Översynsrapport för Mex-L2 Technolas 193nm Excimerlaser

Introduktion

Denna rapport dokumenterar systematiskt en omfattande djupgående underhålls- och prestandaoptimeringsprocess för en Mex-L2 Technolas 193nm ArF excimerlaser. Syftet med detta underhåll var att åtgärda kärnproblem såsom utgångsenergiavmattning och stabilitetsförsämring orsakad av långvarig högbelastningsdrift. Underhållsomfånget täckte nyckelsubsystem inklusive the optiskt resonansrum, urladdningssystem, gaskrets, elektrisk styrning och kylluftväg.

Genom noggrann rengöring, renovering av nyckelkomponenter, byte av åldrade och skadade delar samt precis kalibrering återställdes utrustningens prestanda utmärkt. Slutliga tester visade att laserens maximala enstaka pulserade energi nådde 153,6 mJ (@27kV), och energistabiliteten (relativ standardavvikelse) var bättre än 1.4% (@10Hz). Alla nyckelparametrar betydligt överträffade 80 % av de ursprungliga fabrikspecifikationerna, långt över de kontraktsenligt stipulerade acceptanskriterierna (>100 mJ). Denna rapport avslutas med att ge långsiktiga underhållsstrategier och rekommendationer som syftar till att förlänga utrustningens livslängd och säkerställa stabil drift i framtiden.

Underhållsbakgrund och detaljerat arbetsinnehåll

Denna djupgående underhåll omfattade främst följande detaljerade uppgifter:

1. Öppning av laserkavitet och omfattande underhåll

Operation: Laserkavitetsrummet öppnades strikt enligt driftprocedurer i en ren miljö.

Hantering av optiska komponenter: Den helt reflekterande spegeln och utgångskopplingsspegeln i resonanskavitetsrummet var icke-förstörande rengjorda med specialiserat luddfritt papper och högrenade lösningsmedel. En He-Ne-laser användes för att assistera vid kontroll av optisk banjustering före och efter rengöring.

Mekanisk kontroll: Alla optiska komponentfästen kontrollerades för åtdragning och stabilitet för att säkerställa att det inte fanns någon löshet, vilket garanterar långsiktig stabilitet i optiska banan.

2. Rengöring av urladdningselektroder och förjoniseringssystem

Problemdiagnos: Efter att ha öppnat kavitetsrummet upptäcktes att ytan på huvudurladdningselektroderna var täckt med ojämn svart sputter och små mängder metallfluorid; den keramiska höljet på förjoniseringsstrukturen visade tecken på bågerosion.

Bearbetningsteknik: Elektroderna var finpolerade för hand med specialiserad polerpasta och trasa för att återställa deras spegelyta och förbättra urladdningsuniformiteten. Förjoniseringsaggregatet demonterades, rengjordes och åldrade isolerande keramiska delar byttes ut. Detta steg var viktigaste delen för att återställa lasereffektivitet och energistabilitet.

3. Reparation av gascirkulationsdrivkraftsförsörjning

Felsökning: Testning visade förvrängda utgångsvågor från strömmodulen, vilket orsakade onormal drivspänning till fläktmotorn, vilket resulterade i ovanligt ljud och hastighetsvariationer.

Reparationsåtgärder: Skadade drivenheter och filterkondensatorer byttes ut, lödfogar löddes om och utgångsparametrar kalibrerades om. Efter reparation fungerade fläkten smidigt och ljudnivån återgick till normal, vilket säkerställde enhetlighet i lasergasblandningen.

4. Rengöring och renovering av kavitetscirkulationsluftsystemet

Operation: Luftcirkulationskanalerna demonterades helt, och ackumulerad pulver och andra föroreningar inuti avlägsnades med isopropylalkohol och en högtrycksluftpistol.

Uppdaterade komponenter: Åldrade kanal-tätningar och elektrostatisk precipitator (används för att adsorbera föroreningar och biprodukter i lasergasen) byttes ut för att säkerställa gasrenhet och cirkulationseffektivitet.

5. Återställning av laser-kammarens gastäthet

Standarddrift: Kammarens tätningar byttes ut och läckagetest utfördes igen.

