[发明专利]基于放电出光时间差的激光器状态监控系统及监控方法

说明书

本发明公开了基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，能够测量放电信号和出光信号之间的放电出光时间差。基于本发明监控系统，通过固定放电电压，改变腔内气体状态即改变腔内气体的卤素含量，分别测量不同卤素含量所对应的放电出光时间差，从而得到该放电电压下的卤素含量与放电出光时间差之间的函数关系；通过固定腔内气体的卤素含量，改变放电电压，分别测量不同放电电压所对应的放电出光时间差，从而得到该卤素含量下的放电电压与放电出光时间差之间的函数关系；基于卤素含量与放电出光时间差之间的函数关系以及放电电压与放电出光时间差之间的函数关系，通过对腔内气体进行换气以及对放电电压进行调节，从而稳定激光器状态。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是基于放电出光时间差的激光器状态监控系统及监控方法。

背景技术

DUV光刻中通常采用准分子激光器系统作为光源，随着光刻光源的持续运行，激光器腔内气体的卤素在使用过程中慢慢被消耗，含量不断下降，会降低光刻光源的输出能量和放电稳定性。另外，MOPA结构准分子激光器系统，其输出激光脉冲能量、光谱等特征参数对于两腔体放电时间的间隔极其敏感，需要迅速调节双腔放电时间并同步放电。尤其是光刻光源通常工作在Burst模式下，即持续脉冲输出一段时间、停顿一段时间这样间隔的运行状态，当工作状态从空闲状态转变为发送重复脉冲状态时，腔内气体状态在开始时刻会发生较大改变，此时光刻光源的性能就发生了很大的变化，会严重影响MOPA双腔的同步特性，调节时间大幅增加。

因此在光刻光源中需要对激光器状态进行在线判断，然而，准分子激光器在使用过程中，其放电电压高达几十千伏，而且其出光脉冲较窄，通过放电出光时间差在线判断激光器状态一直是个难题；且在准分子激光器放电瞬间，存在极强的电磁干扰，这也为放电出光时间差的测量增大了难度。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，能够精确的测量准分子激光器的放电信号与出光信号之间的放电出光时间差。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，包括：放电信号采样模块、出光信号采样模块、时间测量模块；

所述放电信号采样模块用于对激光器的放电信号STOP1′进行采样处理，采样得到放电信号STOP1；

所述出光信号采样模块用于对激光器的出光信号STOP2′进行采样处理，采样得到出光信号STOP2。

所述放电信号采样模块的输出端和所述出光信号采样模块的输出端分别与时间测量模块的两个输入端相连接，将采样得到的放电信号STOP1和出光信号STOP2分别发送至时间测量模块；

所述时间测量模块对采样得到的放电信号STOP1和采样得到的出光信号STOP2之间进行时间差测量，得到放电出光时间差。

所述放电信号采样模块包括：第一电压比较器、光耦隔离器、反相器、D1触发器、D2触发器、D3触发器；

第一电压比较器的同向输入端与电位器相连接，输入通过电位器调节的阈值电压U1；第一电压比较器的反向输入端输入激光器的放电信号STOP1′；第一电压比较器的输出端与光耦隔离器的输入端相连接；光耦隔离器的输出端与D1触发器的时钟端相连接；光耦隔离器的输出端还与反相器的输入端相连接；反相器的输出端与D3触发器的时钟端相连接；D1触发器的反向输出端与D2触发器的时钟端相连接；D2触发器的输出端与D3触发器的输入端相连接；D3触发器的输出端即为放电信号采样模块的输出端，D3触发器的输出信号即为放电信号采样模块采样得到的放电信号STOP1。

所述出光信号采样模块包括：第二电压比较器、D4触发器、三极管；