[发明专利]一种配置紫外光照射清洁功能的真空镀膜机

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空镀膜机，具体来说是一种配置紫外光照射清洁功能的真空镀膜机。

背景技术

随着激光技术的不断发展，以准分子激光器、自由电子激光器以及全固态真空紫外激光器为代表的深紫外/真空紫外激光光源相继出现。这些深紫外/真空紫外激光光源在微电子器件制造、微机械加工、纳米材料处理和生物医学工程等领域都有着非常广阔的应用前景。深紫外/真空紫外激光光源的快速发展及其广泛应用对薄膜光学元件提出了迫切的需求。以半导体制造产业为例，性能优良的薄膜光学元件应该能承受10¹⁰-10¹¹个能量密度高达50mJ/cm²的紫外波长(193nm、157nm等)激光脉冲照射后性能不产生明显改变。当前用于提高薄膜光学元件抗激光损伤性能和使用寿命的主要技术途径是减少吸收损耗和降低缺陷密度。研究表明，深紫外/真空紫外薄膜光学元件暴露于空气中时，易受水蒸气和碳氢根化合物等污染而导致光谱性能及其稳定性下降(B.-C.Li，D.-W.Lin，Y.-L.Han et al.，Anti-Reflective Fluoride Coatings for Widely Tunable Deep-Ultraviolet Diode-Pumped Solid-State Laser Applications，CHIN.PHYS.LETT.，27，044201-1(2010))。为降低薄膜光学元件在深紫外/真空紫外波段的光学损耗，应消除碳氢根化合物对深紫外/真空紫外薄膜光学元件的污染。

通常用于深紫外/真空紫外光学元件清洁的主要步骤是：首先，超声波清洗光学元件，除去光学元件上的颗粒污染物和抛光粉残留物；其次，紫外照射清洗光学元件，除去光学元件上的碳氢污染物；最后在真空镀膜机内采用低能等离子体清洗光学元件(Micheal J.Cangeml，Jiangwei Feng et.al.，United States Patent，“Cleaning method for DUV optical elements to extend their lifetime”，Pub.No.：US2009/0035586A1，Pub.Date：Feb.5，2009.)。现有的技术虽然考虑到使用紫外照射清洁技术除去光学元件上的碳氢根污染物，但该清洁过程操作于被镀光学元件放置到镀膜机真空室内之前，被镀光学元件从放置于镀膜机真空室到开始镀膜，一般需经历抽真空、加温、等离子体清洗等过程。由于镀膜机真空室内不可避免存在碳氢根污染物，在镀膜开始前和整个镀膜过程中被镀光学元件还会受到碳氢根化合物的污染。尽管真空镀膜机内引入低能等离子体清洗光学元件能清除碳氢根污染物，但是低能等离子体参数的选取非常复杂，并且不能适用于所有的真空镀膜需求。以氟化钙基底为例，氟化钙在深紫外/真空紫外波段吸收损耗最低，使其成为该波段最常用的基底材料。然而不恰当的等离子体能量离子轰击会导致氟化钙基底表面失氟，形成色心，增加氟化钙基底的吸收损耗。因此，真空镀膜机内低能等离子体除去被镀光学元件表面吸附的碳氢根污染物的参数选取非常复杂。另外，低能等离子体清洗无法清洗镀膜过程中的碳氢根化合物污染。如果能将紫外清洁技术引入到镀膜机真空室内，必然将简化光学元件清洗过程，提高光学元件在镀膜前和镀膜过程中的洁净程度，从而提高镀膜后薄膜光学元件的光学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种配置紫外光照射清洁功能的真空镀膜机，紫外照射清洁技术，能快速地消除放置在真空镀膜机内的被镀光学元件上的碳氢污染物。

本发明的技术解决方案是，一种配置紫外光照射清洁功能的真空镀膜机，除了与常规镀膜机一样配备真空模块、热蒸发模块、光学元件夹具模块、薄膜厚度/速度监控模块和温度控制模块外，还特别装配了紫外光照射清洁模块。其中，真空模块通过真空管道连接到真空镀膜室，实现真空环境镀膜；热蒸发模块位于真空镀膜室底部，实现薄膜材料的热蒸发；光学元件夹具模块和薄膜厚度/速度监控模块位于真空镀膜室顶部，分别实现光学元件夹持和真空镀膜时薄膜工艺参数控制；温度控制模块在真空镀膜室内，实现薄膜制备过程中真空镀膜室温度监控。