รายงานการซ่อมบำรุงสำหรับเลเซอร์ Excimer Mex-L2 Technolas 193nm

บทนำ

รายงานฉบับนี้บันทึกอย่างเป็นระบบถึงกระบวนการบำรุงรักษาเชิงลึกและการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานอย่างครบถ้วนสำหรับเลเซอร์ Mex-L2 Technolas 193nm ArF excimer จุดประสงค์ของการบำรุงรักษานี้คือการแก้ไขปัญหาหลัก เช่น การลดทอนพลังงานขาออกและการเสื่อมสภาพของความเสถียรที่เกิดจากการใช้งานภาระสูงระยะยาว ขอบเขตการบำรุงรักษาครอบคลุมระบบย่อยสำคัญรวมถึงระบบต่างๆ ดังนี้ โพรงแสง ระบบการคายประจุ วงจรก๊าซ การควบคุมไฟฟ้า และเส้นทางลมระบายความร้อน.

ผ่านการทำความสะอาดอย่างละเอียด การซ่อมแซมชิ้นส่วนสำคัญ การเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เก่าและเสียหาย และการปรับเทียบอย่างแม่นยำ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้รับการฟื้นฟูอย่างยอดเยี่ยม การทดสอบขั้นสุดท้ายแสดงให้เห็นว่าพลังงานพัลส์เดี่ยวสูงสุดของเลเซอร์ถึง 153.6 mJ (@27kV) และความเสถียรของพลังงาน (ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์) ดีกว่า 1.4% (@10Hz) พารามิเตอร์สำคัญทั้งหมด เกินอย่างมีนัยสำคัญ 80% ของข้อกำหนดโรงงานเดิม ซึ่งเกินเกณฑ์การยอมรับตามสัญญาอย่างมาก (>100 mJ) รายงานฉบับนี้สรุปโดยให้กลยุทธ์และคำแนะนำการบำรุงรักษาระยะยาวเพื่อยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และรับประกันการทำงานที่เสถียรในอนาคต

พื้นหลังการบำรุงรักษาและเนื้อหางานโดยละเอียด

การบำรุงรักษาเชิงลึกนี้ประกอบด้วยงานรายละเอียดหลักดังต่อไปนี้:

1. การเปิดโพรงเลเซอร์และการบำรุงรักษาอย่างครบถ้วน

การปฏิบัติการ: โพรงเลเซอร์ถูกเปิดอย่างเคร่งครัดตามขั้นตอนการปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมที่สะอาด

การจัดการส่วนประกอบแสง: กระจกสะท้อนแสงเต็มที่และกระจกเชื่อมต่อเอาต์พุตของโพรงเรโซแนนท์ถูก ทำความสะอาดโดยไม่ทำลาย โดยใช้กระดาษปราศจากฝุ่นเฉพาะและตัวทำละลายความบริสุทธิ์สูง เลเซอร์ He-Ne ถูกใช้ช่วยตรวจสอบการจัดแนวเส้นทางแสงก่อนและหลังการทำความสะอาด

การตรวจสอบทางกล: ขาตั้งส่วนประกอบแสงทั้งหมดได้รับการตรวจสอบความแน่นและความมั่นคงเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีความหลวม รับประกันความเสถียรระยะยาวของเส้นทางแสง

2. การทำความสะอาดอิเล็กโทรดคายประจุและระบบพรีไอออนไนเซชัน

การวินิจฉัยปัญหา: หลังจากเปิดโพรง พบว่าผิวของอิเล็กโทรดคายประจุหลักถูกปกคลุมด้วยคราบดำที่ไม่สม่ำเสมอและฟลูออไรด์โลหะในปริมาณเล็กน้อย เปลือกเซรามิกของโครงสร้างพรีไอออนไนเซชันแสดงสัญญาณการกัดกร่อนจากอาร์ค

