能量掉点的次数达到MO能量掉点门限值，或所述功率放大放电腔出现能量掉点的次数达到PA能量掉点门限值，则触发上位机、光刻机或风机控制器。

其中较优地，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，共同决定所述电压增量。

其中较优地，还包括判断所述功率放大放电腔出现能量掉点，其包括以下子步骤：

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。

其中较优地，还包括判断所述主振荡放电腔出现能量掉点，其包括以下子步骤：

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。

其中较优地，所述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的步骤，是将所述抵消结果输入到所述能量控制器，然后将所述能量控制器的输出与所述调整后的电压相加，得到所述功率放大放电腔在下一个脉冲的电压设定值。

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，

所述能量控制模块包括掉点处理模块、能量控制器；

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能量传感器的所述准分子激光器的主振荡放电腔在当前脉冲的出光能量，并且判断出所述主振荡放电腔出现能量掉点；

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能量传感器的所述准分子激光器的功率放大放电腔在所述当前脉冲的出光能量；并且，判断出所述功率放大放电腔出现能量掉点；

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功率放大放电腔在所述下一个脉冲的电压设定值，

在所述功率放大放电腔出现能量掉点时，所述掉点处理模块根据所述功率放大放电腔在当前脉冲的电压预设值和电压增量，以及功率放大放电腔在当前脉冲的出光能量和抵消能量信号，来调整在下一个脉冲的所述功率放大放电腔的电压设定值；

在所述主振荡放电腔出现能量掉点时，所述掉点处理模块根据功率放大放电腔在当前脉冲的电压预设值和电压增量，调整在下一次脉冲的所述功率放大放电腔的电压设定值。

其中较优地，还包括输出加法器，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；

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；

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预设值加上所述电压增量得到的调整后的电压预设值。

其中较优地，还包括输入加法器，所述输入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能量误差；

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所述能量控制器。

本发明所提供的用于准分子激光器的能量掉点恢复方法及装置，与现有技术相比，能够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。

附图说明

图1为本发明第一实施例所提供的准分子激光器的能量控制系统结构示意图；

图2为图1中的能量控制模块的结构示意图；

图3为准分子激光器的猝发信号及脉冲示意图；

图4(a)为本发明第一实施例所提供的准分子激光器能量掉点检测方法中的主振荡放电腔能量掉点检测流程示意图；

图4(b)为本发明第一实施例所提供的准分子激光器能量掉点检测方法中的功率放大放电腔能量掉点检测流程示意图；

图5(a)为现有技术中激光器系统发生能量掉点后的恢复过程示意图；

图5(b)为本发明所提供的激光器系统发生能量掉点后的恢复过程示意图；

图6为本发明第二实施例所提供的准分子激光器能量掉点恢复方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明所提供的准分子激光器的能量掉点恢复装置，包括能量控制模块101、执行机构102、MO能量传感器105和PA能量传感器106。其中，能量控制模块101连接执行机构102，以向执行机构102发出电压控制指令11。执行机构102连接主振荡放电腔103和功率放大放电腔104，以在接收到电压控制指令11后，向主振荡放电腔103和功率放大放电腔104分别发出MO电压控制信号14和PA电压控制信号15。能量控制模块101还连接MO能量传感器105和PA能量传感器106。MO能量传感器105用于检测主振荡放电腔103发射的激光的出光能量，并向能量控制模块101反馈MO能量信号12，PA能量传感器106用于检测功率放大放电腔104发射的激光的出光能量，并将PA能量信号13反馈至能量控制模块101，从而实现闭环控制。

如图2所示，在本发明的实施例中，能量控制模块101包括掉点处理模块201、能量控制器202、输入出加法器203和输出加法器204。其中，掉点处理模块201包括判定模块2011、快速恢复模块2012、警示模块2013。

