[发明专利]激光光源传输腔室的温控与净化控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于激光光源技术领域，具体涉及一种激光光源中传输腔体气体压力和温度的控制方法和系统。

背景技术

激光由激光光源经过激励源将低能态粒子送到高能态，经过粒子数反转和谐振腔放大而产生。例如Arf准分子激光是目前应用较为广泛的一种激光，其是Arf准分子激光是浸没式光刻机的重要组成部分。Arf准分子激光通过激光光源被激发产生，具体是Arf准分子激光器内充有两种按一定比例混合的惰性气体和卤素气体，这种被称为“受激聚物”的混合气体可以在远紫外光谱区产生激射脉冲。准分子激光器输出的光波波长取决于“受激聚物”的元素组成状况。

激光光源中，光路传输各腔室气体的压力和温度对激光的稳定性和精确性至关重要。一方面，需要准确控制光路传输各腔室气体的压力，使其高于外界气体的压力，以保证氮气的浓度。同时腔体的气体压力既不能过高，也不能有过大波动，以免产生光学元件的变形，影响光路传输。另外，还需要分别对光路传输腔室气体和光路传输腔室进行温度控制，以免温度的变化导致激光的面形和位置产生误差，影响光路精度。

专利文献US6504860公开了一种针对气体放电激光器的净化监控系统，其中的密封容器或腔体中含有LNP2分子激光组件、高电压组件、高压电缆、输出耦合器和波长计。这些密封容器或腔体都只有氮气进气口与氮气出气口两个接口，气源的氮气通入氮气净化模块，通过过滤器通入分配盘。分配盘内有流量控制阀，用于控制通往各个组件的氮气流。在流经各容器或腔体之后，净化气体被引导回到氮气清洗模块的流监视器单元，流监视器单元对返回的净化气体进行监视，如果流量监测值小于一个预定值，流监视器单元会发出警报。

上述系统具备气体流量控制功能、气体净化功能和初步的温度调节功能，但是其监控的物理量是流量而不是气压，也缺乏对于腔体的温度控制，与激光光源特别是ArF光源的温控与净化系统的需求还有很大差距，传输腔室的气体压力和温度稳定性不够高，难以满足类似目前对激光光源的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种激光光源的传输腔室内的温控与净化控制系统和方法，通过减压阀、毛细管和节流阀的组合使用使腔体与外界的压差恒定，同时通过加热器和热交换器实现腔体的精确温度控制，从而满足激光光源对于传输腔室内气体的压力和温度的高精确性和稳定性需求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种激光光源的传输腔室内的温控与净化控制系统，用于实现激光光源中传输腔室内的各模块腔体的气体压力和温度的精确稳定控制，该系统包括：

设置在光路传输通道的模块腔体之前的二级调压阀5，用于调节待进入模块腔体的通道中的气体压力；

其特征在于，该系统还包括：

设置在光路传输通道的气体净化装置和模块腔体之间的毛细管，且每个模块腔体之前对应设置一个所述的毛细管，用于保证光路传输腔室气压与外界气压有微正压；以及

设置在光路传输通道的模块腔体之后的节流阀，且每个模块腔体之后对应设置一个所述的节流阀，用于调节各模块腔室与环境大气压的压差。

作为本发明的改进，所述系统还包括设置在光路传输通道的模块腔体之前的热交换器，其中通入工艺冷却水以与待进入模块腔体的腔室气体进行热交换，实现腔室气体温度的调节。

作为本发明的改进，还包括与所述热交换器配套形成循环回路的用于调节回路中工艺冷却水流量的循环泵，以及用于给回路中工艺冷却水加热的加热器24。

作为本发明的改进，所述系统还包括设置在每个模块腔体上的工艺冷却水管道，通过其中循环流动的工艺冷却水，以用于对各模块腔体中的气体进行冷却，并通过精确控制工艺冷却水的流量实现对模块腔体温度的精确控制。

作为本发明的改进，还包括与所述工艺冷却水管道相连并由此形成循环回路的水泵、过滤器和流量和伺服阀，其分别用于泵送、过滤和调节工艺冷却水流量，从而使得工艺冷却水形成循环流动，并通过精确调节工艺冷却水流量调节模块腔体与其热交换热量，实现温度精确控制。

作为本发明的改进，还包括分流板和集流板，分别用于将管路的PCW分流和给三个模块腔体降温后的PCW集流；管路经分流板后分为三路管道，分别与线宽压窄腔体、MOPA传输模块腔体、光束整形模块腔体外焊接的PCW管道连接，PCW经集流板集流后在PCW回收处回收。

按照本发明的另一方面，提供一种激光光源的传输腔室内的温控与净化控制方法，用于实现激光光源中传输腔室内的各模块腔体的气体压力和温度的精确稳定控制，其特征在于，该方法包括：