เทคนิคการประมวลผล: อิเล็กโทรดถูก ขัดด้วยมืออย่างละเอียด โดยใช้ยาขัดและผ้าขัดเฉพาะทางเพื่อฟื้นฟูผิวกระจกและปรับปรุงความสม่ำเสมอของการคายประจุ ชุดพรีไอออนไนเซชันถูกถอดออก ทำความสะอาด และเปลี่ยนชิ้นส่วนเซรามิกที่เป็นฉนวนที่เสื่อมสภาพ ขั้นตอนนี้เป็น ส่วนที่สำคัญที่สุด ของการฟื้นฟูประสิทธิภาพเลเซอร์และความเสถียรของพลังงาน

3. การซ่อมแซมแหล่งจ่ายไฟขับเคลื่อนการหมุนเวียนก๊าซ

การระบุจุดบกพร่อง: การทดสอบพบรูปคลื่นเอาต์พุตที่บิดเบี้ยวจากโมดูลพลังงาน ทำให้แรงดันขับเคลื่อนมอเตอร์พัดลมผิดปกติ ส่งผลให้เกิดเสียงผิดปกติและความเร็วผันผวน

มาตรการซ่อมแซม: ชำรุด อุปกรณ์ขับเคลื่อน และตัวเก็บประจุกรองถูกเปลี่ยนใหม่ จุดบัดกรีถูกบัดกรีซ้ำ และพารามิเตอร์เอาต์พุตได้รับการปรับเทียบใหม่ หลังการซ่อมแซม พัดลมทำงานได้อย่างราบรื่นและเสียงกลับสู่ปกติ เพื่อให้แน่ใจว่าการผสมก๊าซเลเซอร์มีความสม่ำเสมอ

4. การทำความสะอาดและปรับปรุงระบบทางเดินอากาศหมุนเวียนในโพรง

การปฏิบัติการ: ท่ออากาศหมุนเวียนถูกถอดออกอย่างสมบูรณ์ และมีการสะสม ผง และสิ่งสกปรกอื่น ๆ ภายในถูกทำความสะอาดด้วยแอลกอฮอล์ไอโซโพรพิลและปืนลมแรงดันสูง

ชิ้นส่วนที่อัปเดต: ซีลท่อที่เก่าและ เครื่องดักฝุ่นไฟฟ้าสถิต (ใช้ดูดซับสิ่งเจือปนและผลิตภัณฑ์ข้างเคียงในก๊าซเลเซอร์) ได้รับการเปลี่ยนเพื่อรับประกันความบริสุทธิ์ของก๊าซและประสิทธิภาพการหมุนเวียน

5. การฟื้นฟูความแน่นของก๊าซในโพรงเลเซอร์

การปฏิบัติการมาตรฐาน: มีการเปลี่ยนซีลโพรงและทดสอบการรั่วไหลอีกครั้ง

การตรวจสอบ: ใช้เครื่องตรวจจับการรั่วไหลด้วยสเปกโตรมิเตอร์มวลฮีเลียมความแม่นยำสูงเพื่อตรวจสอบการรั่วไหลของโพรง เลขอัตราการรั่วไหลสุดท้ายดีกว่า 5x10⁻⁷ Pa·m³/s, สูงกว่าความต้องการในการใช้งานอย่างมาก รับประกันอายุการใช้งานยาวนานของก๊าซทำงาน (ผสม Ar /F₂ /Ne) และความเสถียรของพลังงานในระหว่างการใช้งานระยะยาว

6. การบูรณาการและทดสอบระบบครบวงจร

หลังจากประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดแล้ว ได้ทำการปั๊มสุญญากาศ, เป่าด้วยไนโตรเจนบริสุทธิ์สูง และเติมก๊าซทำงานขั้นสุดท้าย

มีการเชื่อมต่อเครื่องวัดพลังงานความแม่นยำสูงภายนอก, สเปกโตรมิเตอร์ และออสซิลโลสโคป เพื่อทดสอบประสิทธิภาพอย่างครบถ้วนและเก็บข้อมูล

3. ข้อกำหนดตามสัญญา

ตามสัญญา อุปกรณ์หลังการบำรุงรักษาต้องเป็นไปตาม:

• ประสิทธิภาพเลเซอร์โดยรวมได้รับการฟื้นฟูให้กลับมา มากกว่า 80% ตามข้อกำหนดโรงงานเดิม;

