準(zhǔn)分子激光高壓電源氣體動(dòng)力學(xué)優(yōu)化

準(zhǔn)分子激光憑借短波長(zhǎng)（193nm-351nm）特性，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻與精密加工領(lǐng)域，其輸出性能依賴高壓電源與準(zhǔn)分子氣體（ArF、KrF 等）的協(xié)同工作。然而，氣體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)（流速、壓力、溫度）的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致放電間隙氣體密度不均，使激光脈沖能量波動(dòng)超 ±8%，同時(shí)氣體溫度升高會(huì)提升放電閾值電壓，增加電源能耗與氣體損耗。
實(shí)現(xiàn)高壓電源與氣體動(dòng)力學(xué)的優(yōu)化匹配，需從三方面突破。首先，基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬放電腔體內(nèi)流場(chǎng)，獲取 0.5-1m/s 流速場(chǎng)與 5-10atm 壓力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)分布，據(jù)此優(yōu)化電源脈沖時(shí)序，使 20-50kV 高壓脈沖在氣流穩(wěn)定期觸發(fā)，同步調(diào)節(jié) 10-50ns 脈沖寬度，避免氣流擾動(dòng)導(dǎo)致的放電偏差；其次，構(gòu)建溫度 - 功率協(xié)同控制機(jī)制，通過(guò)腔體溫度傳感器（精度 ±0.5℃）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體溫度，當(dāng)溫度超 40℃時(shí)，電源自動(dòng)將脈沖重復(fù)頻率從 1kHz 降至 800Hz，同時(shí)聯(lián)動(dòng)冷卻系統(tǒng)提升散熱效率，維持氣體密度穩(wěn)定；最后，建立氣體組分 - 電源參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì) ArF、KrF 等不同氣體，預(yù)設(shè)最佳放電電壓與電流波形，實(shí)現(xiàn)電源參數(shù)的自動(dòng)匹配。
以 ArF 準(zhǔn)分子激光為例，優(yōu)化后激光脈沖能量穩(wěn)定性從 ±8% 提升至 ±3%，1kHz 重復(fù)頻率下連續(xù)工作 4 小時(shí)功率衰減≤5%，氣體更換周期延長(zhǎng) 20%，不僅降低了運(yùn)行成本，還為高功率準(zhǔn)分子激光應(yīng)用提供了穩(wěn)定的動(dòng)力支撐。