一种准分子激光器绝对波长标定和校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种准分子激光器绝对波长标定和校准装置，该装置按光路方向顺次包括第一正透镜(1)、匀化片(2)、第二正透镜(3)、第一半透半反镜片(4a)和第二半透半反镜片(4b)、不同元素制成的第一空心阴极灯(5a)和第二空心阴极灯(5b)、第三正透镜(6a)和第四正透镜(6b)、第一滤光片(7a)和第二滤光片(7b)、第一紫外光电探测器件(8a)、第二紫外光电探测器件(8b)和第三紫外光电探测器件(8c)，该装置采用两个分别填充不同元素的空心阴极灯，基于两种不同元素发出的至少两条193nm附近高吸收强度原子吸收线的方法来进行激光器绝对波长的标定和校准，利用两条强原子吸收线处产生的高对比度信号变化量，来提高绝对波长标定和校准的精度，并可能降低对探测电路精度的要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光
，具体涉及一种准分子激光绝对波长标定和校准的装置。
技术介绍
ArF准分子激光器是目前集成电路芯片制造业广泛采用的光刻曝光光源。光刻用ArF准分子激光器出射光谱约在193.0～193.6nm区间内，中心波长在193.37nm附近，中心波长精度通常高于0.1pm，波长精细、稳定性好。中心波长是准分子激光器的关键参数，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。因此，光刻用准分子激光器需要具备中心波长在线式精确标定和校准装置，在无需借助外部高分辨率光谱仪等仪器的情况下，即能实现激光器中心波长的定期精确标定和绝对校准功能。目前，ArF准分子激光器通常采用在193nm附近具有原子吸收线的相关元素空心阴极灯来实现激光绝对波长的标定和校准功能。空心阴极灯包含阴极和阳极，阴极采用在193nm附近具有原子吸收线的元素制成，设计成空心“管状”形状，可容纳193nm激光从“管状”阴极中穿过。调谐激光器输出中心波长，当激光器波长对应于气态元素的跨级跃迁能量时，会引起气态元素产生跨级共振，进而改变电路的阻抗特性，因此，在原子吸收线处光电流信号会迅速增强，通过采集光电流转换的电压信号变化的方法，在电压极大值处即为原子吸收线的精确位置。同时，在原子吸收线处，因原子跨级共振会对193nm激光进行吸收，导致穿过空心阴极灯的193nm激光强度显著降低。因此还可以采用测试穿过阴极灯的激光能量衰减的方法确定原子吸收线准确位置，即强度极小值处。由于元素的原子吸收线波长是固定的，因此，激光器的绝对波长就能够确定。基于原子吸收线处已知的绝对波长值即可完成对ArF激光器在线式波长实时测试装置的精确标定和绝对校准。在ArF激光器波长调谐范围内(通常在激光强发射光谱193.0～193.6nm范围内)具有可检测的能级跃迁线(原子吸收线)的元素，才可以用于193nm准分子激光器波长绝对标定和校准用途。同时，在ArF激光器波长调谐范围内至少具有两条原子吸收线，更有利于绝对波长的标定和校准。在193nm附近具有原子吸收线的元素包含铂、铁、砷、锗、碳、钴、气态烃、卤化物、碳氢化合物等。从各元素原子吸收线强度高、光谱宽度窄(光谱税利程度影响校准精度)等因素综合考虑，目前ArF准分子激光器广泛采用单一铂元素制成的空心阴极灯用于绝对波长标定和校准。在ArF准分子激光器波长调谐范围内，铂元素具有193.22433nm和193.43690nm两条吸收线，在调谐激光波长时，标记两条吸收线准确位置，可对在线式波长实时测试装置所测得的相对波长进行精确标定。并可利用插值法推算出ArF激光器中心波长193.37nm的准确位置，完成对中心波长的绝对校准。铂元素193.43690nm吸收线强度是193.22433nm吸收线强度的8倍以上(吸收线波长值及强度数据来源美国国家标准与技术研究院资料“Atlas of the Spectrum of a Platinum/Neon Hollow‐Cathode Reference Lamp in the Region”)，更容易被紫外探测器件捕获到吸收线处的高对比度信号变化量，更有利于开展绝对波长校准。193.22433nm处吸收线强度弱，对激光器能量不稳定性、测试电路精度、阴极灯供电电压纹波等因素要求都很高，通常受上述因素影响，在实际应用中往往不易获得高对比度的探测信号，无法精确确定原子吸收线准确位置，进而对绝对波长校准精度产生影响。因此，也有ArF准分子激光器采用单一铂元素193.43690nm处单一吸收线进行绝对波长校准。此外，美国专利US6580517B2还提出了基于不同元素产生的两条或更多条原子吸收线来完成波长绝对校准的方法，具体为在一个空心阴极灯内同时充注两种或更多种气态元素，基于多个元素发出的至少两条原子吸收线用于绝对波长校准。本申请的专利技术人对该专利方法的可实行性进行调研，由于技术限制等一系列原因，目前市场上没有如专利所描述的同时填充多种元素的、可用于193nm激光波长校准的空心阴极灯成熟产品，可用于193nm波长校准用途的都为单元素空心阴极灯，已有的多元素阴极灯成熟产品是用于非193nm波段其他用途。这也是成熟ArF激光器未采用专利所示技术，而仍采用单一铂元素进行波长校准的原因。