[发明专利]双电极放电腔的导流装置及应用其的放电腔、准分子激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种光刻用的单腔双电极准分子激光器的放电腔的导流装置，以及应用该导流装置的双电极放电腔和准分子激光器。

背景技术

准分子激光器是目前被认为是用于光刻的最佳激光光源，是集成电路平板印刷光刻工业的主力工作光源。

目前的准分子激光器系统已经由最初的单腔结构发展到双腔结构，以实现更窄的线宽和更高的平均输出功率。这些双腔结构准分子激光器由两个在结构上基本相同的放电腔组成，它们被分别称为种子腔和放大腔。其基本工作过程是：由种子腔产生具有一定重复频率的能量较低的种子光；种子光注入到放大腔后进行放大，最终输出优质的窄线宽、高功率的准分子激光。

传统的双腔结构准分子激光器如图1所示，由两个放电腔101和102组成，其中101为种子腔，102为放大腔。两个放电腔中分别有一对放电电极103和104。在种子腔的反射端，一般有一个进行线宽压窄的模块105。种子腔101和放大腔102之间用模块106、107和108进行连接，这些模块的功能一般包括光路控制、调整和测量。这种双腔结构准分子激光器需分别对两个放电腔配套一套高压电源109和110。

有研究者提出了单腔双电极结构准分子激光器的设计方案，该方案中在一个放电腔中平行安装两对放电电极，其中一对电极用来产生种子光，另一对电极用来对种子光进行放大。该方案的优点是有利于放电的同步控制，同时降低了准分子激光器的结构复杂性。

传统的双电极放电腔如图2所示，放电腔201中平行安装两对电极202和203。两对电极仅用一套高压电源204进行放电。这样，降低了准分子激光器的结构复杂性，有利于整机集成。

然而，值得注意的是，准分子激光器在高重复频率下工作时，需要在放电电极间形成高速气流，带走已经放过电的废气，不断为放电补充新鲜的工作气体，以保证放电质量，从而提高激光能量及其稳定性。当两对电极平行安装在放电腔内时，要在两对电极间分别产生流速及均匀性尽量相近的气流，就必须设计一种新的放电腔，形成新的气体循环方式。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提出一系列应用于准分子激光器的双电极放电腔的导流装置，使得放电腔能够在腔内得到对称的流场分布，在两个不同的放电区内同时形成高速气流，且气体流速和均匀性一致。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种放电腔的导流装置，所述放电腔具有对称的结构，且包括两对电极，该导流装置包括两个叶轮，该两个叶轮分别对应所述两对电极中的一对，其安装位置关于所述放电腔的对称面对称，且位于所述电极的下方，其转动轴平行于电极的轴向，所述电极的轴向平行于所述放电腔的底平面，并且该两个叶轮的转动方向相反，转速相同。

根据本发明的一种优选实施方式，在所述每个叶轮下方分别安装一个下阻流片，该下阻流片用于阻止气流从叶轮下方通过。

根据本发明的一种优选实施方式，所述下阻流片为斜面式或弧面式，即阻流片的迎风面设计成斜面或者弧面形式，弧面可以是内凹或外凸弧面，或者内凹与外凸弧面的结合。

根据本发明的一种优选实施方式，从每对电极的下方安装处往相对应的叶轮方向延伸出一个上阻流片。

根据本发明的一种优选实施方式，在所述叶轮的侧壁上安装有导流板，用于将叶轮出口的气流导向所述电极的放电区域。

根据本发明的一种优选实施方式，在所述导流板的末端与所述电极的上方之间安装有一个上导流板，该上导流板与所述上阻流片构成一个渐缩型流道。

根据本发明的一种优选实施方式，在所述两个电极的放电区域的中间位置设置一个对称的汇流导流片，用于将流经所述放电区域的气流汇合成向下的气流。

根据本发明的一种优选实施方式，从所述每个电极的下向朝向相应的叶轮伸出一个下导流板，其呈现向叶轮方向弯曲的弧形。

本发明还提出一种包括前述导流装置的双电极放电腔以及包括该双电极放电腔的准分子激光器。

(三)有益效果

本发明采用两个贯流叶轮作为整个腔内气流的驱动源，两个叶轮相向转动，在腔内围绕叶轮布置一系列的导流结构，形成有利于气流形成及气流加速的流道，最终在放电区获得均匀高速的气流。两个叶轮及导流结构都是对称安装的，且叶轮转速保持一致，因此在腔内得到的流场是近似对称分布的。

本发明能够同时在双电极放电腔内的两个放电区获得高速均匀的气流，以保证放电质量，从而提高激光能量及其稳定性。

附图说明