光刻機的核心测量手段,你了解多少?

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2 哈尔滨工業大學超紧密儀器技能及智能化工業和信息化部重點實行室減肥酵素，

激光干與位移丈量（DMLI）技能是几何量紧密丈量最高水准的典范代錶，精度到达亚纳米乃至皮米量级，在大科學工程如引力波探测、系外生命減肚腩方法，探测、先辈重力場丈量等重大科學范畴，和在超紧密加工如晶圆光刻機、紧密数控機床等根本工業范畴都有遍及利用。出格是在微電子光刻機等高端設备中嵌入的超紧密高速激光干與儀，已成為支持設备告竣极限事情精度和事情效力的條件前提和首要保障。在该范畴，以美國Keysight公司（原Agilent公司）和Zygo公司為代錶的國際顶级激光干與儀企業和研發機構，持久在高精度激光稳频、高精度多轴干與镜组、高速高辨别力干與旌旗灯号處置等方面延续攻關并获得不竭冲破，已可知足當前主流光刻機的位移丈量需求。

而在海内，哈尔滨工業大學针對我國光美國壯陽藥,刻機等高端設备研發的急迫需求，在高精度激光稳频、光學非線性偏差精准按捺、高速高辨别力干與旌旗灯号處置等關頭技能方面也取患了延续冲破，研制出系列超紧密高速激光干與儀，可實現亚纳米级乃至深亚纳米级的高分辨力高精度位移丈量，已樂成利用于我國350 nm至28 nm多個工艺节點的光刻機样機集成研制和機能测試范畴。该技能和儀器不但直接為我國當前微電子光刻機研產生產供黑糖薑棗茶，给了關頭技能支持和焦點丈量手腕，并且还可為我國7 nm及如下节點光刻機研發供给首要的共性技能储蓄。

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超紧密高速丈量的關頭技能

作為激光外差干與丈量体系的焦點，稳频激光器干與光的频率相瞄准确度/不乱度、双反复差别離决议了干與丈量体系所能到达的极限丈量精度和极限丈量速率。是以，激光干與儀的光源要解决高精度激光稳频與大频差割裂两個问题。

高精度激光稳频技能

1）基于稳频點偏移批改的高精度激光稳频

双纵模光功率均衡和纵向塞曼激光器摆布旋圆偏振光功率均衡稳频法子的稳频布局简略，是當今利用至多、最有用的激光稳频法子。但其光功率均衡稳频事情點易遭到光功率探测器温度漂移、偏振分光镜分光不均等身分的影响，其激光频率難以到达108量级的理论值。

哈尔滨工業大學超紧密光電儀器工程钻研所激光干與团队（如下简称哈工大超紧密激光团队）针對上述问题提出基于稳频节制點偏移量批改的激光频率漂移按捺法子，显著减小激光频率漂移，从（5~10）×108 提高至（1~2）×108。基于该法子的激光器颠末中國计量科學钻研院校准，其真空波长（频率）相對于不肯定度到达1.2×108（k=3）。

2）基于弱耦合水冷和稳频點批改的高精度激光稳频

上述光功率均衡稳频法在稳频進程中，激光管轻易遭到内部热應力及外部情况的热扰動影响，致使较大的短時间频率噪声。為此，哈工大超紧密激光团队提出基于弱耦合水冷和稳频點批改的高精度激光稳频法子，提高了激光器的频率不乱性和正确性，按捺激光管温度場不均和热應力扰動引入的短時间频率噪声。與碘频標稳频激光器的持久拍频测試成果錶白，该法子将激光频率的相對于不肯定度由 1. 2×108（k=3）提高至 3. 7×109（k=3）。

3）基于碘频標偏频锁定和弱耦合水冷的超高精度激光稳频

光功率均衡法子的稳频参考基准為激光管增益曲線的中间频率，即當频率呈不乱時，两束激光的光功率關于增益曲線的中间频率呈對称散布。在多年的钻研進程中，哈工大超紧密激光团队發明此稳频参考基准易受激光管老化等錶里身分影响，致使其存在较大的持久频率漂移，和稳频激光器的持久频率相瞄准确度/不乱度難以冲破109量级。為此，他们提出一種基于碘频標偏频锁定的超高精度激光稳频法子，由碘份子光频標供给参考频率，经由過程腔长热调理使被稳频激光的频率锁定在参考频率的固定误差處，連系弱耦合水冷稳频技能将热稳频激光器的频率相瞄准确度从3.7×109（k=3）提高到9.6×1010（k=3）。

双频激光天生技能

因為双频激光干與儀的最大丈量速率與双频激光的频差成正比，但斟酌到高频旌旗灯号的處置難度與現實丈量速率需求，双频激光的频差一般请求在1~20 MHz之间，今蠶絲皂,朝双频激光臉部去角質霜,天生技能重要有纵向塞曼割裂、声光移频與双激光器互锁技能。

1）基于纵向塞曼效應的双频激光天生

纵向塞曼效應的道理是在He-Ne放電管轴線標的目的施加得當磁場，因為色散和频率牵引感化激光管输出左、右旋圆偏振光，两圆偏振光间具备必定的频差，所發生的频差巨细、频率不乱性受磁場强度巨细、平均性等影响较大，是以哈工大超紧密激光团队创建了空心圆柱永磁体磁場散布数學模子，優化設計了永磁体布局参数，塞曼频差到达3.6 MHz，其频差不乱度優于5 kHz ，連系稳频點偏移批改稳频法子，研制了系列塞曼稳频激光器（圖1）。