專(zhuān)利名稱(chēng)：一種深紫外光學(xué)薄膜處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深紫外光學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種深紫外光學(xué)薄膜處理裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以ArF準(zhǔn)分子激光和200nm以下波長(zhǎng)自由電子激光為代表的深紫外光學(xué)應(yīng)用得到了日益的重視，并獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。尤其是ArF準(zhǔn)分子193nm激光，其在包括材料精細(xì)微加工、深紫外光刻、材料處理、激光打標(biāo)等在內(nèi)的激光工業(yè)應(yīng)用，準(zhǔn)分子激光醫(yī)療， 以及科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域都獲得了十分廣泛重要的應(yīng)用，深紫外光學(xué)相關(guān)技術(shù)的研究具有重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。深紫外激光光學(xué)系統(tǒng)與應(yīng)用的不斷發(fā)展對(duì)深紫外光學(xué)薄膜元件性能及長(zhǎng)期穩(wěn)定性要求都提出了新的挑戰(zhàn)。深紫外光學(xué)薄膜研究面臨的根本問(wèn)題是由于深紫外波段靠近大多數(shù)介質(zhì)材料的禁帶，本征吸收、雜質(zhì)吸收、缺陷吸收等的存在使得只有極其少量的介質(zhì)材料能夠滿足深紫外薄膜應(yīng)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(jìn)一步帶來(lái)了對(duì)深紫外光學(xué)薄膜制備工藝的制約，例如針對(duì)氟化物，為了避免深紫外光學(xué)薄膜出現(xiàn)化學(xué)計(jì)量比失配而導(dǎo)致嚴(yán)重吸收，以及高溫襯底帶來(lái)的應(yīng)力大等問(wèn)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(xué)薄膜，但同時(shí)也伴隨光學(xué)薄膜內(nèi)在結(jié)構(gòu)不夠致密、光學(xué)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(xué)薄膜可以在應(yīng)用的開(kāi)始階段很好地滿足應(yīng)用需要，但是隨著應(yīng)用時(shí)間的增加，由于光學(xué)薄膜內(nèi)在結(jié)構(gòu)不夠致密和光學(xué)薄膜表面較粗糙所必然帶來(lái)的對(duì)應(yīng)用環(huán)境中的污染物質(zhì)的吸附效應(yīng)，深紫外光學(xué)薄膜的性能將很快衰退。研究表明，這種深紫外光學(xué)薄膜性能的衰退集中表現(xiàn)為深紫外光學(xué)薄膜內(nèi)部及表面吸附有機(jī)污染物和水汽而導(dǎo)致深紫外光學(xué)薄膜的吸收顯著增大。對(duì)此，研究人員嘗試了去除光學(xué)薄膜內(nèi)部及表面吸附的有機(jī)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(xué)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(jī)化合物的光敏氧化作用，其詳細(xì)的機(jī)理為UV光源發(fā)射波長(zhǎng)為185nm和254nm的高能量光子，當(dāng)這些高能量光子作用到被清洗物體表面時(shí)，由于大多數(shù)碳?xì)浠衔飳?duì)185nm波長(zhǎng)的紫外光具有較強(qiáng)的吸收能力，并在吸收185nm波長(zhǎng)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(zhǎng)的紫外光后也會(huì)產(chǎn)生臭氧和原子氧，臭氧對(duì)254nm波長(zhǎng)的紫外光同樣具有強(qiáng)烈的吸收作用，因此，臭氧又進(jìn)一步分解為原子氧和氧氣，上述過(guò)程產(chǎn)生的原子氧是極活潑的，具有極強(qiáng)的氧化性，在它作用下，物體表面上的碳和碳?xì)浠衔锏姆纸馕锟苫铣煽蓳]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(jī)污染物。與傳統(tǒng)的其它物理和化學(xué)清洗技術(shù)相比，紫外光清洗具有顯著的特點(diǎn)，包括可以較徹底地清除表面的碳和有機(jī)污染物；屬于非接觸清洗方式，不會(huì)形成新的污染；工藝簡(jiǎn)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(diǎn)非常適合深
3紫外光學(xué)薄膜表面的清潔與處理。但是，有很多的實(shí)驗(yàn)表明，紫外光清洗對(duì)于深紫外光學(xué)薄膜內(nèi)部及表面的水汽的處理效果并不是十分理想。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)表明，在紫外光清洗前后，深紫外光學(xué)薄膜內(nèi)部及表面的水汽含量基本沒(méi)有變化。因此，為了將深紫外光學(xué)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(duì)深紫外光學(xué)薄膜進(jìn)行一個(gè)低溫的退火處理。 這種低溫退火方式可以將深紫外光學(xué)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(zhǎng)的時(shí)間，因此，在這個(gè)過(guò)程中很可能會(huì)出現(xiàn)新的污染吸附問(wèn)題，且效率較低?