Ви є тут

Підвищення ефективності роботи розрядних ламп у ступінчастому режимі

Автор: 
Саприка Олександр Вікторович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2005
Артикул:
0405U001005
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
Анализ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЛАМП В СТУПЕНЧАТОМ РЕЖИМЕ и техника эксперимента
2.1. Эффективность применения ступенчатого режима
Одним из путей повышения эффективности источников света в облучательных
установках является увеличение их удельной электрической мощности в период
экспозиции [62]. При работе лампы в режиме непрерывного горения это вызывает
значительные дополнительные тепловые нагрузки как на лампу, так и на установку
в целом, что сокращает срок службы ламп и элементов облучательной установки и
требует дополнительной защиты от тепловых перегрузок. Увеличение эффективности
излучения разряда без дополнительных тепловых нагрузок может быть получено при
работе лампы в ступенчатом режиме [63, 64, 65, 66]. В литературе описывается
способ включения и способ фотолитографического экспонирования при установках с
короткодуговыми лампами сверхвысокого давления с использованием форсажа
мощности для пошагового экспонирования полупроводниковых пластин большого
диаметра в случаях, когда экспонирование всей пластины сразу требует очень
мощного излучения лампы [61, 64].
Применение ступенчатого режима в фотолитографическом оборудовании происходит
следующим образом. Во время низкого уровня мощности на лампе происходит
передвижение пластины и установка требуемого участка экспонирования, в это
время поток излучения от лампы перекрыт затвором. После установки требуемого
участка на лампу подается высокий уровень мощности, затвор открывается и
происходит экспонирование. При таком методе обеспечивается требуемый уровень
излучения только на время экспонирования, что снижает температурное воздействие
и величину потребляемой мощности.
Для более эффективного использования излучения лампы в современных установках
экспонирования режим их питания целесообразно переводить в ступенчатый: в
период экспозиции мощность питания увеличивать, а в период паузы – уменьшать до
значения ниже номинального. При этом среднюю мощность следует сохранять на
уровне, близком к номинальному. Это значительно повышает эффективность
использования установок экспонирования без реконструкции камеры для установки
ламп, так как тепловая нагрузка на нее практически не изменяется.
Прямым путем повышения энергетической эффективности источников света является
увеличение их мощности в активный технологический период (в период экспозиции)
и снижения ее в периоды технологических пауз.
Таким образом, использование ступенчатого режима накладывает на разряд
следующие требования:
отсутствие «запаздывания» разгорания разряда при переходе от низкого к высокому
уровню мощности;
достижение требуемых излучательных характеристик и их стабильность на
протяжении максимальной ступени.
Возможны различные варианты реализации в зависимости от вида облучательных
установок. В целях кратковременного повышения излучательных характеристик
возможно наложение на режим постоянного горения однократных импульсов тока, при
этом их амплитуда может превышать номинальное значение разрядного тока в
десятки раз. При значительных временных промежутках экспозиции режим
ступенчатого изменения мощности может иметь многоступенчатую форму, а его
максимальное значение превышает средний уровень в 1,5-3 раза. Одним из
вариантов реализации ступенчатого изменения мощности является режим модуляции
тока [31], что означает использование для питания ламп периодических импульсов
тока с определенной частотой, скважностью и глубиной модуляции. При этом
средняя мощность лампы остается на уровне мощности режима постоянного горения.
Использование ступенчатых режимов, в особенности режима наложения одиночных
импульсов, может вызывать ускоренную эрозию электродов, особенно катода.
Необходимо анализировать изменение спектрального состава излучения и оценивать
изменение эффективности его воздействия на определенные группы приемников, так
как в некоторых случаях возможно снижение воздействия излучения. Для
оптимизации режимов работы лампы в облучательной установке необходимо знать
основные закономерности динамики воздействия разряда на основные элементы
лампы, термический режим экспозиционной камеры, воздействие излучения на
облучаемую среду.
В первую очередь необходимо оценить энергетическую и спектральную эффективность
ламп при работе в ступенчатом режиме, диапазоны эффективной реализации для
различного типа экспозиционных систем. Это возможно сделать на основе
исследования электрических и оптических характеристик в различных режимах. Для
этого необходимо было разработать методики экспериментальных исследований и
создать экспериментальную установку, включающую в себя электрические схемы
питания ламп и измерения их электрических параметров, и диагностическую систему
для исследования излучательных характеристик, термических режимов оболочки и
электродов, механических напряжений в разрядной трубке.
Наиболее распространенными приемниками в экспозиционных установках являются
фоторезисты.
Термином фоторезист принято обозначать сложные полимерно-мономерные системы, в
которых под действием излучения определенного спектрального состава протекают
фотохимические процессы. Фоторезисты должны быть стойкими к воздействию
плавиковой и азотной кислоты. Они бывают позитивные и негативные. Растворимость
экспонированного участка возрастает у позитивных фоторезистов. У негативных
фоторезистов растворимость экспонированных участков падает [16, 59]. Схема
формирования рельефа при облучении каждого из типов фоторезистов приведена на
рис. 2.1. В позитивных фоторезистах в качестве полимера, образующего
растворимые соединения под действием актиничного излучения, применяют
нафтохинон-диазид