近期光刻用ArF准分子激光技术发展

193 nm ArF准分子激光光刻技术已广泛应用于90 nm以下节点半导体量产。ArF浸没式也已进入45 nm节点量产阶段。双图形光刻（DPL）技术被业界认为是下一代光刻32 nm节点最具竞争力的技术。利用双图形技术达到32 nm及以下节点已经被诸多设备制造商写入自己的技术发展线路。Cymer公司和Gigaphoton公司为双图形光刻开发了高输出功率、高能量稳定性和具有稳定的窄谱线宽度ArF准分子光源。分析了近期发展用于改进准分子激光性能的关键技术：主振-功率再生放大(MOPRA)结构、主振-功率振荡(MOPO)结构,主动光谱带宽稳定技术,先进的气体管理技术。对光刻用准分子激光光源技术发展趋势进行了简要的讨论。     

基于LabVIEW的准分子激光器控制系统

为了实现基于准分子激光光源的应用系统集成和激光的功能扩展，设计了一种新型的准分子激光器控制系统，PC端基于LabVIEW软件实现人机交互，激光端基于微控制单元(MCU)主控模块控制硬件电路及检测传感器信号等，LabVIEW与MCU采用光隔离的RS232通讯，通过虚拟仪器实现计算机对准分子激光器的实时监测和控制。结果表明，该系统结合PC端的良好人机交互以及MCU端高效稳定实时控制等特点，有效地实现了放电激励准分子激光器强电磁干扰下的整体控制系统的设计。该研究对基于准分子激光光源的应用系统的集成和功能扩展有参考意义。     

准分子激光系统中模拟信号的传输方法

介绍了常见的强电磁干扰下的模拟信号传输方法,并改进了一种传输方案。首先,探测器一端将模拟信号转换为频率信号通过光纤发射器送出;其次,主控端接收光纤信号,在设置的读取时间内测量光信号的频率,计算获得相应的模拟量,代替传统上作频压转换后再作模数转换的做法,不仅节省了转换时间,提高了响应速度,而且可根据实际需求调整读取时间,从而获得不同的模拟量精度。在一台248 nm KrF准分子激光器上实际测试,实现了对变化较缓的气压信号的高精度在线监测,与传统方法对比更为准确,也可满足重复率0~90 Hz条件下激光脉冲能量检测信号的实时传输。通过计算皮尔森系数,该方案得到的采集值与原始信号趋于一致,满足应用需求。     

用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统

研制了一台用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统。根据准分子激光器脉冲式放电的特点,设计了推挽式脉冲开关电源。实验研究了激光器脉冲重复频率、工作电压、气体寿命对激光输出能量的影响,并检测了激光输出脉冲能量的稳定性。通过自动反馈控制系统调整激光头放电工作电压实现输出激光能量的稳定。激光采用扩展型紫外液芯光纤传导,得到均匀性良好的治疗光斑,液芯光纤对308nm激光的传输效率约为70%。激光器脉冲重复频率1～200Hz,工作电压18～25kV,输出能量不稳定度小于4%。经光纤输出用于治疗的有效光斑直径22mm,脉冲能量密度2～3mJ/cm2。     

双腔准分子激光器脉冲充电电源的研究

为了满足工业用振荡-放大双腔结构的准分子激光器放电激励技术的要求,设计了高重频高精度的脉冲充电电源.该电源采用LC谐振倍压的方式,同时为双腔准分子激光器的充电电容器进行充电,倍压比为1.87.通过对电源工作时序的调节,实现千赫兹高重频放电激励,在电源输出电压约为1300V时,充电电压精度为0.18%.结果表明,通过充电电压精度控制单元,对充电电压反馈调节,可以实现充电电压的高精度.     

MOPA结构准分子激光电源的高精度电压控制研究

为了减小激光器双腔放电时间的相对抖动、稳定激光器输出能量,采用闭环控制回路电压泄放方法,设计了一套主振荡功率放大结构准分子激光谐振充电高精度电压控制方案。通过对电容电压取样处理,动态监测储能电容电压,当电容电压大于目标电压时,由泄放电路泄放电压至目标值,得到高精度的充电电压,使用此电压控制方案后,充电电压的波动由1.67减小到0.83。结果表明,该方案很好地提高了谐振电源储能电容上的电压精度,减小了激光器双腔放电时间的相对抖动,并为后期的激光器能量输出稳定控制打下良好基础。     

Simulink仿真指导放电准分子激光长脉宽的实验探究

针对医疗用308 nm准分子激光器长脉宽的实际需求,提出Simulink仿真模型指导延长激光脉宽的方案,并进行实验研究。首先建立并验证了典型准分子激光器放电激励回路仿真模型的有效性,其次基于脉冲形成网络原理建立4级LC峰化回路的放电激励模型,并进行了具体的激光器结构设计和参数选择。对一台储能电容为60 nF,工作电压范围在20~29 kV的308 nm准分子激光器进行实验,通过改变激励回路的结构和参数,激光脉宽由30 ns延长到60 ns,且当储能电容电压值为28 kV时,输出能量达407 mJ,激光脉冲能量的转移效率由典型结构的1.531%提高至1.73%,实现了放电激励308 nm准分子激光长脉冲输出条件下的高能量转移率,验证了Simulink仿真模型的有效性和指导意义,为实用化长脉宽准分子激光的设计和应用提供基础。     

准分子激光器中张氏面型电极的电场仿真研究

为了获得准分子激光器高脉冲能量输出,采用张氏面型电极的理论,设计了一套能产生大面积均匀电场的紧凑型电极。通过ANSYS软件数值仿真获得了电极表面电场分布,并与紧凑型张氏面型电极的理论计算结果进行了对比验证;分析了紫外火花预电离结构对电极放电的影响,并进行了电位和电场分布仿真。结果表明,预电离板的存在直接影响了电极之间的电位和电场分布;电场仿真结果解释了预电离板的顶端与阳极形成放电的原因。该研究为大面积辉光放电电极设计提供了更深入的理论支持。     

高灵敏紫外激光脉冲能量在线检测系统设计

介绍了一种基于PIN光电二极管的紫外激光脉冲能量在线检测系统。首先,采用激光主光路外的检测光实现激光脉冲能量的无损在线响应;其次,采用高速高精度积分电路将响应光电流处理为电压峰值;最后,利用激光系统的同步触发信号进行检测时序设计从而获得精确的激光脉冲前后的检测系统输出差值,经过计算后获得精确的激光脉冲能量。检测系统在248 nmKrF和308 nmXeCl准分子激光器上进行了测试,实现了对0~200 Hz重复率运行的准分子激光能量在线无损检测,测量结果与输出端外置能量计测得结果相对比,相关性与可重复性一致,满足应用需求。     

MOPA结构准分子激光系统的同步控制

为了使主振荡功率放大结构的ArF准分子激光器实现双腔同步放电,采用同步逻辑快速响应双腔放电时序,根据同步控制逻辑自动对双腔延时进行精密调节,使用四位二进制计数器实现粗调搜索,快速缩小双腔延时差,而使用通用数字可编程延时芯片来实现小精度延时调节。结果表明,双腔放电同步调节之后,放电时差稳定在23ns左右,同步抖动小于±3ns,满足4kHz高重复频率下主振荡功率放大结构准分子激光器同步控制的要求。