，F(xiàn)有紫外光清洗裝置，其基本的結(jié)構(gòu)如圖1所示，這也是目前最常見(jiàn)的紫外光清洗裝置結(jié)構(gòu)。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(hù)電路等幾個(gè)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?zé)簦枰鶕?jù)具體的應(yīng)用需要選擇合適的光譜、功率、結(jié)構(gòu)形狀等參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的紫外光清洗對(duì)于深紫外光學(xué)薄膜內(nèi)部及表面的水汽的處理效果不理想和在這個(gè)過(guò)程中很可能會(huì)出現(xiàn)新的污染吸附問(wèn)題，且效率較低的問(wèn)題，本發(fā)明一種深紫外光學(xué)薄膜處理裝置將解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題?！N深紫外光學(xué)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(duì)處理腔的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定和控制，處理腔對(duì)薄膜進(jìn)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(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)；所述處理腔包括腔體、紅外線燈、 紫外光燈、樣品臺(tái)、低溫?zé)犭娕继筋^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(kāi)關(guān)控制；所述數(shù)字電路板與樣品臺(tái)、低溫?zé)犭娕继筋^和電源連接，由第二開(kāi)關(guān)控制，低溫?zé)犭娕继筋^放置于樣品臺(tái)下， 并與樣品接觸，所述樣品臺(tái)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(kāi)關(guān)控制，隔離擋板兩端與腔體左右兩側(cè)連接。本發(fā)明有益效果是該裝置同時(shí)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(xué)薄膜內(nèi)部與表面吸附的有機(jī)污染物和水汽成分，克服了以往單獨(dú)或分別采用紫外光清洗技術(shù)和低溫退火技術(shù)時(shí)存在的二次污染和低效率的問(wèn)題。


圖1現(xiàn)在技術(shù)紫外光清洗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明一種深紫外光學(xué)薄膜后處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖11、變壓器，12、電容，13、數(shù)字電路板，14、第一開(kāi)關(guān)，15、第二開(kāi)工，16、第三開(kāi)關(guān)，21、處理腔，22、紅外線燈，23、紫外光燈，24、樣品臺(tái)，25、低溫?zé)犭娕继筋^，26、隔離擋板。
具體實(shí)施例方式由圖2所示，一種深紫外光學(xué)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(duì)處理腔2的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定和控制，處理腔2對(duì)薄膜進(jìn)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(kāi)關(guān)14、第二開(kāi)關(guān)15和第三開(kāi)關(guān)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(tái)24、低溫?zé)犭娕继筋^
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(kāi)關(guān)14控制；所述數(shù)字電路板13與樣品臺(tái)對(duì)、低溫?zé)犭娕继筋^25和電源連接，由第二開(kāi)關(guān)15控制，低溫?zé)犭娕继筋^25放置于樣品臺(tái) M下，并與樣品接觸，所述樣品臺(tái)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(kāi)關(guān)16控制，隔離擋板沈兩端與腔體左右兩側(cè)連接。本發(fā)明裝置具有分別進(jìn)行紫外光清洗和紅外線加熱兩種功能，可以通過(guò)功能按鈕進(jìn)行選擇切換。在紫外光清洗時(shí)，可以設(shè)定紫外光燈23的輸出功率和輻照時(shí)間。在紅外線加熱時(shí)，也可以設(shè)定紅外線燈22的輸出功率，并通過(guò)一套溫控電路對(duì)樣品加熱的溫度進(jìn)行控制，實(shí)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?zé)犭娕继筋^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(jí)繞組選擇220V 輸入，次級(jí)繞組輸出220v 3000V之間可調(diào)諧；采用雙電容12連接結(jié)構(gòu)；通過(guò)變化變壓范圍和電容12參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外光燈23輸出功率的調(diào)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(hù)開(kāi)關(guān)。采用數(shù)字電路板13對(duì)處理裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)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(zhǎng)*寬*高，上端可以自由開(kāi)關(guān)。