其中，掉点处理模块201的判定模块的作用是判断准分子激光器系统是否出现能量掉点现象。掉点处理模块201的快速恢复模块2012的作用是，当系统出现能量掉点现象时输出相应的调整信号，通过输入出加法器203、输出加法器204和能量控制器202的共同作用，使系统中的执行机构102快速调整恢复激光器的出光口能量。掉点处理模块201的警示模块的作用是，当系统出现能量掉点时将能量掉点的信息发送至上位机、光刻机、风机控制器等相关单元，使各单元进行相应的调控操作。

掉点处理模块201连接MO能量传感器105，以接收来自MO能量传感器105的主振荡放电腔103在当前脉冲的出光能量，并且根据第一实施例所述的能量掉点检测方法，判断出主振荡放电腔103出现能量掉点。

掉点处理模块201还连接PA能量传感器106，以接收来自PA能量传感器106的功率放大放电腔104在当前脉冲的出光能量；并且，根据第一实施例所述的能量掉点检测方法，判断出功率放大放电腔104出现能量掉点。

掉点处理模块201还连接能量控制器202，以根据第二实施例所述的能量掉点恢复方法，在主振荡放电腔或功率放大放电腔出现能量掉点时，通过能量控制器调整功率放大放电腔104在下一个脉冲的电压设定值。

在功率放大放电腔104出现能量掉点时，掉点处理模块201，根据第二实施例所述的能量掉点恢复方法，基于功率放大放电腔在当前脉冲的电压预设值和电压增量，以及功率放大放电腔104在当前脉冲的出光能量和抵消能量信号，来调整在下一个脉冲的功率放大放电腔104的电压设定值；

在主振荡放电腔103出现能量掉点时，掉点处理模块201根据第二实施例所述的能量掉点恢复方法，基于功率放大放电腔104在当前脉冲的电压预设值和电压增量，调整在下一次脉冲的功率放大放电腔104的电压设定值。

输出加法器204连接掉点处理模块201，用于接收功率放大放电腔104的电压增量18；还连接能量控制器202，用于接收功率放大放电腔104的当前脉冲的电压19。输出加法器204输出将功率放大放电腔104的当前脉冲的电压预设值加上电压增量得到的调整后的电压预设值21。

输入加法器203连接掉点处理模块201，用于接收功率放大放电腔104的能量误差；还连接能量控制器202，以将功率放大放电腔104在当前脉冲的出光能量，与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202。

后文将结合本专利的准分子激光器能量掉点恢复方法，对掉点处理模块201的具体工作方法进行详细说明。本专利的能量掉点是指主振荡放电腔的出光能量低于MO掉点能量预设值或功率放大放电腔的出光能量低于PA掉点能量预设值时的脉冲。能量稳定点是指功率放大放电腔的出光能量达到稳定点预设值的脉冲。

如图3所示，准分子激光器的功率放大放电腔的电压值(等效为出光能量)的时间分布图中，包括多个猝发信号(图中显示为第一猝发信号701、第二猝发信号702以及第三猝发信号703)。各个猝发信号之间有出光间隙(即，出光能量为零的时期)，而且每个猝发信号包括多个能量脉冲(以下简称为脉冲，通常每个猝发信号包括1000-2000个脉冲，合称为脉冲序列。在每个猝发信号中的脉冲数量是根据实际需要设置。

<第一实施例>

本发明的准分子激光器能量掉点检测方法，包括以下步骤：

S1：在当前脉冲，检测主振荡放电腔和功率放大放电腔在每个脉冲的出光能量；

如图1所示，利用本发明的准分子激光器能量掉点检测装置的MO能量传感器105(能量传感器A)，对主振荡放电腔在当前脉冲(第i个脉冲)的出光能量，得到MO能量信号。利用PA能量传感器106(能量传感器B)，对功率放大放电腔在当前脉冲的出光能量，得到PA能量信号。

S2：根据出光能量判断主振荡放电腔和功率放大放电腔中任一个是否出现能量掉点，出现掉点时，就进入下一步；没有出现掉点时则返回S1。

首先，掉点处理模块201中的判定模块，根据S1步骤中得到的主振荡放电腔和功率放大放电腔的各自的出光能量，同时判断主振荡放电腔和功率放大放电腔中任一个是否有能量掉点产生，并计算能量掉点产生的深度。需要指出的是，判断主振荡放电腔和功率放大放电腔的掉点产生，可以同步计算，以下只是描述的方便而先描述主振荡放电腔的掉点计算，之后再描述功率放大放电腔的掉点计算。

