193 nm ArF准分子激光光刻技术作为当前主流的光刻技术,可实现特征尺寸小于等于90 nm的集成电路制作工艺。光场均匀性及脉冲能量的准确性是实现高质量光刻的重要指标,提出了基于暗场噪声相消提高单脉冲能量测量精度的方法,通过对探测头获取的激光脉冲能量数据和暗场下探测头的脉冲能量数据进行暗场相消,获得真实激光能量。设计了暗场噪声相消控制电路,通过同步控制时序,有效去掉能量脉冲积分信号结果中所携带的噪声积分部分,从而实现对脉冲激光能量测量精度的提高。
ArF激光 光刻 能量探测 暗场噪声 单脉冲 ArF excimer laser lithography technology energy detecting dark field noise single pulse
Author Affiliations
Abstract
1 Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
2 Beijing Excimer Laser Technology and Engineering Center, Beijing 100094, China
The corrosion behaviors of the ArF excimer laser copper alloy electrodes were studied. The morphology, composition and impurities were characterized by optical microscope, scanning electron microscopy, electron microprobe and glow discharge mass spectrometer methods. The anode produces the reef, the corrosion pits, the hole layer and the $1{-}10~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ level flake impurity. The cathode produces the particles, the sputtering pits, the element reduce layer and the $1~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ level particle impurity. Besides the Cu element, other elements in the alloy participate in the corrosion: Al element in the reef is over 1.5 times of the anode, Zn element in the particles is 1.3 times of the cathode, many trace elements congregate on the copper surface several and even hundreds of times. These elements are responsible to a great degree for the impurities and the rapid energy decline of the long-time idled laser.
ArF excimer laser corrosion behavior electrode impurity trace element High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(1): 010000e9
华中科技大学 武汉光电国家实验室, 武汉 430074
利用一维流体模型研究了放电泵浦ArF准分子激光动力学过程,得到气体放电过程中放电电路的电流电压波形,得到了电子密度、光子密度、电场的时空分布特性,分析了放电参数对激光输出的影响.结果表明,电路参数、工作气压、氟气比例均对激光输出有显著影响,放电电路中的电感值对输出影响较小,参数范围较广,而电路中较小的峰化电容值有利于获得长脉冲输出,气压太大或太小都会使输出能量降低,同样,氟气比例太大或太小也会使输出能量降低.
ArF准分子激光 流体模型 放电电路 电子密度 光子密度 ArF excimer laser fluid model discharge circuit electron density photon density 强激光与粒子束
2015, 27(8): 081006
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
电极系统是ArF准分子激光光源的核心部件。首先通过对ArF准分子激光光源电极系统的初步设计，得到合适的放电区尺寸，提供了电极和预电离电极电压的加载方式，从而形成由阴极、阳极、预电离电极、陶瓷件和工作气体五部分组成的电极系统简化模型。然后基于该电极系统简化模型，在不同电压加载条件下进行了电场仿真。仿真结果表明，放电区域电场分布均匀对称，电极系统设计较为合理。
激光器 ArF准分子激光器 电极系统 电场仿真 放电区域 加载电压 激光与光电子学进展
2014, 51(1): 011402
中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
为了实现工业用高重复频率ArF准分子激光器脉冲能量稳定, 从电源控制的角度进行了脉冲能量控制技术的基础研究。介绍了高重复频率ArF准分子激光器能量稳定闭环控制原理, 使用近似方法建立了准分子激光器脉冲能量和放电电压的函数模型, 提出一种基于实时检测脉冲能量的电压调节比例积分算法, 并结合函数模型和控制算法进行了MATLAB仿真。结果表明, 建立的脉冲能量模型是合理的, 且提出的比例积分算法在提高激光器脉冲输出能量稳定性方面是有效的。
激光器 能量稳定 比例积分算法 高重复频率 ArF准分子激光器 lasers energy stability proportion-integration algorithm high-repetition-rate ArF excimer laser
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室， 吉林 长春 130033
对用于ArF准分子激光器的CaF2衬底进行了表征实验研究。采用分光光度计测量了CaF2衬底的透射光谱和反射光谱，利用激光量热法测量了CaF2衬底吸收，分别利用原子力显微镜（AFM）和白光干涉仪（WLI）测量了CaF2衬底的表面粗糙度，并计算了功率谱密度（PSD）和表面散射，最后分别测量了CaF2衬底的荧光光谱、红外光谱和拉曼光谱。激光量热法测量5 mm厚准分子级CaF2衬底的吸收结果为922×10-6。AFM和WLI测得的CaF2衬底表面粗糙度均方根值分别为0.22和1.24 nm，计算表面散射损耗分别为0.005%和0.25%。荧光光谱在紫外（UV）级CaF2衬底中检测到Ce3+等杂质离子。红外光谱和拉曼光谱在CaF2衬底表面没有检测到水气和有机污染物。实验结果表明，激光量热法可以精确地测量和评价准分子级CaF2衬底的吸收，表面粗糙度的测量结果需要与散射的实测结果综合起来进行评价，荧光和红外等光谱技术是检测CaF2衬底内部痕量杂质及表面污染的有效手段。
激光器 ArF准分子激光器 CaF2衬底 激光量热吸收 表面粗糙度 光谱术 中国激光
2011, 38(10): 1002004
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院光电研究院, 北京 100080
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。 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。
激光技术 ArF准分子激光 光刻 双图形 laser technology ArF excimer laser lithography double patterning
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 天津大学激光与光电子技术研究所, 天津 300072
研究了ArF准分子激光振荡放大系统,中心波长193 nm。用一只闸流管作为开关元件,通过主充放电网络匹配,有效地解决了两台器件的放电抖动,振荡放大倍数达到约50倍,系统单脉冲输出能量50 mJ。光束发散角低于0.20 mrad。
ArF准分子激光 振荡放大
天津大学精密仪器与光电工程学院激光与光电子研究所, 天津 300072
在一台快放电泵浦的ArF准分子激光振荡放大系统的振荡级上采用光栅、扩束镜、光阑等腔内元件，用组合输出镜获得了线宽小于0.1 nm，调谐范围～1 nm的激光输出。注入到非稳腔结构的放大级，注入后放大级效率提高了约50%，获得了平均30 mJ/脉冲的高光束质量的窄线宽可调谐激光，最大单脉冲能量＞50 mJ，并进行了氧气的吸收光谱实验。
ArF准分子激光器 窄线宽 可调谐 注入放大
