CN108418083A - 一种用于激光器的窗口结构及准分子激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的用于激光器的窗口结构及准分子激光器，通过在洁净气体的流通路径上增加多层窗口结构，具有较高气压的洁净气体在小室内形成若干涡流，对气流能量进行耗散，总压头逐步降低，最终与放电区压力一致，使得气流变得极其缓慢的进入放电区的主流场中，不会影响光束传输，另外，从放电区形成的光轴方向激波传播到多层窗口结构时，会引起多个隔板本身和多个小室内气体的振动，从而对激波能量进行吸收和耗散，达到减弱和阻隔激波对窗片冲击的目的，再有在放电腔内形成的粉尘颗粒，在向窗片方向扩散时，可以被小室内的涡流留在各级小室内，经过多层小室后，到达窗片的概率会极低，因此可以减小窗片污染。

Description

一种用于激光器的窗口结构及准分子激光器

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种用于激光器的窗口结构及准分子激光器。

背景技术

在高端光刻领域，高重频准分子激光因其高重频、窄线宽和大能量的特点，是目前半导体光刻领域应用的占绝对主导地位的光源。

如图1所示，一般采用静电除尘器净化腔内气体然后向镜片内侧输送洁净气体进行冲刷保护，图中101为放电腔，102为静电除尘器，103为洁净气体，104为窗片，105为窗口区域，106为电极，107为冲击波。放电腔内的气体通过静电除尘器净化以后，流向放电腔的窗口区域，然后流向放电区，组织粉尘颗粒污染窗片。

然而洁净气体的输送又会造成窗口附近与放电区域的压力梯度，可能影响输出光束质量。另外，放电产生的光轴方向激波持续存在，对输出镜片造成持续的冲击，这种冲击对镜片寿命、密封效果都可能产生影响。

在高重频准分子激光器放电腔中，光学输出结构会遇到诸多问题，放电腔内部气体具有腐蚀性，而且存在高重复频率的高压放电及高温环境，因此腔内存在大量放电粉尘。这些粉尘到达光学输出窗口时会污染镜片，造成热应力集中、光学性能下降等不良影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于激光器的窗口结构及准分子激光器，从静电除尘装置过来的洁净气流经过窗片内侧流向放电区的途中，经过多层窗口结构，在隔成的小室中形成若干涡流，对气流能量进行耗散，总压头逐步降低，最终与放电区压力一致，使得气流变得及其缓慢的进入放电区的主流场中，不会影响光束传输。

第一方面，本发明提供一种用于激光器的窗口结构，包括窗体、安装在所述窗体上的窗片、设置在所述窗体上用于输送洁净气体的第一开口、设置在所述窗体上用于向放电腔通光的第二开口、设置在所述窗体内且与所述第二开口连通的多层窗口结构，所述多层窗口结构具有至少两个相互隔开的小室，所述至少两个相互隔开的小室包括第一小室和第二小室，由所述第一开口流入的洁净气体经由所述第一小室、所述第二小室以及所述第二开口进入所述放电腔。

可选地，所述多层窗口结构具有筒状周壁、间隔设置在筒状周壁内侧的至少两个隔板，所述至少两个隔板包括第一隔板以及第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板以及所述筒状周壁围成所述第一小室，所述第二隔板、所述窗体的内壁以及所述筒状周壁围成所述第二小室。

可选地，所述第一隔板上设有第一通孔，所述第二隔板上设有第二通孔，所述第一通孔的中心线和所述第二通孔的中心线共线。

可选地，所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径。

可选地，所述筒状周壁垂直设置在所述窗体的内壁上，所述第一隔板和所述第二隔板均与所述筒状周壁垂直，所述第一开口的中心线和所述第二开口的中心线垂直。

可选地，所述多层窗口结构具有三到五个小室。

可选地，所述窗片的表面与所述第二开口的中心线夹角为33°-55°。

可选地，还包括多层窗式结构壳体以及窗片固定件，所述窗片固定件与所述窗体夹持所述窗片，所述多层窗口结构容纳于所述多层窗式结构壳体内，所述多层窗式结构壳体安装在所述窗体上。

可选地，所述第一通孔位于所述第一隔板的中心位置，所述第二通孔位于所述第二隔板的中心位置，所述第一隔板设置第一通孔的边缘处设有第一斜面，所述第二隔板设置第二通孔的边缘处设有第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面均朝向所述第二开口一侧。