紅外線燈22采用內(nèi)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(méi)有涂層，沒(méi)有污染，沒(méi)有有害輻射，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫，形狀多樣，長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)高壓Hg燈，排管采用高透石英管，管外徑為30mm，長(zhǎng)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(zhǎng)，且紅外輻射低。樣品臺(tái)M采用微晶玻璃制成，在紅外線加熱時(shí)，位于腔體下端的紅外線可以透過(guò)微晶玻璃輻射到樣品中。在微晶玻璃板中心底部開(kāi)一個(gè)小孔，放置一個(gè)低溫?zé)犭娕继筋^25， 低溫?zé)犭娕继筋^25剛好從下面接觸樣品底部，從而可以準(zhǔn)確探測(cè)樣品的溫度，實(shí)現(xiàn)紅外加熱恒溫實(shí)驗(yàn)中樣品溫度的實(shí)時(shí)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(duì)紫外和紅外均高反射。其位置可以變換，當(dāng)紅外線加熱時(shí)，隔離擋板26置于樣品臺(tái)M和紫外光燈23之間，用于隔離紅外線對(duì)紫外光燈 23的輻射，當(dāng)紫外光燈23清洗時(shí)，隔離擋板沈置于樣品臺(tái)M上，然后樣品放在其上，從而隔離紫外光對(duì)紅外線燈22的輻射。
權(quán)利要求
1.一種深紫外光學(xué)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(duì)處理腔O)的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定和控制，處理腔( 對(duì)深紫外光學(xué)薄膜進(jìn)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(kāi)關(guān)(14)、第二開(kāi)關(guān)(15)和第三開(kāi)關(guān)(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(tái)(M)、低溫?zé)犭娕继筋^(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(kāi)關(guān)(14)控制；所述數(shù)字電路板(13)與低溫?zé)犭娕继筋^(25)和電源連接，由第二開(kāi)關(guān)(15)控制，低溫?zé)犭娕继筋^05)放置于樣品臺(tái)04)下，并與樣品接觸，所述樣品臺(tái)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(kāi)關(guān)(16)控制，隔離擋板06)兩端與腔體左右兩側(cè)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深紫外光學(xué)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(jí)繞組選擇220V輸入，次級(jí)繞組輸出為220v 3000V之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種深紫外光學(xué)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(quán)利要求1所述的一種深紫外光學(xué)薄膜處理裝置，其特征在于所述腔體上端可向上翻并打開(kāi)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種深紫外光學(xué)薄膜處理裝置，其特征在于所述樣品臺(tái)04) 采用微晶玻璃制成，樣品臺(tái)04)中間開(kāi)孔，低溫?zé)犭娕继筋^05)從開(kāi)孔接觸樣品底部，通過(guò)對(duì)樣品底部溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量，及對(duì)紅外線燈工作狀態(tài)的控制，進(jìn)而對(duì)樣品加熱溫度精確控制。
6.如權(quán)利要求1所述的一種深紫外光學(xué)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(xué)薄膜處理裝置涉及深紫外光學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，該裝置包括控制模塊和處理腔?？刂颇K對(duì)處理腔的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定和控制，處理腔對(duì)深紫外光學(xué)薄膜進(jìn)行處理；控制模塊包括變壓器、電容、數(shù)字電路板、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)；處理腔包括處理腔外殼、紅外線燈、紫外光燈、樣品臺(tái)、低溫?zé)犭娕继筋^和隔離擋板。該裝置同時(shí)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(xué)薄膜內(nèi)部與表面吸附的有機(jī)污染物和水汽成分，克服了以往單獨(dú)或分別采用紫外光清洗技術(shù)和低溫退火技術(shù)時(shí)存在的二次污染和低效率的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B08B13/00GK102430547SQ20111034686
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所