CN108963727A - 带有对准装置的线宽压窄模块及准分子激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有对准装置的线宽压窄模块，包括可见光激光器，用于产生可见激光；棱镜组，用于将所述可见激光进行反射，产生反射可见激光；角度调节装置，用于调节所述线宽压窄模块的角度，使所述反射可见激光与放电腔的光轴同轴，并穿过所述放电腔被输出耦合镜垂直反射按原路返回，以完成所述线宽压窄模块与所述放电腔的对准。此外，还提供一种准分子激光器及线宽压窄模块与放电腔对准的方法以及准分子激光器。本发明可实现线宽压窄模块的快速安装与更换，在保证光谱输出特性的条件下实现最大能量输出。

Description

带有对准装置的线宽压窄模块及准分子激光器
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种带有对准装置的线宽压窄模块、准分子激光器及线宽压窄模块与放电腔的对准方法。
背景技术
线宽压窄模块是光刻用准分子激光器重要的组成部分。通过与放电腔的配合，线宽压窄模块可实现光谱窄化、中心波长调谐等功能，通过亚皮米线宽保证半导体硅片芯片图案的精细度。
棱镜组1配合光栅2的方法是目前使用较广的光谱控制方法。图1是准分子激光***线宽压窄模块基本结构示意图，主要包含棱镜组1及光栅2。棱镜组1对到达光栅2之前的光束进行一维的扩束、准直，降低腔内光束能量密度，同时有利于光谱的选择和控制。
线宽压窄模块中的棱镜及光栅都属于腔内损耗元件。以四棱镜***为例，每个棱镜通光面镀增透膜，能量透过率为98％，光栅衍射效率～50％，那么线宽压窄模块对激光能量的透过率为42％。由此可见，线宽压窄模块在实现线宽窄化的同时，也损失较多的激光能量。
线宽压窄模块与放电腔之间良好的对准措施及装置可以在保证线宽的同时最大程度提升激光输出能量，同时提高模块安装与更换速度，有利于实现产品模块化安装与维护。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种带有对准装置的线宽压窄模块，包括；
可见光激光器，用于产生可见激光；
棱镜组，用于将所述可见激光进行反射，产生反射可见激光；
角度调节装置，用于调节所述线宽压窄模块的角度，使所述反射可见激光与放电腔的光轴同轴，并穿过所述放电腔被输出耦合镜垂直反射按原路返回，以完成所述线宽压窄模块与所述放电腔的对准。
一些实施例中，还包括光栅，所述光栅与所述棱镜组配合进行准分子激光器光谱的控制及选择。
一些实施例中，还包括半反半透镜、相机及观测器；所述半反半透镜设置于所述可见光激光器与所述棱镜组之间，所述可见激光经所述输出耦合镜、所述棱镜组及所述半反半透镜后入射到所述相机上，在所述观测器上形成光斑。
在一些实施例中，所述相机为CCD相机。
在一些实施例中，在所述线宽压窄模块的前端及所述输出耦合镜后端设置有狭缝，所述狭缝用于对光束的发散角进行压制。
在一些实施例中，所述线宽压窄模块包括标准具，所述标准具置于所述棱镜组和所述光栅之间，用于对光束进行光谱控制。
另一方面，本发明实施例还提供了一种用于激光器。所述激光器包括如前所述的带有对准装置的线宽压窄模块。
更加地，本发明还提供一种线宽压窄模块与放电腔对准的方法，通过上述的线宽压窄模块实现，包括以下步骤：
可见光激光器产生可见激光；
棱镜组将所述可见激光进行反射，产生反射可见激光；
角度调节装置调节所述线宽压窄模块的角度，使所述反射可见激光与放电腔的光轴同轴，并穿过所述放电腔被输出耦合镜垂直反射按原路返回，以完成所述线宽压窄模块与所述放电腔的对准。
本发明的技术效果：本发明解决了线宽压窄模块与腔体对准的问题，通过该对准装置，可实现线宽压窄模块的快速安装与更换，在保证光谱输出特性的条件下实现最大能量输出。
附图说明
图1为现有准分子激光***线宽压窄模块基本结构示意图。
图2为本发明提出的带有对准装置的线宽压窄模块的准分子激光器示意图。
图3为本发明提出的准分子激光器一个实施例的示意图。
图4为本发明提出的具有狭缝结构的准分子激光器的示意图。
图5为本发明提出的具有标准具结构的准分子激光器的示意图。
图6为本发明提出的准分子激光器另一个实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
请参阅图2-图6，本发明的带有对准装置的线宽压窄模块，可见光激光器5，用于产生可见激光；棱镜组1，用于将所述可见激光进行反射，产生反射可见激光；角度调节装置，用于调节所述线宽压窄模块的角度，使所述反射可见激光与放电腔3的光轴同轴，并穿过所述放电腔被输出耦合镜4垂直反射按原路返回，以完成所述线宽压窄模块与所述放电腔3的对准。光栅2，所述光栅2与所述棱镜组1配合进行准分子激光器光谱的控制及选择。
