一種深紫外光學薄膜基底的處理方法
2023-08-12 15:30:36 2
專利名稱：一種深紫外光學薄膜基底的處理方法
技術領域：
本發明涉及準分子級光學薄膜基底表面處理技術領域，具體涉及一種深紫外光學薄膜基底的處理方法。
背景技術：
隨著ArF準分子雷射在材料精細加工、深紫外光刻、材料處理和準分子醫療等諸多領域越來越廣泛的應用，迫切需要研製出在深紫外波段範圍內低損耗、高聚集密度及長壽命的光學薄膜。為了製備出滿足上述性能要求的薄膜光學元件，基底表面不能有汙染，否則膜與基底表面不能很好的粘附，降低薄膜的附著力。並且在超光滑基底表面上有微米級粒子時，將導致膜層質量下降，進而產生嚴重的損耗，可能會降低薄膜雷射損傷閾值；此外當汙染物微粒的尺寸與光波波長相當或更小時，由於其小尺寸效應及表面效應，將導致吸收顯著增加，並產生吸收峰的等離子共頻移。這些情況都可能使基底性能不穩定，導致在使用此基底鍍膜時產生的有害影響，所以準分子級光學薄膜基底需要更細緻清洗處理。基底表面的清洗可以用各種方法完成，如溶劑清洗、紫外燈清洗、等離子體清洗、和超聲波清洗等。但是每一種方法都有其適用範圍，溶劑清洗有最大的實用範圍，但在許多情況下，特別當溶劑本身就是汙染物時，它就不適用了。紫外燈清洗是利用紫外燈的照射波長183. 9nm和253.1xm的光照射基底，基底表面的氧分子被分解成氧原子形成臭氧，然後臭氧把基底上的有機分子分解，形成CO2和H2O蒸汽，從而達到清洗目的。該方法對表面附著的有機物清洗比較徹底，但對其它形式的汙染物清潔效果甚微。等離子體清洗即利用高速運動的等離子體束流衝擊被清洗物表面，使等離子體具有的動能傳遞給基底表面的汙染物粒子，並使汙染物解析而達到清洗的目的。由吸附動力學可知，有機大分子和無機大粒子等吸附能力較弱，等離子體清洗可以有很好的效果。而超微粒子之間、超微粒子與表面原子之間強烈的相互作用而產生的表面層二維多相性更使其難於解吸。超聲波清洗主要是利用超聲波本身的能量、空化泡破裂時釋放的能量(空化效應)以及超聲波對液體的攪拌作用等。超聲波的能量作用是異常巨大的，在具有能量的煤質點與汙垢粒子相互作用時，超聲波將能量傳遞給汙垢並解離分散，同時由於在超聲波作用下，媒液內部形成負壓和正壓，負壓時在媒液中形成微小的真空空穴，而在正壓階段，空穴氣泡被絕熱壓縮並破裂，其瞬間強度可高達上千個大氣壓，尤其是空穴閉合時產生的閉合衝擊波和滲透在汙垢與基底表面之間尚未閉合空化泡之間的強烈震蕩，從而將物體表面的汙染物擊破而達到去汙的目的。其中超聲頻率的選擇是重要的，不恰當的頻率不僅使相應尺寸汙染物粒子很難解離，並有可能使其中軟性(CaF2)基底的表面粗糙度受到較大影響，容易使表面造成損傷。
發明內容
針對上述清洗過程中出現的問題，本發明提供一種能夠有效清除不同類型汙染物及不影響表面狀況的深紫外光學薄膜基底的處理方法。
為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下
—種深紫外光學薄膜基底的處理方法，該方法適用的處理裝置包括頻率不同的多 個超聲波水槽和慢拉脫水水槽，其特徵在於，包括以下步驟
步驟1:在第一超聲波水槽中加入洗滌劑，將基底在該第一超聲波水槽中進行清 洗；
步驟i1:將基底按照頻率由低到高，依次放入頻率不同的多個超聲波水槽內進行 清洗；
步驟ii1:在慢拉脫水水槽中對基底進行慢拉脫水；
步驟iv :對基底進行高純氮氣吹乾；
步驟V :對基底進行紫外燈輻照處理。
上述技術方案中，步驟i之前還包括步驟將多個超聲波水槽和慢拉脫水水槽中 的水加熱至50°C。
上述技術方案中，頻率不同的多個超聲波水槽的頻率分別為40kHz、68kHz、 120kHz 和 175kHz ο
本發明與現有技術相比，具有如下有益效果
1.本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法，能夠實現亞微米級以上的汙染物粒 子清洗及表面碳氫化合物的有效去除。
2.本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法，由於優化選擇了超聲波的清洗頻 率，使清洗後的軟性基底(CaF2)表面粗糙度和光學性能不受影響。
3.本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法在清洗過程中，不使用易燃易爆的有 機溶劑(酒精、乙醚和病痛等)清洗，避免了傳統手工擦拭對實驗員的人體毒害。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法的過程示意圖2是本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法，以紫外光輻照去除基底表面碳 氫化合物的原理示意圖。
具體實施方式
本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法的具體實施方式
如圖1所示。圖中的槽 I至槽4分別表示頻率不同，頻率由低到高依次排列的四個超聲波水槽。本發明的深紫外光 學薄膜基底的處理方法，具體步驟包括
