[发明专利]一种深紫外光学薄膜处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及深紫外光学技术应用领域，特别涉及一种深紫外光学薄膜处理装置。

背景技术

近年来，以ArF准分子激光和200nm以下波长自由电子激光为代表的深紫外光学应用得到了日益的重视，并获得了长足的发展。尤其是ArF准分子193nm激光，其在包括材料精细微加工、深紫外光刻、材料处理、激光打标等在内的激光工业应用，准分子激光医疗，以及科学研究等诸多领域都获得了十分广泛重要的应用，深紫外光学相关技术的研究具有重大社会经济价值。深紫外激光光学系统与应用的不断发展对深紫外光学薄膜元件性能及长期稳定性要求都提出了新的挑战。深紫外光学薄膜研究面临的根本问题是由于深紫外波段靠近大多数介质材料的禁带，本征吸收、杂质吸收、缺陷吸收等的存在使得只有极其少量的介质材料能够满足深紫外薄膜应用的需要。这些少量材料包括氧化物Al₂O₃、SiO₂，氟化物MgF₂、LaF₃、AlF₃等。薄膜材料选择的局限性进一步带来了对深紫外光学薄膜制备工艺的制约，例如针对氟化物，为了避免深紫外光学薄膜出现化学计量比失配而导致严重吸收，以及高温衬底带来的应力大等问题，通常只能选择热舟蒸发制备工艺，且衬底的温度较低。采用这种较低衬底温度的热舟蒸发制备工艺，可以得到吸收很小的深紫外光学薄膜，但同时也伴随光学薄膜内在结构不够致密、光学薄膜表面较粗糙。因此，这种采用较低衬底温度热舟蒸发工艺所制备的深紫外光学薄膜可以在应用的开始阶段很好地满足应用需要，但是随着应用时间的增加，由于光学薄膜内在结构不够致密和光学薄膜表面较粗糙所必然带来的对应用环境中的污染物质的吸附效应，深紫外光学薄膜的性能将很快衰退。研究表明，这种深紫外光学薄膜性能的衰退集中表现为深紫外光学薄膜内部及表面吸附有机污染物和水汽而导致深紫外光学薄膜的吸收显著增大。对此，研究人员尝试了去除光学薄膜内部及表面吸附的有机污染物和水汽的有效方法，并发现采用UV光辐照深紫外光学薄膜是一种行之有效的方法。

紫外光清洗的基本原理是有机化合物的光敏氧化作用，其详细的机理为：UV光源发射波长为185nm和254nm的高能量光子，当这些高能量光子作用到被清洗物体表面时，由于大多数碳氢化合物对185nm波长的紫外光具有较强的吸收能力，并在吸收185nm波长的紫外光的能量后分解成离子、游离态原子、受激分子和中子。此外，空气中的氧气分子在吸收了185nm波长的紫外光后也会产生臭氧和原子氧，臭氧对254nm波长的紫外光同样具有强烈的吸收作用，因此，臭氧又进一步分解为原子氧和氧气，上述过程产生的原子氧是极活泼的，具有极强的氧化性，在它作用下，物体表面上的碳和碳氢化合物的分解物可化合成可挥发的气体，如二氧化碳和水蒸气等逸出表面，从而彻底清除了黏附在表面上的碳和有机污染物。

与传统的其它物理和化学清洗技术相比，紫外光清洗具有显著的特点，包括：可以较彻底地清除表面的碳和有机污染物；属于非接触清洗方式，不会形成新的污染；工艺简单，速度快，效率高，具有较高的可靠性，表面清洗处理的均匀度很好。上述特点非常适合深紫外光学薄膜表面的清洁与处理。但是，有很多的实验表明，紫外光清洗对于深紫外光学薄膜内部及表面的水汽的处理效果并不是十分理想。因为实验表明，在紫外光清洗前后，深紫外光学薄膜内部及表面的水汽含量基本没有变化。因此，为了将深紫外光学薄膜中的水汽去掉，在紫外光清洗之前或之后，通常还需要对深紫外光学薄膜进行一个低温的退火处理。这种低温退火方式可以将深紫外光学薄膜中的水汽去掉，然而这种低温退火速度较慢，通常需要较长的时间，因此，在这个过程中很可能会出现新的污染吸附问题，且效率较低。

现有紫外光清洗装置，其基本的结构如图1所示，这也是目前最常见的紫外光清洗装置结构。目前已知的紫外光清洗装置主要包括紫外光灯23、变压器11、电容12、灯罩腔体、排气、及保护电路等几个部分。其中，紫外光灯23是最主要的部分，一般采用高压Hg灯或卤素灯，需要根据具体的应用需要选择合适的光谱、功率、结构形状等参数。

发明内容

为了解决现有技术的紫外光清洗对于深紫外光学薄膜内部及表面的水汽的处理效果不理想和在这个过程中很可能会出现新的污染吸附问题，且效率较低的问题，本发明一种深紫外光学薄膜处理装置将解决现有技术存在的问题。