目前，ArF准分子激光器广泛采用单一铂元素所发出的原子吸收线进行绝对波长校准。在ArF准分子激光器强发射光谱范围内，铂元素具有一强一弱两条吸收线。因此，常规波长绝对校准方法和装置中，有采用铂元素一强一弱两条吸收线用于波长校准用途，采用两条及以上的原子吸收线有利于提高波长绝对校准的精度；但采用弱吸收线的话对能量稳定性、探测电路精度和电压纹波等因素要求很高，要求输出激光能量抖动小并采用极精密电路来探测的弊端。因此，实际应用中也有采用珀单一强吸收线用于波长校准，单线校准会使绝对波长校准的精度受到影响，因此，通常适用于对激光波长精度相对较低的情况。本技术提出了一种采用两种不同元素发出的两条高吸收强度原子吸收线来进行绝对波长标定和校准的方法，能够获得不低于常规一强一弱两条吸收线的绝对波长校准的高精度，同时降低常规双线校准方法中弱吸收线对激光器自身输出能量稳定性、及高精度探测电路的高要求。避免了采用单一元素阴极灯在193nm可调谐范围内无法同时获得至少两条吸收强度大的原子吸收线用于波长绝对校准的缺点。本技术采用两个分别填充不同元素的空心阴极灯，基于两种不同元素发出的至少两条193nm附近高吸收强度原子吸收线的方法来进行激光器绝对波长的标定和校准，利用两条强原子吸收线处产生的高对比度信号变化量，来提高绝对波长标定和校准的精度，并可能降低对探测电路精度的要求。同时，选用的两种元素产生的两条原子吸收线均位于在ArF准分子激光强发射光谱193.0～193.6nm范围内，且距离激光器中心波长193.37nm较近，有利于保障激光器中心波长193.37nm处的波长校准精度。本技术中提出相应的光路方案，增加基底信号探测支路，通过采用将穿过阴极灯的信号与基底信号求比值的方法，可进一步消除ArF准分子激光器输出能量不稳定性及周期波动等因素对波长绝对校准结果的干扰。
技术实现思路
本技术公开了一种准分子激光器绝对波长标定和校准装置，该装置按光路方向顺次包括第一正透镜(1)、匀化片(2)、第二正透镜(3)、第一半透半反镜片(4a)和第二半透半反镜片(4b)、不同元素制成的第一空心阴极灯(5a)和第二空心阴极灯(5b)、第三正透镜(6a)和第四正透镜(6b)、第一滤光片(7a)和第二滤光片(7b)、第一紫外光电探测器件(8a)、第二紫外光电探测器件(8b)和第三紫外光电探测器件(8c)；其中，匀化片(2)位于第一正透镜(1)的焦点；第二正透镜(3)后设置一狭缝，第一半透半反镜片(4a)、第一空心阴极灯(5a)、第三正透镜(6a)、第一滤光片(7a)、第一紫外光电探测器件(8a)形成第一光路，第一半透半反镜片(4a)、第二半透半反镜片(4b)、第二空心阴极灯(5b)、第四正透镜(6b)、第二滤光片(7b)、第二紫外光电探测器件(8b)形成第二光路，第一半透半反镜片(4a)、第二半透半反镜片(4b)、第三紫外光电探测器件(8c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准分子激光器绝对波长标定和校准装置，该装置按光路方向顺次包括第一正透镜(1)、匀化片(2)、第二正透镜(3)、第一半透半反镜片(4a)和第二半透半反镜片(4b)、不同元素制成的第一空心阴极灯(5a)和第二空心阴极灯(5b)、第三正透镜(6a)和第四正透镜(6b)、第一滤光片(7a)和第二滤光片(7b)、第一紫外光电探测器件(8a)、第二紫外光电探测器件(8b)和第三紫外光电探测器件(8c)；其中，匀化片(2)位于第一正透镜(1)的焦点；第二正透镜(3)后设置一狭缝，第一半透半反镜片(4a)、第一空心阴极灯(5a)、第三正透镜(6a)、第一滤光片(7a)、第一紫外光电探测器件(8a)形成第一光路，第一半透半反镜片(4a)、第二半透半反镜片(4b)、第二空心阴极灯(5b)、第四正透镜(6b)、第二滤光片(7b)、第二紫外光电探测器件(8b)形成第二光路，第一半透半反镜片(4a)、第二半透半反镜片(4b)、第三紫外光电探测器件(8c)形成第三光路。

【技术特征摘要】
1.一种准分子激光器绝对波长标定和校准装置，该装置按光路方向顺次包括第一正透镜(1)、匀化片(2)、第二正透镜(3)、第一半透半反镜片(4a)和第二半透半反镜片(4b)、不同元素制成的第一空心阴极灯(5a)和第二空心阴极灯(5b)、第三正透镜(6a)和第四正透镜(6b)、第一滤光片(7a)和第二滤光片(7b)、第一紫外光电探测器件(8a)、第二紫外光电探测器件(8b)和第三紫外光电探测器件(8c)；其中，匀化片(2)位于第一正透镜(1)的焦点；第二正透镜(3)后设置一狭缝，第一半透半反镜片(4a)、第一空心阴极灯(5a)、第三正透镜(6a)、第一滤光片(7a)、第一紫外光电探测器件(8a)形成第一光路，第一半透半反镜片(4a)、第二半透半反镜片(4b)、第二空心阴极灯(5b)、第四正透镜(6b)、第二滤光片(7b)、第二紫外光电探测器件(8b)形成第二光路，第一半透半反镜片(4a)、第二半透半...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，赵江山，刘广义，韩晓泉，冯泽斌，白路军，周翊，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11