• พลังงานพัลส์เดี่ยวสูงสุด >100 mJ (193nm);

• อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น รับประกันการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว

ผลการทดสอบบำรุงรักษา

1. การตรวจสอบความยาวคลื่น

อุปกรณ์ทดสอบ: สเปกโตรมิเตอร์

ผลลัพธ์: ความยาวคลื่นศูนย์ถูกล็อกอย่างเสถียรที่ 193.3 nmโดยมีความกว้างเต็มที่ครึ่งความสูง (FWHM) < 0.5 nm สอดคล้องกับลักษณะของเลเซอร์ ArF excimer ไม่มียอดแหลมอื่นที่หลงเหลือแสดงถึงสภาพดีของกระจกโพรงแสงและอัตราส่วนผสมก๊าซที่ถูกต้อง

คำอธิบายภาพ:

แกนนอนคือความยาวคลื่น (หน่วย: nm) และแกนตั้งคือความเข้ม (หน่วยสัมพัทธ์) กราฟแสดงยอดแหลมและสมมาตรที่ศูนย์กลางที่ 193.3nm ยืนยันความแม่นยำและความบริสุทธิ์ของความยาวคลื่นที่ออกมา ตรงตามมาตรฐานการปล่อยแสงอัลตราไวโอเลตของเลเซอร์เอ็กไซเมอร์

2. พลังงานพัลส์และความเสถียร

อุปกรณ์ทดสอบ: เครื่องวัดพลังงาน

การวิเคราะห์ผลลัพธ์: ดังที่แสดงในตารางด้านบน พลังงานขาออกแสดงความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ดีต่อแรงดันไฟฟ้าสูง ที่แรงดันไฟฟ้าตามสัญญาที่ต้องการ 27kV พลังงานพัลส์เดี่ยวสูงสุดถึง 153.6 mJ (@27kV) ซึ่งเกินมาตรฐาน >100 mJ อย่างมาก สิ่งสำคัญคือ ความเสถียรของพลังงาน (วัดโดยส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ RSD%) ยังคงดีกว่า 1.8% แม้ที่การทำงาน 10Hz แสดงให้เห็นถึงสภาพที่ยอดเยี่ยมของความสม่ำเสมอของการคายประจุและระบบหมุนเวียนก๊าซ พลังงานที่ลดลงเล็กน้อยที่อัตราการทำซ้ำสูงเกิดจากผลเลนส์ความร้อน ซึ่งเป็นเรื่องปกติ

3. การวิเคราะห์โปรไฟล์ลำแสง

วิธีทดสอบ: ใช้กระดาษเผาไหม้ที่ไวต่อรังสี UV

ผลลัพธ์: รูปโปรไฟล์ลำแสงเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าปกติ ประมาณ 15mm x 5mm ในขนาดที่มีการกระจายพลังงานสม่ำเสมอ ขอบคมชัด และไม่มีการบิดเบือนหรือกลวงที่สำคัญ ซึ่งบ่งชี้ถึงการจัดแนวเรโซเนเตอร์ที่แม่นยำและการคายประจุอิเล็กโทรดที่สม่ำเสมอ

คำอธิบายภาพ:

รูปแบบการเผาไหม้บนกระดาษแสดงจุดสี่เหลี่ยมสว่างและสม่ำเสมอ โดยมีขนาดตรงตามข้อกำหนดและการกระจายพลังงานโดยรวมสม่ำเสมอ ซึ่งพิสูจน์คุณภาพลำแสงที่ยอดเยี่ยม เหมาะสำหรับการประมวลผลวัสดุที่ต้องการความแม่นยำ

4. การวัดรูปคลื่นพัลส์

อุปกรณ์ทดสอบ: โฟโตไดโอดตอบสนองเร็วและออสซิลโลสโคปความเร็วสูง

ผลลัพธ์: ความกว้างพัลส์ (FWHM) ประมาณ 18 nsโดยมีขอบขึ้นอย่างชันและไม่มีจุดสูงสองจุดหรือไหล่ที่สำคัญ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีการไอออนไนเซชันล่วงหน้าเพียงพอและกระบวนการคายประจุหลักที่รวดเร็วและซิงโครไนซ์ดี

