專利名稱：一種深紫外光學薄膜處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及深紫外光學技術應用領域，特別涉及一種深紫外光學薄膜處理裝置。
背景技術：
近年來，以ArF準分子激光和200nm以下波長自由電子激光為代表的深紫外光學應用得到了日益的重視，并獲得了長足的發(fā)展。尤其是ArF準分子193nm激光，其在包括材料精細微加工、深紫外光刻、材料處理、激光打標等在內的激光工業(yè)應用，準分子激光醫(yī)療， 以及科學研究等諸多領域都獲得了十分廣泛重要的應用，深紫外光學相關技術的研究具有重大社會經濟價值。深紫外激光光學系統(tǒng)與應用的不斷發(fā)展對深紫外光學薄膜元件性能及長期穩(wěn)定性要求都提出了新的挑戰(zhàn)。深紫外光學薄膜研究面臨的根本問題是由于深紫外波段靠近大多數(shù)介質材料的禁帶，本征吸收、雜質吸收、缺陷吸收等的存在使得只有極其少量的介質材料能夠滿足深紫外薄膜應用的需要。這些少量材料包括氧化物Al203、Si02，氟化物 MgF2、LaF3、AlF3等。薄膜材料選擇的局限性進一步帶來了對深紫外光學薄膜制備工藝的制約，例如針對氟化物，為了避免深紫外光學薄膜出現(xiàn)化學計量比失配而導致嚴重吸收，以及高溫襯底帶來的應力大等問題，通常只能選擇熱舟蒸發(fā)制備工藝，且襯底的溫度較低。采用這種較低襯底溫度的熱舟蒸發(fā)制備工藝，可以得到吸收很小的深紫外光學薄膜，但同時也伴隨光學薄膜內在結構不夠致密、光學薄膜表面較粗糙。因此，這種采用較低襯底溫度熱舟蒸發(fā)工藝所制備的深紫外光學薄膜可以在應用的開始階段很好地滿足應用需要，但是隨著應用時間的增加，由于光學薄膜內在結構不夠致密和光學薄膜表面較粗糙所必然帶來的對應用環(huán)境中的污染物質的吸附效應，深紫外光學薄膜的性能將很快衰退。研究表明，這種深紫外光學薄膜性能的衰退集中表現(xiàn)為深紫外光學薄膜內部及表面吸附有機污染物和水汽而導致深紫外光學薄膜的吸收顯著增大。對此，研究人員嘗試了去除光學薄膜內部及表面吸附的有機污染物和水汽的有效方法，并發(fā)現(xiàn)采用UV光輻照深紫外光學薄膜是一種行之有效的方法。紫外光清洗的基本原理是有機化合物的光敏氧化作用，其詳細的機理為UV光源發(fā)射波長為185nm和254nm的高能量光子，當這些高能量光子作用到被清洗物體表面時，由于大多數(shù)碳氫化合物對185nm波長的紫外光具有較強的吸收能力，并在吸收185nm波長的紫外光的能量后分解成離子、游離態(tài)原子、受激分子和中子。此外，空氣中的氧氣分子在吸收了 185nm波長的紫外光后也會產生臭氧和原子氧，臭氧對254nm波長的紫外光同樣具有強烈的吸收作用，因此，臭氧又進一步分解為原子氧和氧氣，上述過程產生的原子氧是極活潑的，具有極強的氧化性，在它作用下，物體表面上的碳和碳氫化合物的分解物可化合成可揮發(fā)的氣體，如二氧化碳和水蒸氣等逸出表面，從而徹底清除了黏附在表面上的碳和有機污染物。與傳統(tǒng)的其它物理和化學清洗技術相比，紫外光清洗具有顯著的特點，包括可以較徹底地清除表面的碳和有機污染物；屬于非接觸清洗方式，不會形成新的污染；工藝簡單，速度快，效率高，具有較高的可靠性，表面清洗處理的均勻度很好。上述特點非常適合深
3紫外光學薄膜表面的清潔與處理。但是，有很多的實驗表明，紫外光清洗對于深紫外光學薄膜內部及表面的水汽的處理效果并不是十分理想。因為實驗表明，在紫外光清洗前后，深紫外光學薄膜內部及表面的水汽含量基本沒有變化。因此，為了將深紫外光學薄膜中的水汽去掉，在紫外光清洗之前或之后，通常還需要對深紫外光學薄膜進行一個低溫的退火處理。 這種低溫退火方式可以將深紫外光學薄膜中的水汽去掉，然而這種低溫退火速度較慢，通常需要較長的時間，因此，在這個過程中很可能會出現(xiàn)新的污染吸附問題，且效率較低?，F(xiàn)有紫外光清洗裝置，其基本的結構如圖1所示，這也是目前最常見的紫外光清洗裝置結構。目前已知的紫外光清洗裝置主要包括紫外光燈23、變壓器11、電容12、燈罩腔體、排氣、及保護電路等幾個部分。