[發明專利]雙電極放電腔的導流裝置及應用其的放電腔、準分子激光器

有效

• 申請號: 201210476797.3
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102969645A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 劉斌;丁金濱;王魁波;王宇;周翊;趙江山
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: H01S3/03
• 分類號: H01S3/03;H01S3/08;H01S3/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于激光器技術領域，具體涉及一種光刻用的單腔雙電極準分子激光器的放電腔的導流裝置，以及應用該導流裝置的雙電極放電腔和準分子激光器。

背景技術

準分子激光器是目前被認為是用于光刻的最佳激光光源，是集成電路平板印刷光刻工業的主力工作光源。

目前的準分子激光器系統已經由最初的單腔結構發展到雙腔結構，以實現更窄的線寬和更高的平均輸出功率。這些雙腔結構準分子激光器由兩個在結構上基本相同的放電腔組成，它們被分別稱為種子腔和放大腔。其基本工作過程是：由種子腔產生具有一定重復頻率的能量較低的種子光；種子光注入到放大腔后進行放大，最終輸出優質的窄線寬、高功率的準分子激光。

傳統的雙腔結構準分子激光器如圖1所示，由兩個放電腔101和102組成，其中101為種子腔，102為放大腔。兩個放電腔中分別有一對放電電極103和104。在種子腔的反射端，一般有一個進行線寬壓窄的模塊105。種子腔101和放大腔102之間用模塊106、107和108進行連接，這些模塊的功能一般包括光路控制、調整和測量。這種雙腔結構準分子激光器需分別對兩個放電腔配套一套高壓電源109和110。

有研究者提出了單腔雙電極結構準分子激光器的設計方案，該方案中在一個放電腔中平行安裝兩對放電電極，其中一對電極用來產生種子光，另一對電極用來對種子光進行放大。該方案的優點是有利于放電的同步控制，同時降低了準分子激光器的結構復雜性。

傳統的雙電極放電腔如圖2所示，放電腔201中平行安裝兩對電極202和203。兩對電極僅用一套高壓電源204進行放電。這樣，降低了準分子激光器的結構復雜性，有利于整機集成。

然而，值得注意的是，準分子激光器在高重復頻率下工作時，需要在放電電極間形成高速氣流，帶走已經放過電的廢氣，不斷為放電補充新鮮的工作氣體，以保證放電質量，從而提高激光能量及其穩定性。當兩對電極平行安裝在放電腔內時，要在兩對電極間分別產生流速及均勻性盡量相近的氣流，就必須設計一種新的放電腔，形成新的氣體循環方式。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是提出一系列應用于準分子激光器的雙電極放電腔的導流裝置，使得放電腔能夠在腔內得到對稱的流場分布，在兩個不同的放電區內同時形成高速氣流，且氣體流速和均勻性一致。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提出一種放電腔的導流裝置，所述放電腔具有對稱的結構，且包括兩對電極，該導流裝置包括兩個葉輪，該兩個葉輪分別對應所述兩對電極中的一對，其安裝位置關于所述放電腔的對稱面對稱，且位于所述電極的下方，其轉動軸平行于電極的軸向，所述電極的軸向平行于所述放電腔的底平面，并且該兩個葉輪的轉動方向相反，轉速相同。

根據本發明的一種優選實施方式，在所述每個葉輪下方分別安裝一個下阻流片，該下阻流片用于阻止氣流從葉輪下方通過。

根據本發明的一種優選實施方式，所述下阻流片為斜面式或弧面式，即阻流片的迎風面設計成斜面或者弧面形式，弧面可以是內凹或外凸弧面，或者內凹與外凸弧面的結合。

根據本發明的一種優選實施方式，從每對電極的下方安裝處往相對應的葉輪方向延伸出一個上阻流片。

根據本發明的一種優選實施方式，在所述葉輪的側壁上安裝有導流板，用于將葉輪出口的氣流導向所述電極的放電區域。

根據本發明的一種優選實施方式，在所述導流板的末端與所述電極的上方之間安裝有一個上導流板，該上導流板與所述上阻流片構成一個漸縮型流道。

根據本發明的一種優選實施方式，在所述兩個電極的放電區域的中間位置設置一個對稱的匯流導流片，用于將流經所述放電區域的氣流匯合成向下的氣流。

根據本發明的一種優選實施方式，從所述每個電極的下向朝向相應的葉輪伸出一個下導流板，其呈現向葉輪方向彎曲的弧形。

本發明還提出一種包括前述導流裝置的雙電極放電腔以及包括該雙電極放電腔的準分子激光器。

(三)有益效果

本發明采用兩個貫流葉輪作為整個腔內氣流的驅動源，兩個葉輪相向轉動，在腔內圍繞葉輪布置一系列的導流結構，形成有利于氣流形成及氣流加速的流道，最終在放電區獲得均勻高速的氣流。兩個葉輪及導流結構都是對稱安裝的，且葉輪轉速保持一致，因此在腔內得到的流場是近似對稱分布的。

本發明能夠同時在雙電極放電腔內的兩個放電區獲得高速均勻的氣流，以保證放電質量，從而提高激光能量及其穩定性。

附圖說明