คำอธิบายภาพ:

ภาพหน้าจอของออสซิลโลสโคปแสดงรูปคลื่นพัลส์เลเซอร์เอ็กไซเมอร์แบบทั่วไป แกนนอนคือเวลา (หน่วย: ns) และแกนตั้งคือความเข้ม (หน่วยสัมพัทธ์) ความกว้างพัลส์ FWHM ที่วัดได้คือ 18 ns โดยมีรูปคลื่นที่สะอาด แสดงถึงสภาพวงจรการคายประจุที่ยอดเยี่ยม

5. บันทึกสถานที่ทดสอบ

คำอธิบายวิดีโอ:

สถานะการทำงานของหน่วยเลเซอร์ แสดงรูปลักษณ์โดยรวมของเลเซอร์หลังการบำรุงรักษา โดยประตูอุปกรณ์ปิดอยู่ ไฟแสดงสถานะบนแผงควบคุมแสดงปกติ และอยู่ในสภาวะการทำงานปกติ

คำอธิบายวิดีโอ:

อินเทอร์เฟซการได้มาซึ่งข้อมูลและการตรวจสอบ ภาพระยะใกล้แสดงหน้าจอตรวจสอบข้อมูลระหว่างการทำงาน รวมถึงการอ่านพลังงานแบบเรียลไทม์ การตั้งค่าแรงดันสูง อัตราการทำซ้ำ และพารามิเตอร์อื่น ๆ รวมถึงอินเทอร์เฟซเครื่องมือการได้มาซึ่งพลังงานสำหรับการได้มาซึ่งพลังงานอย่างต่อเนื่อง

บทสรุปโดยรวมและข้อเสนอแนะการปรับปรุง

บทสรุป:

การบำรุงรักษาเชิงลึกนี้ประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไม่เพียงแต่ได้รับการฟื้นฟูอย่างเต็มที่ แต่พลังงานขาออกและความเสถียรยังเกินความคาดหมายอีกด้วย ซึ่งบ่งชี้ว่าส่วนประกอบหลักของเลเซอร์นี้ (เช่น วงจร Blumlein, แผ่นรองรับแสง) ยังอยู่ในสภาพดีและมีมูลค่าคงเหลือสูง การบำรุงรักษานี้ช่วยหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายสูงในการซื้ออุปกรณ์ใหม่และยืดอายุการใช้งานออกไปอย่างน้อย 3-5 ปี

ข้อเสนอแนะการปรับปรุงระยะยาว:

การบำรุงรักษาเป็นประจำ: แนะนำให้ตรวจสอบระบบหมุนเวียนก๊าซทุก 6-12 เดือน
การตรวจสอบอิเล็กโทรด: ตรวจสอบสภาพพื้นผิวอิเล็กโทรดหลังการคายประจุทุก 1 ล้านครั้งเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมสปัตเตอร์เกินควร
การควบคุมสิ่งแวดล้อม: ควรรักษาสภาพแวดล้อมการทำงานให้มีฝุ่นน้อยเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคในอากาศเข้าสู่ช่องว่างและส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบออปติคอล
การตรวจสอบอัจฉริยะ: นำระบบตรวจสอบออนไลน์ (พลังงาน, กระแส, แรงดัน) มาใช้เพื่อตรวจจับความผิดปกติได้อย่างรวดเร็ว
การจัดการอายุการใช้งาน: สร้างบันทึกอายุการใช้งานที่สมบูรณ์โดยบันทึกวงจรการเปลี่ยนก๊าซและเวลาการบำรุงรักษาอิเล็กโทรด

คำถามที่พบบ่อย

Q1: ทำไมเลเซอร์เอ็กไซเมอร์จึงต้องการการบำรุงรักษาเป็นประจำ?