第二方面，本发明还提供一种准分子激光器，所述准分子激光器具有如上述的用于激光器的窗口结构

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供的用于激光器的窗口结构及准分子激光器，通过在洁净气体的流通路径上增加多层窗口结构，具有较高气压的洁净气体在小室内形成若干涡流，对气流能量进行耗散，总压头逐步降低，最终与放电区压力一致，使得气流变得及其缓慢的进入放电区的主流场中，不会影响光束传输，另外，从放电区从放电区形成的光轴方向激波传播到多层窗口结构时，会引起多个隔板本身和多个小室内气体的振动，从而对激波能量进行吸收和耗散，达到减弱和阻隔激波对窗片冲击的目的，再有在放电腔内形成的粉尘颗粒，在向窗片方向扩散时，可以被小室内的涡流留住，经过多层小室后，到达窗片的概率会极低，因此可以减小窗片污染。

附图说明

图1为传统的高重频准分子激光器的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构中洁净气体经过多层窗式结构的压降曲线示意图；

图5为本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构的减小窗片污染的原理示意图；

图6为本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构的多层窗式结构的一种实施例

图7为图6的爆炸视图；

图8为本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构的增强激波耗散能力的结构示意图；

图9为本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构中通孔的结构示意图。

附图标记：

窗体200，放电腔201，静电除尘器202，洁净气体203，第一开口2031，窗片204，电极205，激波206，多层窗口结构207，筒状周壁2071，隔板208，第一隔板2081，第二隔板2082，第二开口209，小室210，第一小室2101，第二小室2102，涡流211，第一通孔20811，第二通孔20821，多层窗式结构壳体212，窗片固定件213，腔中粉尘颗粒214，扩散粉尘颗粒215，密封圈216，斜面217。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图2所示，本发明实施例中提供的用于激光器的窗口结构，包括窗体200、安装在所述窗体200上的窗片204、设置在所述窗体200上用于输送洁净气体203的第一开口、设置在所述窗体200上用于向放电腔201通光的第二开口209、设置在所述窗体200内且与所述第二开口209连通的多层窗口结构，所述多层窗口结构具有至少两个相互隔开的小室210，所述至少两个相互隔开的小室210包括第一小室2101和第二小室2102，静电除尘器202输送过来的洁净气体203，由所述第一开口流入的洁净气体203经由所述第一小室2101、所述第二小室2102以及所述第二开口209进入所述放电腔201。

如图3所示，本实施例中，多层窗口结构具有筒状周壁2071、间隔设置在筒状周壁2071内侧的至少两个隔板208，所述至少两个隔板208包括第一隔板2081以及第二隔板2082，所述第一隔板2081和所述第二隔板2082以及所述筒状周壁2071围成所述第一小室2101，所述第二隔板2082、所述窗体200的内壁以及所述筒状周壁2071围成所述第二小室2102，第一隔板2081上设有第一通孔，所述第二隔板2082上设有第二通孔，所述第一通孔的中心线和所述第二通孔的中心线共线。

具体地，所述筒状周壁2071垂直设置在所述窗体200的内壁上，所述第一隔板2081和所述第二隔板2082均与所述筒状周壁2071垂直，所述第一开口的中心线和所述第二开口209的中心线垂直，需要说明的是，也可以将隔板208与筒状周壁2071的连接采用其他角度，即可以将隔板208倾斜设置在筒状周壁2071上，对此不做限定。

本实施例中，多层窗口结构具有四个小室210，采用四个隔板208方式隔出，还可以采用三至六个小室210，可以灵活选择，对此不做限定。

可选地，所述窗片204的表面与所述第二开口209的中心线夹角为33°-55°，进一步优选地，所述窗片204的表面与所述第二开口209的中心线夹角为45°另外，还可以根据需要选择其他角度，本领与普通技术人员应当了解，对此不做限定。

如图3和图4所示，从静电除尘装置过来的洁净气体203经过窗片204内侧流向放电腔201的途中，经过多层窗口结构207，在隔板208隔成的小室210中形成若干涡流211，对洁净气体203的气流能量进行耗散，最终转化为热能，洁净气体203每次经过隔板208和小室210，总压头逐步降低，最终与放电腔201压力一致，使得气流变得及其缓慢的进入放电腔201的主流场中，不会影响光束传输。

如图5所示，在放电腔中形成的腔中粉尘颗粒214，在经过多层窗口结构207向窗片204方向扩散时，有一定概率被小室210内的涡流留住的扩散粉尘颗粒215，经过多层小室210后，到达窗片204的概率会极低，因此，可以减少对窗片的污染。

如图6和图7所示，为本发明的一个实施例，还包括多层窗式结构壳体212以及窗片固定件213，所述窗片固定件213与所述窗体200夹持所述窗片，所述多层窗口结构207容纳于所述多层窗式结构壳体212内，所述多层窗式结构壳体212安装在所述窗体200上，在多层窗式结构壳体212设有密封圈216以增强气密性。

如图8所示，在放电腔201中电极205形成的光轴方向激波206传播到多层窗口结构207时，会引起多个隔板208和多个小室210内气体的振动，从而对激波206能量进行吸收和耗散，达到减弱和阻隔激波206对窗片204冲击的目的。