一、判断主振荡放电腔是否出现能量掉点

如图4(a)所示，首先，检测主振荡放电腔的出光能量，并计算MO掉点深度σ_i：

其中，i表示脉冲数(即，第i个脉冲)；M₁为MO预设系数，由实验得到，其范围为3.5到6；N为预先设定值，取值范围为100到1000；j表示从1到N的计数；E_i表示MO能量传感器在第i个脉冲检测到的主振荡放电腔的出光能量；μ为前N个MO出光能量的算术平均值。

其中，N的取值是根据经验值选取；M₁与激光器的性能参数相关，其取值越小，对掉点的检测越灵敏，即掉点深度越小。

需要说明的是，i是连续计数的，即假设在上一个猝发信号中i的值最大为X，则在接下来的一个猝发信号中i的值从X+1开始计数。前述“前N个”是指从当前脉冲之前的N个，例如当i为第2550个脉冲(在第2个猝发信号中的第50个脉冲)，N为100时，则“前N个”是指第2451个脉冲(位于第一猝发信号)到第2449个脉冲(位于第二个猝发信号)。后文的“前N个”具有相同含义。即，μ为第2451个脉冲(位于第一猝发信号)到第2449个脉冲(位于第二儿猝发信号)的MO出光能量的算术平均值。由此，实现了连续计算MO掉点深度σ_i，从而实现连续对每个脉冲的能量掉点检测(除了前N-1个脉冲)，并及时恢复能量掉点。

然后，根据MO掉点深度和检测到的主振荡放电腔的出光能量，计算得到在第i个脉冲的MO能量偏差值out1_i：

out1_i＝E_i-(μ-σ_i) (3)

最后，基于MO能量偏差值判断主振荡放电腔是否出现能量掉点。

当out1_i<0时，判断为主振荡放电腔在第i个脉冲出现能量掉点；当out1_i≧0时判断为主振荡放电腔在第i个脉冲没有出现能量掉点。

二、判断功率放大放电腔是否出现能量掉点

如图4(b)所示，首先，检测功率放大放电腔的出光能量，并基于功率放大放电腔的能量目标计算功率放大放电腔的PA能量误差

其中，i表示脉冲；为PA能量传感器实时检测到的功率放大放电腔在第i个脉冲的出光能量；E_T为功率放大放电腔的预先设定的能量目标(即稳定状态下的出光能量值)。在此，稳定状态是指功率放大放电腔的出光能量平均值与功率放大放电腔的能量目标相等的状态。

其次，基于功率放大放电腔的PA能量误差，计算在第i个脉冲处的功率放大放电腔的PA掉点深度

其中，i表示脉冲；M₂为PA预设系数，由实验得到，取值范围为3.5到6；N为预设系数，取值范围为100到1000；j表示从1到N的计数；μ^g为前N个脉冲的功率放大放电腔能量误差的算术平均值。

然后，基于功率放大放电腔的PA能量误差、PA掉点深度，计算得到在第i个脉冲的PA能量偏差值out2_i：

最后，基于PA能量偏差值判断功率放大放电腔是否出现能量掉点。

当out2_i<0时，则判断功率放大放电腔在第i个脉冲出现能量掉点，否则判断为功率放大放电腔在第i个脉冲没有出现掉点。

换言之，out1_i或out2_i中任意一个小于0时，判定模块判断为出现能量掉点。

<第二实施例>

在第一实施例中，在out1_i或out2_i中任意一个小于0时，判定模块判断出在第i个脉冲出现能量掉点之后，还进行对功率放大放电腔的能量恢复操作。如图6所示，本发明的准分子激光器能量掉点恢复方法包括以下步骤：