其中，紫外光燈23是最主要的部分，一般采用高壓Hg燈或鹵素燈，需要根據(jù)具體的應用需要選擇合適的光譜、功率、結構形狀等參數(shù)。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術的紫外光清洗對于深紫外光學薄膜內部及表面的水汽的處理效果不理想和在這個過程中很可能會出現(xiàn)新的污染吸附問題，且效率較低的問題，本發(fā)明一種深紫外光學薄膜處理裝置將解決現(xiàn)有技術存在的問題。—種深紫外光學薄膜處理裝置，該裝置包括控制模塊和處理腔；所述控制模塊對處理腔的工作狀態(tài)進行設定和控制，處理腔對薄膜進行處理；所述控制模塊包括變壓器、電容、數(shù)字電路板、第一開關、第二開關和第三開關；所述處理腔包括腔體、紅外線燈、 紫外光燈、樣品臺、低溫熱電偶探頭和隔離擋板；所述變壓器一端與電容和紫外光燈串聯(lián)， 紫外光燈固定在腔體上端，變壓器另一端與電源串聯(lián)，由第一開關控制；所述數(shù)字電路板與樣品臺、低溫熱電偶探頭和電源連接，由第二開關控制，低溫熱電偶探頭放置于樣品臺下， 并與樣品接觸，所述樣品臺固定在腔體中間；所述紅外線燈固定在腔體下端，數(shù)字電路板與紅外線燈連接，由第三開關控制，隔離擋板兩端與腔體左右兩側連接。本發(fā)明有益效果是該裝置同時具有紫外燈清洗功能和紅外線燈加熱功能，可以快速高效去除深紫外光學薄膜內部與表面吸附的有機污染物和水汽成分，克服了以往單獨或分別采用紫外光清洗技術和低溫退火技術時存在的二次污染和低效率的問題。


圖1現(xiàn)在技術紫外光清洗裝置結構示意圖。圖2本發(fā)明一種深紫外光學薄膜后處理裝置的結構示意圖。如圖11、變壓器，12、電容，13、數(shù)字電路板，14、第一開關，15、第二開工，16、第三開關，21、處理腔，22、紅外線燈，23、紫外光燈，24、樣品臺，25、低溫熱電偶探頭，26、隔離擋板。
具體實施例方式由圖2所示，一種深紫外光學薄膜處理裝置，該裝置包括控制模塊1和處理腔2 ； 所述控制模塊1對處理腔2的工作狀態(tài)進行設定和控制，處理腔2對薄膜進行處理；所述控制模塊1包括變壓器11、電容12、數(shù)字電路板13、第一開關14、第二開關15和第三開關16 ；所述處理腔2包括腔體21、紅外線燈22、紫外光燈23、樣品臺24、低溫熱電偶探頭
425和隔離擋板沈；所述變壓器11 一端與電容12和紫外光燈23串聯(lián)，紫外光燈23固定在腔體上端，變壓器11另一端與電源串聯(lián)，由第一開關14控制；所述數(shù)字電路板13與樣品臺對、低溫熱電偶探頭25和電源連接，由第二開關15控制，低溫熱電偶探頭25放置于樣品臺 M下，并與樣品接觸，所述樣品臺M固定在腔體中間；所述紅外線燈22固定在腔體下端， 數(shù)字電路板13與紅外線燈22連接，由第三開關16控制，隔離擋板沈兩端與腔體左右兩側連接。本發(fā)明裝置具有分別進行紫外光清洗和紅外線加熱兩種功能，可以通過功能按鈕進行選擇切換。在紫外光清洗時，可以設定紫外光燈23的輸出功率和輻照時間。在紅外線加熱時，也可以設定紅外線燈22的輸出功率，并通過一套溫控電路對樣品加熱的溫度進行控制，實現(xiàn)恒溫加熱?？刂颇K中包含紫外光燈23所需的變壓器11、電容12和紅外線燈22所需的低溫熱電偶探頭25及數(shù)字電路板13等。其中變壓器11采用漏磁變壓器，其初級繞組選擇220V 輸入，次級繞組輸出220v 3000V之間可調諧；采用雙電容12連接結構；通過變化變壓范圍和電容12參數(shù)，實現(xiàn)對紫外光燈23輸出功率的調諧。紫外光燈電路和紅外線燈電路均配置絕緣電阻和安全保護開關。采用數(shù)字電路板13對處理裝置的工作狀態(tài)進行設定和控制。腔體21的外殼采用不銹鋼板或拋光Al板制成，可以有效反射紫外光和紅外線，腔體的尺寸約為50cm*50cm*40cm長*寬*高，上端可以自由開關。紅外線燈22采用內部繞有電熱絲的乳白石英管。這種乳白石英管紅外加熱器沒有涂層，沒有污染，沒有有害輻射，化學穩(wěn)定性好，耐高溫，形狀多樣，長久使用不變形， 熱穩(wěn)定性好，可選擇加熱溫度。