如图8所示，优选地，为了更好的耗散放电激波的能量，隔板上的开孔大小可以设计成逐渐变化，即第一通孔20811的孔径小于第二通孔20821的孔径，可以让更多的隔板同时振动。

如图9所示，为了加强隔板对洁净气流能量的耗散作用，每个隔板朝向放电腔的一侧在通孔处设计成的刀口形状的斜面217，即第一隔板2081设置第一通孔20811的边缘处设有第一斜面，第二隔板2082设置第二通孔20821的边缘处设有第二斜面，另外，第一斜面和第二斜面均朝向第二开口209一侧，第一通孔20811位于所述第一隔板2081的中心位置，第二通孔20821位于第二隔板2082的中心位置，也能便于气体流通和涡流的产生。

本发明提供的用于激光器的窗口结构，通过在洁净气体的流通路径上增加多层窗口结构，具有较高气压的洁净气体在小室内形成若干涡流，对气流能量进行耗散，总压头逐步降低，最终与放电区压力一致，使得气流变得及其缓慢的进入放电区的主流场中，不会影响光束传输，另外，从放电区从放电区形成的光轴方向激波传播到多层窗口结构时，会引起多个隔板本身和多个小室内气体的振动，从而对激波能量进行吸收和耗散，达到减弱和阻隔激波对窗片冲击的目的，再有在放电腔内形成的粉尘颗粒，在向窗片方向扩散时，可以被小室内的涡流留住，经过多层小室后，到达窗片的概率会极低，因此可以减小窗片污染。

第二方面，本发明还提供一种准分子激光器，所述准分子激光器具有如上述的用于激光器的窗口结构。

本发明提供准分子激光器，通过在洁净气体的流通路径上增加多层窗口结构，具有较高气压的洁净气体在小室内形成若干涡流，对气流能量进行耗散，总压头逐步降低，最终与放电区压力一致，使得气流变得及其缓慢的进入放电区的主流场中，不会影响光束传输，另外，从放电区从放电区形成的光轴方向激波传播到多层窗口结构时，会引起多个隔板本身和多个小室内气体的振动，从而对激波能量进行吸收和耗散，达到减弱和阻隔激波对窗片冲击的目的，再有在放电腔内形成的粉尘颗粒，在向窗片方向扩散时，可以被小室内的涡流留住，经过多层小室后，到达窗片的概率会极低，因此可以减小窗片污染。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种用于激光器的窗口结构及准分子激光器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于激光器的窗口结构，其特征在于，包括窗体、安装在所述窗体上的窗片、设置在所述窗体上用于输送洁净气体的第一开口、设置在所述窗体上用于向放电腔通光的第二开口、设置在所述窗体内且与所述第二开口连通的多层窗口结构，所述多层窗口结构具有至少两个相互隔开的小室，所述至少两个相互隔开的小室包括第一小室和第二小室，由所述第一开口流入的洁净气体经由所述第一小室、所述第二小室以及所述第二开口进入所述放电腔。

2.根据权利要求1所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，所述多层窗口结构具有筒状周壁、间隔设置在筒状周壁内侧的至少两个隔板，所述至少两个隔板包括第一隔板以及第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板以及所述筒状周壁围成所述第一小室，所述第二隔板、所述窗体的内壁以及所述筒状周壁围成所述第二小室。

3.根据权利要求2所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，所述第一隔板上设有第一通孔，所述第二隔板上设有第二通孔，所述第一通孔的中心线和所述第二通孔的中心线共线。

4.根据权利要求4所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径。

5.根据权利要求2所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，所述桶装周壁垂直设置在所述窗体的内壁上，所述第一隔板和所述第二隔板均与所述桶装周壁垂直，所述第一开口的中心线和所述第二开口的中心线垂直。

6.根据权利要求1所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，所述多层窗口结构具有三至五个小室。

7.根据权利要求1所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，所述窗片的表面与所述第二开口的中心线夹角为33°-55°。

8.根据权利要求1所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，还包括多层窗式结构壳体以及窗片固定件，所述窗片固定件与所述窗体夹持所述窗片，所述多层窗口结构容纳于所述多层窗式结构壳体内，所述多层窗式结构壳体安装在所述窗体上。

9.根据权利要求3所述的用于激光器的窗口结构，其特征在于，所述第一通孔位于所述第一隔板的中心位置，所述第二通孔位于所述第二隔板的中心位置，所述第一隔板设置第一通孔的边缘处设有第一斜面，所述第二隔板设置第二通孔的边缘处设有第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面均朝向所述第二开口一侧。

10.一种准分子激光器，其特征在于，所述准分子激光器具有如权利要求1至9中任一项所述的用于激光器的窗口结构。