当脉冲到达时，分别对主振荡放电腔(MO)的能量掉点进行检测，对功率放大放电腔(PA)能量掉点进行检测。

如果按照本发明第一实施例中的能量掉点检测方法，检测出主振荡放电腔出现能量掉点或功率放大放电腔出现能量掉点，则进行下一步操作；如果检测出主振荡放电腔或功率放大放电腔均未出现能量掉点，则返回上一步骤，等待下一个脉冲到达时，对主振荡放电腔(MO)的能量掉点进行检测，对功率放大放电腔(PA)能量掉点进行检测。

当主振荡放电腔发生能量掉点，则通过调整功率放大放电腔的电压设定值；功率放大放电腔发生能量掉点时，则对功率放大放电腔的出光能量进行补偿，并且调整PA电压设定值。

然后，在脉冲数没有清零的情况下(即，准分子激光器持续在工作)，返回，以等待下一个脉冲到达时，对主振荡放电腔(MO)的能量掉点进行检测，对功率放大放电腔(PA)能量掉点进行检测。

下面对本发明的准分子激光器的能量掉点恢复方法的具体步骤进行详细描述。

当判定模块2011计算得到out1_i或out2_i中任意一个小于0时，则启动快速恢复模块2012，对能量控制器202进行直接补偿，加快系统恢复的速度。快速恢复模块执行的能量恢复操作包括两个部分：一是直接调整功率放大放电腔的电压设定值；二是对功率放大放电腔的能量误差进行补偿。

直接调整功率放大放电腔的电压设定值，包括以下步骤S31-S33：

S31：计算功率放大放电腔在第i个脉冲的稳定系数

其中，i表示第i个脉冲；N为预设值，取值范围为100到1000；j表示从1到N的计数；M₃为预设系数，由实验得到，范围为3.5到6；μ^v为前N个脉冲的功率放大放电腔电压设定值V_i的算术平均值。通过在第i个脉冲的功率放大放电腔电压设定值V_i(即电压信号21)，利用上式8-9就能得到在第i个脉冲的稳定系数

S32：计算在第i个脉冲的功率放大放电腔的电压增量ΔV_i(即电压信号18)：

当out1_i＜0时，k＝k1 (11)

当out1_i≥0时，k＝k2 (12)

其中：k1、k2为不相同的预设系数，均由实验得到，其范围为0.5到5；为功率放大放电腔的PA能量误差(即能量信号16)；/>为在第i个脉冲的稳定系数；/>为在第i个脉冲的功率放大放电腔的PA掉点深度。

由此可见，电压增量ΔV_i与PA能量误差成正比，与稳定系数成正比，与PA掉点深度与反比。更进一步，结合式4-10可知，功率放大放电腔的出光能量与能量目标的差值，与功率放大放电腔的电压设定值，共同决定电压增量ΔV_i。

S33：将功率放大放电腔的电压增量ΔV_i(即电压信号18)和能量控制器202在第i个脉冲输出的电压设定值V_i(即电压信号19)求和，作为下一个脉冲的功率放大放电腔的电压设定值。

通过输出加法器204相加，将两者相加，如下：

V_i+1＝V_i+ΔV_i (13)

其中，V_i+1为调整后的在第i+1个脉冲的功率放大放电腔的电压设定值，是预设值。

由于主振荡放电腔能量掉点会直接影响到功率放大放电腔的能量产生掉点，所以只需要对功率放大放电腔进行电压补偿，就可以实现快速恢复激光器的出光口能量。

当功率放大放电腔发生能量掉点时，则不仅对功率放大放电腔的电压设定值进行调整，还需要对功率放大放电腔的出光能量进行补偿。利用输入出加法器203，按照式14，将功率放大放电腔能量误差抵消，将作为抵消结果的抵消能量信号(即能量信号17)输出至能量控制器202，以按照常规的能量控制器202的算法，生成功率放大放电腔电压设定值(用于控制下一个脉冲的功率放大放电腔的出光能量)。输入至能量控制模块101的能量信号/>的具体计算如下：

当out2_i＜0时，k3＝k4 (15)

当out2_i≥0时，k3＝k5 (16)