还包括半反半透镜6、相机7及观测器8；所述半反半透镜6设置于所述可见光激光器5与所述棱镜组1之间，所述可见激光经所述输出耦合镜4、所述棱镜组1及所述半反半透镜6后入射到所述相机7上，在所述观测器8上形成光斑。
本实施例中，可见光激光器5为微型可见光激光器，相机7为CCD相机。
本发明的工作原理为：本发明提出的带有对准装置的线宽压窄模块是通过增加微型可见光激光器实现的。本质是通过预设微型可见光激光器出射激光的角度，记录线宽压窄模块与放电腔3之间的相对位置关系，实现线宽压窄模块与放电腔3的快速对准。放电腔3出射的荧光入射到第一面棱镜P1表面，如果第一面棱镜P1表面未镀增透膜，那么荧光将在第一面棱镜入射面发生反射。根据光路可逆原理，如果在荧光反射方向放置微型可见光激光器，那么微型可见光激光器出射的激光经第一面棱镜P1反射后与放电腔3荧光同轴。通过调节线宽压窄模块的角度，使微型可见光激光器发出的激光能够穿过放电腔3并被输出耦合镜4垂直反射按原路返回时，完成线宽压窄模块与放电腔的对准。
具体工作步骤如下：
开启准分子激光器，调节准分子激光器输出耦合镜4，使另一端输出能量最大。
开启线宽压窄模块中微型可见光激光器，将线宽压窄模块放置在准分子激光器另一端，调节线宽压窄模块角度及俯仰偏转，当微型可见光激光器输出激光经输出耦合镜4反射按原路返回时，完成线宽压窄模块与放电腔3的对准。
本实施例中，棱镜组1包含4个直角棱镜P1～P4，为紫外级熔融石英材料或紫外透光性良好的材料制成，如CaF2、MgF2等。直角棱镜P1～P4可以是等腰直角棱镜或具有特殊角度的棱镜，如顶角为39°～45°的棱镜。
本实施例中，棱镜组1设置于棱镜组平台上。
在本发明的一个实施例中，在线宽压窄模块前端与放电腔3后端之间设置狭缝9，通过狭缝9对光束的发散角进行压制，以获得更窄线宽的输出，如图4所示。在放电腔3前端与输出耦合镜4之间***狭缝11对光束发散角进行控制，可以获得更窄线宽的激光输出。
在本发明的一个实施例中，利用标准具10对光束进行光谱控制，将标准具10置于第四棱镜P4和光栅2之间，通过棱镜组1与标准具10的级联作用实现准分子激光器光谱的稳定输出，如图5所示。
此外本发明还提供一种准分子激光器，包括上述的线宽压窄模块。
更加地，本发明还提供一种线宽压窄模块与放电腔对准的方法，通过上述的线宽压窄模块实现，包括以下步骤：
可见光激光器5产生可见激光；
棱镜组1将所述可见激光进行反射，产生反射可见激光；
角度调节装置调节所述线宽压窄模块的角度，使所述反射可见激光与放电腔3的光轴同轴，并穿过所述放电腔3被输出耦合镜4垂直反射按原路返回，以完成所述线宽压窄模块与所述放电腔的对准。
本发明的技术效果：本发明实现了线宽压窄模块与放电腔的对准，与以往的技术相比，该装置结构小巧紧凑、操作简便，装调精度高，使用反射光束获取相关角度信息不受光学元件材质的影响。
本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带有对准装置的线宽压窄模块，其特征在于，包括：
可见光激光器，用于产生可见激光；
棱镜组，用于将所述可见激光进行反射，产生反射可见激光；
角度调节装置，用于调节所述线宽压窄模块的角度，使所述反射可见激光与放电腔的光轴同轴，并穿过所述放电腔被输出耦合镜垂直反射按原路返回，以完成所述线宽压窄模块与所述放电腔的对准。
2.根据权利要求1所述的带有对准装置的线宽压窄模块，其特征在于，还包括光栅，所述光栅与所述棱镜组配合进行准分子激光器光谱的控制及选择。
3.根据权利要求1所述的带有对准装置的线宽压窄模块，其特征在于，还包括半反半透镜、相机及观测器；
所述半反半透镜设置于所述可见光激光器与所述棱镜组之间，所述可见激光经所述输出耦合镜、所述棱镜组及所述半反半透镜后入射到所述相机上，在所述观测器上形成光斑。
4.根据权利要求3所述的带有对准装置的线宽压窄模块，其特征在于，所述相机为CCD相机。
5.根据权利要求1所述的带有对准装置的线宽压窄模块，其特征在于，在所述线宽压窄模块的前端及所述输出耦合镜后端设置有狭缝，所述狭缝用于对光束的发散角进行压制。
6.根据权利要求2所述的带有对准装置的线宽压窄模块，其特征在于，所述线宽压窄模块包括标准具，所述标准具置于所述棱镜组和所述光栅之间，用于对光束进行光谱控制。
7.一种准分子激光器，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的线宽压窄模块。
8.一种线宽压窄模块与放电腔对准的方法，其特征在于，通过如权利要求1-6任一项所述的线宽压窄模块实现，包括以下步骤：
可见光激光器产生可见激光；
棱镜组将所述可见激光进行反射，产生反射可见激光；
角度调节装置调节所述线宽压窄模块的角度，使所述反射可见激光与放电腔的光轴同轴，并穿过所述放电腔被输出耦合镜垂直反射按原路返回，以完成所述线宽压窄模块与所述放电腔的对准。
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