Inspektion: En högprecisions helium-masspektrometrisk läckagedetektor användes för att kontrollera kammaren för läckor. Den slutliga läckagehastigheten var bättre än 5x10⁻⁷ Pa·m³/s, långt överstiger driftkraven, vilket säkerställer lång livslängd för arbetsgasen (Ar /F₂ /Ne-blandning) och energistabilitet vid långvarig drift.

6. Fullständig systemintegration och testning

Efter montering av alla komponenter utfördes vakuumpumpning, spolning med högren kväve och slutlig påfyllning med arbetsgas.

En extern högprecisions energimätare, spektrometer och oscilloskop kopplades in för omfattande prestandatestning och datainsamling.

3. Kontraktskravspecifikationer

Enligt kontraktet måste utrustningen efter underhåll uppfylla:

• Total laserprestanda återställd till över 80% av ursprungliga fabrikspecifikationer;

• Maximal energi per enstaka puls >100 mJ (193nm);

• Förlängd livslängd, vilket säkerställer långsiktigt stabil drift.

Underhållstestresultat

1. Verifiering av våglängd

Testutrustning: Spektrometer.

Resultat: Den centrala våglängden var stabilt låst vid 193,3 nm, med en full bredd vid halvmaximum (FWHM) < 0,5 nm, i överensstämmelse med ArF excimerlaserns egenskaper. Inga andra oönskade toppar observerades, vilket indikerar gott skick på de optiska kavitetsspeglarna och korrekt gasblandningsförhållande.

Bildbeskrivning:

Den horisontella axeln är våglängd (enhet: nm), och den vertikala axeln är intensitet (relativa enheter). Diagrammet visar en skarp och symmetrisk topp centrerad vid 193,3 nm, vilket bekräftar noggrannheten och renheten i utgångsvåglängden och uppfyller standarden för ultraviolett utsignal från excimerlasrar.

2. Pulsenergi och stabilitet

Testutrustning: Energimätare.

Resultatanalys: Som visas i tabellen ovan visar energiutgången en god linjär relation med högspänningen. Vid det kontraktsenligt kräva 27kV nådde den maximala enkelpulsenergin 153,6 mJ (@27kV), vilket överstiger standarden på >100 mJ med råge. Avgörande är att energistabiliteten (mätt med relativ standardavvikelse RSD%) förblev bättre än 1,8% även vid 10Hz drift, vilket visar på utmärkt skick hos urladdningsuniformiteten och gassystemets cirkulation. Den något lägre energin vid höga repetitionsfrekvenser beror på den termiska lins-effekten, vilket är normalt.

3. Strålprofilanalys

Testmetod: Användning av UV-känsligt brännpapper.

Resultat: Strålprofilen var en regelbunden rektangel, ungefär 15 mm x 5 mm i storlek, med jämn energifördelning, skarpa kanter och ingen betydande förvrängning eller ihålighet. Detta indikerar exakt resonatorjustering och jämn elektrodurladdning.

Bildbeskrivning:

Brännmönstret på papperet visar en ljus, jämn rektangulär fläck, med dimensioner som uppfyller specifikationerna och en övergripande jämn energifördelning, vilket bevisar utmärkt strålkvalitet lämplig för precisionsmaterialbearbetningsapplikationer.

4. Mätning av pulsvågform

Testutrustning: Snabbresponsfotodiod och högfrekvent oscilloskop.

Resultat: Pulsbredden (FWHM) var ungefär 18 ns, med en brant stigande kant och inga betydande dubbla toppar eller axlar, vilket indikerar tillräcklig förjonisering och en snabb, väl synkroniserad huvudurladdningsprocess.

Bildbeskrivning:

Oscilloskopskärmbilden visar en typisk excimerlaserpulsvågform. Den horisontella axeln är tid (enhet: ns) och den vertikala axeln är intensitet (relativa enheter). Den uppmätta pulsens FWHM är 18 ns, med en ren vågform, vilket indikerar utmärkt skick på urladdningskretsen.

5. Testplatsregister

Videobeskrivning:

Laserenhetens driftstatus. Visar laserens helhetsutseende efter underhåll, med utrustningsdörrar stängda, kontrollpanelens indikatorer visar normalt och i normal drift.