其中，为PA能量传感器实时检测到的功率放大放电腔在第i个脉冲的出光能量(即能量信号13)；k4、k5为不同的预设系数，由实验得到，取值范围为0.5到2；/>为功率放大放电腔的PA能量误差(即能量信号16)。

通过上述步骤，利用常规的能量传感器的控制方法(例如2021年7月28日申请的申请号为202110859996.1，专利名称为“一种用于双腔准分子激光器的能量控制方法及装置”；或者2021年4月15日申请的申请号为202110406445X，专利名称为“双腔激光器能量的控制方法及系统”中公开的控制方法和能量控制器)，就能直接对功率放大放电腔的电压和出光能量进行调整，以实现快速恢复激光器的出光能量。

由此可见，本实施例中，在功率放大放电腔104出现能量掉点时，对功率放大放电腔104的能量误差进行抵消，得到抵消结果；计算功率放大放电腔104的电压增量，并将功率放大放电腔104的当前脉冲的电压加上电压增量，得到调整后的电压。然后，基于抵消结果和调整后的电压，计算功率放大放电腔104在下一个脉冲的电压设定值。即，如图2所示，是将抵消结果输入到能量控制器202，然后将能量控制器202的输出与前述调整后的电压相加，得到功率放大放电腔104在下一个脉冲的电压设定值。结合前述计算式可知，快速恢复模块2012根据功率放大放电腔在当前脉冲的电压预设值和电压增量，以及功率放大放电腔104在当前脉冲的出光能量和抵消能量信号，来调整在下一个脉冲的所述功率放大放电腔104的电压设定值。

在主振荡放电腔103出现能量掉点时，计算功率放大放电腔104的电压增量，并将功率放大放电腔104的当前脉冲的电压加上电压增量，作为功率放大放电腔104在下一个脉冲的电压设定值。根据前述计算式可知，快速恢复模块2012根据功率放大放电腔104在当前脉冲的电压预设值和电压增量，调整在下一次脉冲的功率放大放电腔104的电压设定值。

换言之，本实施例中，对主振荡放电腔103和功率放大放电腔104出现能量掉点时的恢复操作是不同的。在功率放大放电腔104出现能量掉点时，第i+1个脉冲(也可称为：下一个脉冲)的功率放大放电腔的电压设定值，既受到功率放大放电腔在第i个脉冲(也可称为：当前脉冲)的电压预设值和电压增量的调节，也受到功率放大放电腔在第i个脉冲的出光能量和抵消能量信号的调节。在主振荡放电腔103出现能量掉点时，则下一次脉冲的功率放大放电腔的电压设定值只是受到功率放大放电腔在第i个脉冲(也可称为：当前脉冲)的电压预设值和电压增量的调节。

结合图2、图4(a)、图4(b)和图6所示，利用本发明的能量掉点检测方法检测出发生能量掉点之后，基于能量掉点恢复方法，在当前脉冲计算出调整后的功率放大放电腔的电压设定值，作为下一个脉冲的功率放大放电腔的电压设定值，以实时调整每个脉冲的功率放大放电腔的电压设定值。由于实时调整功率放大放电腔的电压设定值，从而达到如图5(b)所示的在3个脉冲就使功率放大放电腔的出光能量达到稳定点的快速恢复的效果。

<第三实施例>

在前述实施例中详细说明了当系统出现能量掉点时的判断、补偿和恢复过程。进一步，作为优选方案，在判断出第N个脉冲出现了能量掉点，并且对功率放大放电腔进行了电压调整和出光能量调整，同时，还进行警示操作。

当判定模块2011计算得到out1_i或out2_i中任意一个小于0时，警示模块2013启动，将能量掉点的信息发送至相关单元，使各单元进行相应的调控操作。警示模块2013的警示操作过程包括如下步骤：

S41：统计能量掉点产生的次数。

警示模块2013通过两个计数器分别统计主振荡放电腔和功率放大放电腔产生能量掉点的次数，通过变量N₁、N₂的自增实现次数统计，即

N₁＝N₁+1 (17)

N₂＝N₂+1 (18)

