[发明专利]预电离与主放电时序控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一时序控制装置及方法，且特别是有关于一种气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置及方法。 

背景技术

光刻机所使用的光源主要为193nm和248nm的准分子激光器，准分子激光器为脉冲气体放电激光器，其输出一般为KHz量级脉冲激光，其输出能量和线宽直接决定了光刻机的产率和成像能力，因而准分子激光器脉冲输出的能量和线宽稳定性对光刻机的最终性能有着直接的影响。 

对于脉冲气体放电激光器，尤其是工作介质为ArF或KrF的准分子激光器，产生激光的气体放电仅在放电工作区域内的自由电子密度满足阈值条件时才会发生，因此，此类激光器均引入了预电离机制，即在主放电之前通过火花放电或电晕放电产生的光子将放电区域内的背景微量杂质电离，从而在放电区域内产生满足主放电阈值条件的电子密度，保证主放电的发生。由于预电离所产生电子密度的均匀性决定了主放电的均匀性，因而，主放电能否在预电离发生后的适当时间发生，也会直接影响到最终激光器的输出光束质量。一般而言，预电离之后的数十ns为主放电发生的最佳时间，过早或过晚都会影响到激光器的输出性能。预电离和主放电之间精确的时序控制，会对保证激光器，乃至最终光刻机的性能稳定性，起到非常重要的作用。 

然而在激光器运行过程中，由于电路噪声，以及温度等众多环境因素的影响，会造成预电离与主放电的时间间隔发生漂移，影响到放电均匀性和激光器的输出稳定性，对最终光刻机的性能造成不良影响。而传统时序控制技术无法对实际应用中发生的放电时间间隔的漂移进行响应，对放电时序进行动态控制，因此无法有效保证放电时序和激光器输出光束质量的稳定性。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置，以改善现有技术的缺失。 

本发明提出一种气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置包括输入端、预电离放电回路、主放电回路、时间测量单元和控制单元。预电离放电回路包括主脉冲发生器、前级脉冲压缩电路、第一末级脉冲压缩电路和预电离电极。主脉冲发生器电性连接输入端，产生激光器放电所需的脉冲；前级脉冲压缩电路耦接主脉冲发生器，收窄上述脉冲宽度；第一末级脉冲压缩电路电性连接上述前级脉冲压缩电路；预电离电极电性连接上述第一末级脉冲压缩电路。主放电回路包括主脉冲发生器、前级脉冲压缩电路、第二末级脉冲压缩电路和主放电电极。第二末级脉冲压缩电路电性连接前级脉冲压缩电路，主放电电极电性连接第二末级脉冲压缩电路。时间测量单元电性连接预电离放电回路和主放电回路，测量预电离开始的第一时间和主放电开始的第二时间。控制单元电性连接预电离放电回路和主放电回路的至少其中之一，且控制单元电性连接时间测量单元，根据第一时间和第二时间控制预电离放电回路的第一电流和主放电回路的第二电流的至少其中之一。 

本发明另提出一种气体放电激光器预电离与主放电时序控制方法，包括下列步骤：激光器开始工作，设置预电离回路饱和电感的第一电流和主放电回路饱和电感的第二电流的至少其中之一；预电离和主放电发生后，撷取预电离开始的第一时间和主放电开始的第二时间；以及依据上述第一时间和上述第二时间重新设置主放电回路预电离回路的第一电流和主放电回路的第二电流的至少其中之一。 

本发明的气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置和方法中预电离放电回路和主放电回路可通过调整饱和电感的饱和截止时间控制各自放电时间，采用反馈回路控制方式，实时监测预电离与主放电的放电发生时间，保证放电时间间隔的稳定性。而且预电离放电回路和主放电回路共用了主脉冲发生器和前级脉冲压缩电路，仅采用各自独立的末级压缩电路，这样的设计能够使电路结构更为简单，并可以抵消噪声抖动对于放电时序的影响。 

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。 

附图说明

图1所示为根据本发明第一实施例的气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置的功能块图。 

图2所示为第一实施例的气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置中的脉冲压缩电路的示意图。 

图3所示为第一实施例的气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置中的放电电路的示意图。 

图4所示为根据本发明第二实施例的气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置的功能块图。 

图5所示为根据本发明第三实施例的气体放电激光器预电离与主放电时序控制装置的功能块图。 

图6所示为根据本发明一实施例的气体放电激光器预电离与主放电时序控制方法。