紅外線燈22的電壓為220V，外徑30mm，長400mm，功率為 300-6000W之間。其紅外輻射光譜在2-5 μ m之間的發(fā)射效率大于0. 85。紫外光燈23采用排管雙波長高壓Hg燈，排管采用高透石英管，管外徑為30mm，長度為300mm，寬度為200mm，功率為150W。發(fā)射光譜包含185nm和254nm雙紫外波長，且紅外輻射低。樣品臺M采用微晶玻璃制成，在紅外線加熱時，位于腔體下端的紅外線可以透過微晶玻璃輻射到樣品中。在微晶玻璃板中心底部開一個小孔，放置一個低溫熱電偶探頭25， 低溫熱電偶探頭25剛好從下面接觸樣品底部，從而可以準確探測樣品的溫度，實現(xiàn)紅外加熱恒溫實驗中樣品溫度的實時監(jiān)控。利用溫控系統(tǒng)，可以使樣品的溫度恒溫控制在100-200 度之間。隔離擋板沈采用拋光Al合金，其對紫外和紅外均高反射。其位置可以變換，當紅外線加熱時，隔離擋板26置于樣品臺M和紫外光燈23之間，用于隔離紅外線對紫外光燈 23的輻射，當紫外光燈23清洗時，隔離擋板沈置于樣品臺M上，然后樣品放在其上，從而隔離紫外光對紅外線燈22的輻射。
權利要求
1.一種深紫外光學薄膜處理裝置，其特征在于該裝置包括控制模塊(1)和處理腔 (2)；所述控制模塊(1)對處理腔O)的工作狀態(tài)進行設定和控制，處理腔( 對深紫外光學薄膜進行處理；所述控制模塊⑴包括變壓器(11)、電容(12)、數(shù)字電路板(13)、第一開關(14)、第二開關(15)和第三開關(16)；所述處理腔(2)包括腔體(21)、紅外線燈(22)、紫外光燈(23)、樣品臺(M)、低溫熱電偶探頭(25)和隔離擋板(26)；所述變壓器 (11) 一端與電容(1 和紫外光燈串聯(lián)，紫外光燈固定在腔體上端，變壓器 (11)另一端與電源串聯(lián)，由第一開關(14)控制；所述數(shù)字電路板(13)與低溫熱電偶探頭(25)和電源連接，由第二開關(15)控制，低溫熱電偶探頭05)放置于樣品臺04)下，并與樣品接觸，所述樣品臺04)固定在腔體中間；所述紅外線燈02)固定在腔體下端，數(shù)字電路板(13)與紅外線燈02)連接，由第三開關(16)控制，隔離擋板06)兩端與腔體左右兩側連接。
2.如權利要求1所述的一種深紫外光學薄膜處理裝置，其特征在于所述變壓器(11) 采用漏磁變壓器，其初級繞組選擇220V輸入，次級繞組輸出為220v 3000V之間。
3.如權利要求1所述的一種深紫外光學薄膜處理裝置，其特征在于所述腔體外殼采用不銹鋼板或拋光Al板制成。
4.如權利要求1所述的一種深紫外光學薄膜處理裝置，其特征在于所述腔體上端可向上翻并打開。
5.如權利要求1所述的一種深紫外光學薄膜處理裝置，其特征在于所述樣品臺04) 采用微晶玻璃制成，樣品臺04)中間開孔，低溫熱電偶探頭05)從開孔接觸樣品底部，通過對樣品底部溫度的實時測量，及對紅外線燈工作狀態(tài)的控制，進而對樣品加熱溫度精確控制。
6.如權利要求1所述的一種深紫外光學薄膜處理裝置，其特征在于所述隔離擋板(26)采用表面拋光Al合金。
全文摘要
一種深紫外光學薄膜處理裝置涉及深紫外光學技術應用領域，該裝置包括控制模塊和處理腔。控制模塊對處理腔的工作狀態(tài)進行設定和控制，處理腔對深紫外光學薄膜進行處理；控制模塊包括變壓器、電容、數(shù)字電路板、第一開關、第二開關和第三開關；處理腔包括處理腔外殼、紅外線燈、紫外光燈、樣品臺、低溫熱電偶探頭和隔離擋板。該裝置同時具有紫外燈清洗功能和紅外線燈加熱功能，可以快速高效去除深紫外光學薄膜內部與表面吸附的有機污染物和水汽成分，克服了以往單獨或分別采用紫外光清洗技術和低溫退火技術時存在的二次污染和低效率的問題。
文檔編號B08B13/00GK102430547SQ20111034686
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權日2011年11月7日
發(fā)明者常艷賀, 鄧文淵, 金春水, 靳京城 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所