其中，N₁表示主振荡放电腔累计发生能量掉点的个数(即out1_i小于0的次数)；N₂表示功率放大放电腔累计发生能量掉点的个数(即out2_i小于0的次数)。N₁和N₂均连续计数，即持续地在各个猝发信号内的各个能量脉冲进行计数，直到收到清零指示(例如，进行设备检修后需要对N₁和N₂清零)。

S42：在达到预设门限值时，向上位机、光刻机或风机控制器发出警示。

警示模块判断N₁是否达到MO能量掉点门限值，同时判断N₂是否达到PA能量掉点门限值。如果两者之一达到门限值，则发送警示信息到上位机、光刻机或风机控制器等。上位机、光刻机或风机控制器进一步分别作出相应的相关操作，例如，上位机记录能量掉点信息和点亮报警指示灯等操作；光刻机记录能量掉点的产生时刻，以便对此时刻的状态进行分析评估等；风机控制器对风速进行调整，以快速调整出光能量。

例如，如果N₁达到主振荡放电腔能量掉点门限值，则生成脉冲信号(例如，可以是5微秒的正电平信号或5微秒的负电平信号等)发送至风机控制器，用于控制主振荡放电腔的风速；如果N₂达到功率放大放电腔能量掉点门限值，则生成脉冲信号发送至风机控制器，将系统产生能量掉点的信息快速通知风机控制器，以控制功率放大放电腔的风速。利用风机控制器可以进行风扇速度的调控，从而降低能量掉点的产生。

当激光器系统的状态发生了改变时，例如更换气体、更换腔体等改变，警示模块接收到上位机的指令，对脉冲数i进行清零操作。在没有清零操作的情况下，脉冲数i是不断累计的，这样能保持对从第N个脉冲开始的所有脉冲都快速调整。

以上对掉点处理模块201的具体工作方法进行了详细说明。本发明的准分子激光器能量掉点恢复方法的实际测试效果，如图5(b)所示。

在介绍图5(b)所示本发明的效果之前，先介绍如图5(a)所示的现有技术的能量掉点恢复效果。在现有技术中，当准分子激光器出现能量掉点后，其能量恢复过程所需的时间比较长(在第7个脉冲处出现能量掉点，接着在第8-15个脉冲进行调整，直到第16个脉冲才达到稳定点)，对于光刻机曝光线条的均匀度以及芯片的良品率影响都比较严重。

如图5(b)所示，本发明所提供的准分子激光器能量掉点恢复方法及装置，当出现能量掉点后，通过对能量控制器的直接补偿，加快了系统的恢复速度，能量恢复过程所需的时间明显短于现有技术(在第7个脉冲处出现能量掉点，接着在第8个脉冲进行调整，在第9个脉冲就达到稳定点)，因此对于光刻机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。

以上对本发明所提供的准分子激光器能量掉点恢复方法及装置进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (9)

1.一种准分子激光器能量掉点恢复方法；其中，所述准分子激光器包括能量控制模块（101）、执行机构（102）、主振荡放电腔（103）、功率放大放电腔（104）、MO能量传感器（105）和PA能量传感器（106）其特征在于包括以下步骤：

在所述功率放大放电腔（104）出现能量掉点时，根据所述功率放大放电腔（104）在当前脉冲的电压预设值和电压增量，以及所述功率放大放电腔（104）在当前脉冲的出光能量和抵消能量信号，调整下一个脉冲的所述功率放大放电腔（104）的电压设定值；

在所述主振荡放电腔（103）出现能量掉点时，根据所述功率放大放电腔（104）在当前脉冲的电压预设值和电压增量，调整下一个脉冲的所述功率放大放电腔（104）的电压设定值，

还包括：

计算所述主振荡放电腔（103）出现能量掉点的个数，和/或所述功率放大放电腔（104）出现能量掉点的个数；当所述主振荡放电腔（103）出现能量掉点的次数达到MO能量掉点门限值，或所述功率放大放电腔（104）出现能量掉点的次数达到PA能量掉点门限值，则触发上位机、光刻机或风机控制器。