首先，將超聲波水槽和慢拉脫水水槽中的水加熱至50°C，這樣有利於產生空穴，增加空化率。
然後，在槽I中加入洗滌劑，利用清洗劑和汙染物進行化學反應，使大分子汙染物 生成可溶於清洗劑的小分子物質而脫離基底表面、或破壞汙染物與基底表面之間的鍵合作 用。
再然後，基底依次放入包括槽2至槽4，頻率由低到高的不同頻率的超聲波水槽 內，通過優化的時間在不同頻率的槽內進行清洗。經過一系列不同超聲波頻率的振動後，基底表面的絕大部分汙染物粒子已經解吸、脫落。
然後，再利用水的張力作用對清洗後的基底慢拉脫水，使粘附在基底表面的汙染物和水的混合物由於重力作用，慢慢脫離基底。
而後，及時對基底進行高純氮氣吹乾，以免表面留下水潰。
最後，對基底進行紫外燈輻照處理。在ArF準分子193nm波段，碳氫等有機物汙染物對基底和薄膜的影響尤為明顯，使用汙染的基底鍍膜時，它能使薄膜的光學性能退化，導致薄膜的使用壽命減低。紫外燈輻照能有效去除基底表面的有機汙染物，因此在清洗基底後進行紫外燈輻照處理，去除表面碳氫等有機汙染物的影響，達到對基底的有效、徹底的清洗。
本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法，能夠有效去除基底表面亞微米級以上的汙染物粒子和表面碳氫化合物，清洗後能夠實現表面亞微米級以上的理想效果，同時在清洗過程中能夠最大限度的保護軟性基底(CaF2)的在清洗後的表面和光學性能不受影響。
本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法包括不同頻率的超聲波組合，慢拉脫水、高純氮氣吹乾和紫外光輻照等一套綜合裝置來實現基底表面的徹底清洗。超聲波清洗所產生的能量與頻率的平方成正比，超聲波頻率越高，所提供的能量越大，有利於微粒的解吸，但過高的超聲波頻率使清洗液空化率增大，難形成空穴，空化作用弱，從而降低清洗效果。但空化產生的衝擊力速度大，對小間隙或細孔中的汙染物清洗很有效。因此，超聲波頻率的選擇要根據被清洗物的汙染物微粒大小和類型來選擇。深紫外波段常用的基底材料為熔融石英和CaF2，其表面沾汙的雜質和粒子包括有機物汙染、無機鹽、金屬離子和機械拋光殘留的雜質粒子等。
本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法根據大量實驗結果，優化選擇了四種不同的超聲波 頻率和清洗時間來分別去除相應汙染物粒子，並對超聲波水槽進行加熱處理， 這樣有利於產生空穴，增加空化率。超聲波頻率分別選擇40kHz、68kHz、120kHz和175kHz， 相應去除汙染物大於10 μ m、5 μ m、l μ m和O. 3 μ m的微粒，並在40kHZ的超聲波水槽中加入洗滌劑。按照上述超聲頻率依次清洗後，再利用水在基底表面的張力作用，緩慢向上提升， 水由於自身重力作用自然脫落並把表面已經解析的汙染物帶下。脫水後對基底及時進行高純氮氣吹乾處理，否則在基底表面會殘留水潰。最後使用紫外燈進行照射，能有效清除基底表面碳氫汙染物，這樣一套程序過後，使基底達到徹底清洗的目的，且整個清洗工藝流程在超淨間中進行。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。
權利要求
1.一種深紫外光學薄膜基底的處理方法，該方法適用的處理裝置包括頻率不同的多個超聲波水槽和慢拉脫水水槽，其特徵在於，包括以下步驟步驟1:在第一超聲波水槽中加入洗滌劑，將基底在該第一超聲波水槽中進行清洗； 步驟i1:將基底按照頻率由低到高，依次放入頻率不同的多個超聲波水槽內進行清洗；步驟ii1:在慢拉脫水水槽中對基底進行慢拉脫水；步驟iv :對基底進行聞純氣氣吹乾；步驟V :對基底進行紫外燈輻照處理。
2.根據權利要求1所述的處理方法，其特徵在於，步驟i之前還包括步驟將多個超聲波水槽和慢拉脫水水槽中的水加熱至50°C。
3.根據權利要求1或2所述的處理方法，其特徵在於，頻率不同的多個超聲波水槽的頻率分別為40kHz、68kHz、120kHz 和 175kHz。
全文摘要
本發明涉及一種深紫外光學薄膜基底的處理方法，包括以下步驟在第一超聲波水槽中加入洗滌劑，將基底在該第一超聲波水槽中進行清洗；將基底按照頻率由低到高，依次放入頻率不同的多個超聲波水槽內進行清洗；在慢拉脫水水槽中對基底進行慢拉脫水；對基底進行高純氮氣吹乾；對基底進行紫外燈輻照處理。本發明的深紫外光學薄膜基底的處理方法，能夠實現亞微米級以上的汙染物粒子清洗及表面碳氫化合物的有效去除；由於優化選擇了超聲波的清洗頻率，使清洗後的軟性基底表面粗糙度和光學性能不受影響；在清洗過程中，不使用易燃易爆的有機溶劑清洗，避免了傳統手工擦拭對實驗員的人體毒害。
文檔編號B08B3/12GK102989715SQ201210520610
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者金春水, 常豔賀, 李春, 鄧文淵, 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