Videobeskrivning:

Dataförvärvs- och övervakningsgränssnitt. Närbild visar dataskärmen för övervakning under drift, inklusive realtidsavläsningar av energi, högspänningsinställning, repetitionsfrekvens och andra parametrar, samt anslutningsgränssnittet för förvärvsinstrumentet för pågående energiförvärv.

Omfattande slutsats och förbättringsförslag

Slutsats:

Denna djupgående underhåll var helt framgångsrik. Utrustningens prestanda återställdes inte bara fullt ut utan dess utgångsenergi och stabilitet överträffade till och med förväntningarna. Detta indikerar att kärnkomponenterna i denna laser (såsom Blumlein-kretsen, optiska substrat) fortfarande är i gott skick med högt kvarvarande värde. Detta underhåll undvek effektivt de höga kostnaderna för att köpa ny utrustning och förlängde livslängden med minst 3-5 år.

Förslag på långsiktiga förbättringar:

Regelbunden service: Rekommenderas att inspektera gassystemet var 6-12:e månad.
Elektrodövervakning: Kontrollera elektrodytans skick efter varje miljon urladdningar för att undvika överdriven sputteruppbyggnad.
Miljökontroll: Driftsmiljön bör hållas dammfri för att förhindra att partiklar kommer in i kavitetsdelen och påverkar optiska komponenter.
Intelligent övervakning: Inför ett online-övervakningssystem (energi, ström, spänning) för att snabbt upptäcka avvikelser.
Livslängdshantering: Skapa en komplett livslängdslogg genom att registrera gasbytescykler och elektrodunderhåll.

Vanliga frågor

Q1: Varför kräver en excimerlaser regelbundet underhåll?

A: Långvarig drift leder till: avlagringar och korrosion på elektrodytor från urladdning, vilket kan orsaka energifall; kontaminering av optiska fönster, vilket ger ojämna strålningsprofiler; försämring av gaskomposition, vilket orsakar pulserande energifluktuationer; åldrande av tätningar, vilket leder till gasläckage och påverkar livslängden. Därför återställer regelbundet underhåll prestanda och förlänger utrustningens livslängd.

Q2: Hur länge varar prestandan efter underhåll? När förväntas nästa stora översyn?

A: Varaktigheten för prestandabevarande är direkt relaterad till arbetsbelastning och kvaliteten på rutinunderhållet. Under ett rekommenderat förebyggande underhållsschema förväntas kärnprestandan förbli stabil i 12-18 månader. Därefter kommer energin långsamt att minska på grund av gasåldring och lätt elektrodkorrosion, vilket delvis kan återställas genom att byta ut arbetsgasen. Nästa större översyn av liknande omfattning förväntas om 3 till 4 år, eller bör övervägas efter att den kumulativa driften överstiger 150 miljoner pulser.

Q3: Varför är energistabilitet (RSD%) så viktig?

A: Energi-stabilitet avgör direkt konsekvensen i bearbetningsresultat och avkastning. Speciellt vid mikrobearbetning kan en 1 % energifluktuation orsaka defekter som ojämn bearbetningsdjup, ofullständig genomskärning eller överbränning. Stabilitet under 1,8 % (vid 10Hz) efter reparation är utmärkt industriprestanda, tillräcklig för de flesta precisionsapplikationer.

Q4: Om ett plötsligt energifall inträffar i framtiden, vad bör vi göra först?

A: Utför först en "gaspåfyllning". Över 90 % av plötsliga energifall orsakas av gasåldrande eller mindre läckage. Om problemet kvarstår efter påfyllning, vänligen registrera energivärden och eventuella larmmeddelanden och kontakta vår tekniska support för fjärrdiagnos. Öppna inte kavitetsdelen själv.

Q5: Kan utgångsenergin ökas ytterligare?

A: Denna enhet har redan levererat 156 mJ vid 28kV, mycket nära dess designgräns. Långvarig drift över 27,5kV rekommenderas inte, eftersom det påskyndar elektrod- och gasåldrande, förkortar underhållsintervaller och till och med riskerar avstängning. Energin på 153 mJ uppfyller redan fullt ut de ursprungliga designkraven.