2.如权利要求1所述的准分子激光器能量掉点恢复方法，其特征在于：

在所述功率放大放电腔（104）出现能量掉点时，对所述功率放大放电腔（104）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（104）的电压增量，并将所述功率放大放电腔（104）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（104）在下一个脉冲的电压设定值；

在所述主振荡放电腔（103）出现能量掉点时，计算所述功率放大放电腔（104）的电压增量，并将所述功率放大放电腔（104）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（104）在下一个脉冲的电压设定值。

3.如权利要求1所述的准分子激光器能量掉点恢复方法，其特征在于：

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。

4.如权利要求1或2所述的准分子激光器能量掉点恢复方法，其特征在于还包括判断所述功率放大放电腔（104）出现能量掉点，其包括以下子步骤：

接收来自所述PA能量传感器（106）的所述功率放大放电腔（104）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（104）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（104）的出光能量的均值，判断出所述功率放大放电腔（104）是否出现能量掉点。

5.如权利要求1或2所述的准分子激光器能量掉点恢复方法，其特征在于还包括判断所述主振荡放电腔（103）出现能量掉点，其包括以下子步骤：

接收来自所述MO能量传感器（105）的所述主振荡放电腔（103）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（103）的出光能量的均值，判断出所述主振荡放电腔（103）是否出现能量掉点。

6.如权利要求2所述的准分子激光器能量掉点恢复方法，其特征在于：

所述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（104）在下一个脉冲的电压设定值的步骤，是将所述抵消结果输入到所述能量控制器（202），然后将能量控制器（202）的输出与所述调整后的电压相加，得到所述功率放大放电腔（104）在下一个脉冲的电压设定值。

7.一种准分子激光器能量掉点恢复装置，包括能量控制模块（101）、执行机构（102）、MO能量传感器（105）和PA能量传感器（106），其特征在于：

所述能量控制模块（101）包括掉点处理模块（201）、能量控制器（202）；

所述掉点处理模块（201）连接所述MO能量传感器（105），以接收来自所述MO能量传感器（105）的所述准分子激光器的主振荡放电腔（103）在当前脉冲的出光能量，并且判断出所述主振荡放电腔（103）出现能量掉点；

所述掉点处理模块（201）还连接所述PA能量传感器（106），以接收来自所述PA能量传感器（106）的所述准分子激光器的功率放大放电腔（104）在所述当前脉冲的出光能量；并且，判断出所述功率放大放电腔（104）出现能量掉点；

所述掉点处理模块（201）还连接所述能量控制器（202），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功率放大放电腔（104）在下一个脉冲的电压设定值，

在所述功率放大放电腔（104）出现能量掉点时，所述掉点处理模块（201）根据所述功率放大放电腔在当前脉冲的电压预设值和电压增量，以及功率放大放电腔（104）在当前脉冲的出光能量和抵消能量信号，来调整在下一个脉冲的所述功率放大放电腔（104）的电压设定值；

在所述主振荡放电腔（103）出现能量掉点时，所述掉点处理模块（201）根据功率放大放电腔（104）在当前脉冲的电压预设值和电压增量，调整在下一个脉冲的所述功率放大放电腔（104）的电压设定值。

8.如权利要求7所述的准分子激光器能量掉点恢复装置，其特征在于还包括输出加法器（204），

所述输出加法器（204）连接所述掉点处理模块（201），用于接收所述功率放大放电腔（104）的电压增量；

所述输出加法器（204）还连接所述能量控制器（202），用于接收所述功率放大放电腔（104）的当前脉冲的电压；

所述输出加法器（204）输出将所述功率放大放电腔（104）的当前脉冲的电压预设值加上所述电压增量得到的调整后的电压预设值。

9.如权利要求7所述的准分子激光器能量掉点恢复装置，其特征在于还包括输入加法器（203），

所述输入加法器（203）连接所述掉点处理模块（201），用于接收所述功率放大放电腔（104）的能量误差；

所述输入加法器（203）连接所述能量控制器（202），以将所述功率放大放电腔（104）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所述能量控制器（202）。