[发明专利]自清洁光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学系统，其主要但非专门用于在等离子体处理过程中易损坏的真空系统。但是，本发明更普遍地适用于一些物理、化学处理过程或其它处理过程(包括涉及带电粒子和中性粒子及光子(尤其是X射线)的真空处理过程)，在这种处理过程中，处理过程产生的碎屑可能撞击窗体，而这种窗体的透光性很重要。在本发明的背景下，”光”包括紫外和红外波长以及可见光波长，并且对”光学”和”透明”等术语应做相应的解释。

背景技术

通常，在这些情况下，当窗体变得太脏时，需要更换窗体，或者综合使用窗体更换、旋转和气帘。

在美国专利US7501145中，在脉冲激光沉积(PLD)过程中，在处理室内监测穿过窗体射入的激光功率，以调节碰撞在透明度变得越来越差的窗体上的激光能量，从而向待溅射处理的靶材提供相同的能量。这种方式的一个缺点是，最终的窗体透射能量损失过多，无法补偿。在沉积速率较高的系统中，这会以更快的速度发生。

在WO/2005/0075700和US4784491中，使用气帘减缓并偏转由PLD过程产生的”游离材料”，使其远离激光输入窗体。但是，在气帘的情况下，需要在系统中引入气体，以产生气帘。这会限制系统的真空工作压力并使系统设计变得复杂，以确保气体输入量足以有效阻挡碎屑，并且气体输入量不会过多，以免改变过程参数。而且，由于脉冲激光沉积(PLD)和超紫外辐射(EUV)及其它等离子体处理系统中典型的真空压力下的平均自由行程，气帘仍会允许窗体上发生一定的涂覆。

在另一种途径中，使用旋转玻璃窗片，直到其透明度降到低于某一水平，将一片新的窗片旋转到激光器前，例如，请参考www.pvdproducts.com/products/intelligent_windows.aspx。但是，不论玻璃片的直径多大，旋转玻璃片都会受表面积增大的限制。这会把一层很薄的碎屑向外铺展到更大的面积上。

US 5490912揭示了一种使用一卷透明带的方法，该透明带在PLD系统的激光等离子体羽流和激光输入窗口之间卷动。卷动透明带的优点是其表面面积比旋转玻璃窗的表面面积大得多，其缺点是塑料膜易被激光损坏或扭曲，特别是在碎屑开始沉积并且激光耦合变得更高效时。因此，由于相伴的所有机械问题，带必须快速移动，并且带卷必须相当长。而且，塑料带不适合于高温处理环境，因为它们会扭曲。

业界曾建议在光学部件的表面上涂油来起到保护作用。

Chraplyvy-1977年9月第16期第9号的《Applied Optics(应用光学)》-“Liquid Surface Coating For Optical Components Used In High Power Laser Applications(用于大功率激光器应用中的光学部件的液体表面涂料)”建议使用高粘度石蜡油，并论述说，为了保护竖直表面并避免油流失，需要提高油的粘度，直到其变为凝胶状。不从油池补充油。

Kessler-1989年9月在意大利Pugnochiuso举行的国际等离子体化学讨论会-“Direct a-Si:H and a-SiC:HPhotoCVD Deposition with a D2Lamp and Dielectric Barrier Discharge Lamp(使用D2灯和绝缘栅放电灯导向a-Si:H和a-SiC:HPhotoCVD沉积)”揭示了一种使用全氟聚醚油覆层以避免在MgF2窗体上沉积膜层的方法。

P.Pastorino,G.Morello和S.Tamagno-Journal De Physique IV“Colloque C5,supplement au Journal de Physique 11,Volume 5,June 1995,“Amorphous Hydrogenated Silicon Nitride Deposited Mercury Photosensitization Chemical Vapour Deposition for Optoelectronic Applications(用于光电子应用的非晶氢化氮化硅沉积汞光敏化学汽相沉积)”揭示了一种在处理室的石英窗上使用全氟聚醚油的方法。

在Kessler和Pastorino的文献中，全氟聚醚油是在水平结构中使用的，当油被真空紫外光子分解时，必须更换油，否则窗体会变暗。未使用油池。

发明内容