A: การใช้งานระยะยาวทำให้เกิด: การสะสมและการกัดกร่อนบนพื้นผิวอิเล็กโทรดจากการคายประจุ ซึ่งอาจทำให้พลังงานลดลง; การปนเปื้อนของหน้าต่างออปติคอล ทำให้โปรไฟล์ลำแสงไม่สม่ำเสมอ; การเสื่อมสภาพขององค์ประกอบก๊าซ ทำให้พลังงานพัลส์แกว่ง; การเสื่อมสภาพของซีล ทำให้เกิดการรั่วไหลของก๊าซซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งาน ดังนั้น การบำรุงรักษาเป็นประจำจึงช่วยฟื้นฟูประสิทธิภาพและยืดอายุอุปกรณ์

Q2: ประสิทธิภาพหลังการบำรุงรักษาจะคงอยู่ได้นานแค่ไหน? คาดว่าจะมีการซ่อมบำรุงใหญ่ครั้งถัดไปเมื่อใด?

ก: ระยะเวลาการรักษาประสิทธิภาพมีความสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณงานและคุณภาพของการบำรุงรักษาตามปกติ ภายใต้ตารางการบำรุงรักษาเชิงป้องกันที่แนะนำ คาดว่าประสิทธิภาพหลักจะคงที่เป็นเวลา 12-18 เดือน หลังจากนั้นพลังงานจะลดลงอย่างช้าๆ เนื่องจากการเสื่อมสภาพของก๊าซและการกัดกร่อนของอิเล็กโทรดเล็กน้อย ซึ่งสามารถฟื้นฟูบางส่วนได้โดยการเปลี่ยนก๊าซทำงาน การซ่อมบำรุงใหญ่ครั้งถัดไปในระดับเดียวกันคาดว่าจะเกิดขึ้นใน 3 ถึง 4 ปี หรือควรพิจารณาหลังจากการใช้งานสะสมเกิน 150 ล้านพัลส์

Q3: ทำไมความเสถียรของพลังงาน (RSD%) จึงสำคัญมาก?

A: ความเสถียรของพลังงานมีผลโดยตรงต่อความสม่ำเสมอของผลลัพธ์การประมวลผลและอัตราผลผลิต โดยเฉพาะในงานไมโครโปรเซสซิ่ง การแกว่งของพลังงานเพียง 1% อาจทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น ความลึกการประมวลผลไม่สม่ำเสมอ การตัดไม่ผ่าน หรือการเผาไหม้เกิน ความเสถียรหลังซ่อมที่ต่ำกว่า 1.8% (ที่ 10Hz) ถือเป็นประสิทธิภาพระดับอุตสาหกรรมที่ยอดเยี่ยม เพียงพอสำหรับความต้องการการใช้งานที่แม่นยำส่วนใหญ่

Q4: หากเกิดการลดพลังงานอย่างกะทันหันในอนาคต ควรทำอย่างไรเป็นอันดับแรก?

A: อันดับแรก ให้ทำการ "เติมก๊าซ" การลดพลังงานอย่างกะทันหันมากกว่า 90% เกิดจากการเสื่อมสภาพของก๊าซหรือการรั่วไหลเล็กน้อย หากปัญหายังคงอยู่หลังเติมก๊าซ กรุณาบันทึกค่าพลังงานและข้อความเตือนใด ๆ แล้วติดต่อฝ่ายสนับสนุนทางเทคนิคของเราเพื่อวินิจฉัยระยะไกล ห้ามเปิดช่องว่างด้วยตนเอง

Q5: สามารถเพิ่มพลังงานขาออกได้อีกหรือไม่?

A: หน่วยนี้ได้ปล่อยพลังงานแล้ว 156 mJ ที่ 28kV ซึ่งใกล้เคียงกับขีดจำกัดการออกแบบมาก การใช้งานระยะยาวที่เกิน 27.5kV ไม่แนะนำ เนื่องจากจะเร่งการเสื่อมสภาพของอิเล็กโทรดและก๊าซอย่างมาก ทำให้ช่วงเวลาการบำรุงรักษาสั้นลง และอาจเสี่ยงต่อการหยุดทำงาน พลังงาน 153 mJ ที่มีอยู่แล้วตรงตามความต้องการการใช้งานตามการออกแบบเดิมอย่างเต็มที่