СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ЭКСИМЕРНОГО KRF ЛАЗЕРА Российский патент 1997 года по МПК H01S3/04 

Изобретение относится к лазерной технике, точнее к области электроразрядных эксимерных лазеров и предназначено для использования в системах очистки газовой смеси KrF лазеров.

Проблема увеличения времени жизни газовой смеси является одной из наиболее принципиальных проблем эксимерных лазеров. Решение этой пpоблемы осложняется тем, что галогеносодержащие молекулы, используемые в качестве рабочего вещества эксимерных лазеров, обладая высокой химической активностью, образуют в активной газовой смеси примесные компоненты. Со временем количество примесей увеличивается, генерационные характеристики лазера ухудшаются, а отработанную газовую смесь приходится откачивать из лазерной камеры и заполнять ее новой порцией. Заметим, что в эксимерных лазерах используются дорогостоящие газы и расходы на них за время эксплуатации лазера сопоставимы с его стоимостью.

Предложен горячий способ очистки R.E.Turner, US Patent 4, 674, 099, filled may 1, 1984. Recycling of gases for an excimer laser, при которой газовая смесь эксимерного лазера пропускалась через раскаленные металлические ловушки, поглощающие молекулы примесных компонент. Однако при таком способе очистки полностью поглощаются и молекулы галогена, находящиеся в газовой смеси и, поэтому после него требуется добавление в лазерную камеру галогена. Дополнительного расхода галогена не требует способ, основанный на использовании криогенного фильтра. Для этого рабочая смесь пропускается через азотную ловушку, вымораживающую из смеси примесные компоненты газа (в основном это фторорганические соединения) (A.J.Andrews, K.J.Kearsley, K.H.Errey, C.E. Webb, UK Patent Application, GB, 2.126.327 A "Condensers").

Этот способ очистки в настоящее время используется для двух типов эксимерных лазеров (ArF и KrF) и позволяет значительно увеличить ресурс газовой смеси.

Заметим, что величина рабочей температуры криогенного фильтра (T_кф) определяется давлением насыщенных паров газовой смеси лазера и составляет Т_кф 76К для ArF лазера; Т_кф 100К для KrF - лазера.

Различие в величинах Т_кф связано с тем, что при Т_кф ≅ 100К давление криптона становится ниже оптимального значения, соответствующего максимальной мощности генерации KrF лазера.

В то же время исследования показали, что основной примесной компонентой, ограничивающей время жизни газовых смесей этих лазеров, являются молекулы CF₄, давление насыщенного пара которых при Т_кф 76К и 100 К составляет соответственно около 0,1 Торр и 5 Торр. Поэтому эффективность использования криофильтра в случае KrF лазера значительно ниже. Давление молекул CF₄ в камере KrF лазера может достигать 5 Торр и существенно ограничивать ресурс работы газовой смеси. Не помогают в данной ситуации и дополнительные инжекции фтора.

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение времени жизни газовой смеси KrF лазера.

Указанная задача достигается тем, что газовая смесь лазера очищается в два этапа: вначале при помощи криофильтра, охлажденного до температуры 76К, из газовой смеси вымораживаются примесные фторорганические компоненты и криптон, затем криофильтр отсоединяется от лазерной камеры, его температура повышается выше 100К и он подсоединяется к блоку очистки инертных газов от примесей.

На чертеже изображена схема возможной реализации предлагаемого способа очистки газовой смеси 1 лазерная камера; 2 криофильтр; 3 насос; 4 блок очистки инертных газов от примесей; 5 вентили).

После того как в камере KrF лазера 1 накопилось значительно количество примесных компонент и генерационные характеристики лазера заметно изменились, температуру криофильтра понижают до 76К. Молекулы примесных компонент (в основном это CF₄) и криптона начинают вымораживаться на внутренней поверхности криофильтра 2. После того как вся газовая смесь лазера будет пропущена насосом 3 через криофильтр, он отсоединяется от лазерной камеры (закрываются вентили 5).

Затем температура криофильтра повышается до > 100К. Пpи этом часть молекул примесных компонент и криптона испаряется из криофильтра. Криофильтр 2 подсоединяется (используя вентили 5) к системе очистки инертных газов от примесей 4 и газовая смесь состоящая в основном, из криптона и фторорганических примесей, пропускается через нее, очищаясь от примесей.

После этого температура криофильтра понижается до 76К, молекулы криптона вымораживаются на внутренней поверхности фильтра, криофильтр отключается от системы очистки 4 и подсоединяется вновь к лазерной камере.

И, наконец, температура криофильтра повышается до рабочего значения (Т_кф 100К) и после того как насос 3 перемещает газовую смесь лазерной камеры и криптон лазер готов снова к работе.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет осуществлять более полную очистку газовой смеси KrF лазера, что и приводит к увеличению времени жизни газовой смеси.

Использование: применяется в системе очистки газовой смеси эксимерного лазера. Сущность: способ очистки газовой смеси эксимерного KrF - лазера, основанной на использовании криогенного фильтра и блока очистки инертных газов от примесей. Причем газовая смесь лазера очищается в два этапа: вначале при помощи криофильтра, охлажденного до температуры 76К, из газовой смеси вымораживаются примесные фторорганические компоненты и криптон, затем криофильтр отсоединяется от лазерной камеры, его температура повышается выше 100К и он подсоединяется к блоку очистки инертных газов от примесей. Такой способ очистки газовой смеси позволяет значительно увеличить время жизни газовой смеси KrF - лазера. 1 ил.

Способ очистки газовой смеси эксимерного KrF лазера, включающий пропускание газовой смеси через криогенный фильтр, отличающийся тем, что очистку смеси проводят в следующей последовательности: газовую смесь пропускают через криогенный фильтр, охлажденный до 76К, криогенный фильтр отсоединяют от лазерной камеры и повышают его температуру выше 100К, криогенный фильтр подсоединяют к блоку очистки и газовую смесь пропускают через него, температуру криогенного фильтра понижают до 76К, после чего криогенный фильтр отсоединяют от блока очистки, подсоединяют к лазерной камере и повышают его температуру до 100К.