【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于石英合成領域，具體涉及一種準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置及其應用。
技術介紹
1、合成石英玻璃由si和o組成，摩爾比為1：2，材料的基本結構單位是[sio4]四面體。石英玻璃是一種非晶態材料，這意味著結構中的單元是無序的，這與[sio4]有序排列形成的石英晶體不同。這種材料因其高透射率、高熱穩定性、化學穩定性等高新技術產業被廣泛應用于微電子、精密光學、空間技術和激光技術等高科技行業。其中，具有高紫外透過率的合成石英材料廣泛應用于精密光學器件的鏡頭和其他光學配件。然而，在紫外線波段的透射率存在缺陷，導致光束穿過二氧化硅時能量損失很大。同時，吸收會轉化為熱量，影響使用壽命。透光率不足的問題極大地限制了合成石英的進一步應用。
2、石英玻璃理論上在157和4000nm期間具有高透射率。然而，由于urbach吸收邊和瑞利散射，石英玻璃的透射率通常遠未達到理論極限。由于元素、基團等雜質和結構缺陷，該材料在紫外線波段有明顯的吸收，導致在紫外線區域的透射率差。對于純度極高的合成石英玻璃來說，后者是主要原因。對于結構缺陷，點缺陷可以看作是[sio4]四面體單元中的點缺陷，它與原子之間是否相互鍵合以及與哪些原子鍵合有關。另一種是規模稍大，這與結構單元之間的聯系有關。硅懸空鍵(e'中心，si·)，由一個電離的單氧空位和一個不成對的電子組成。過氧自由基是一種非橋接超氧離子(o2-)與玻璃網絡中的單個硅原子鍵合，(por，sioo·)非橋接氧空穴中心si-o·，這里指的是有三個氧原子的鍵，(·)表示一個不成對的電子。點缺陷會
3、光刻機中的光學系統是其最關鍵且最復雜的部分之一，包括照明系統和投影物鏡兩大核心組成部分。投影物鏡是光刻機中實現精準成像的關鍵部件，它的主要作用是將掩模圖形按照一定縮放比例成像到硅片上。投影物鏡的構造十分復雜，通常由多枚鏡片組成，如asml的duv光刻機鏡頭由29片鏡片組成，旨在最大程度消除像差。其中，折射式投影物鏡鏡頭的材料大多采用熔融石英。據悉，可以提供滿足193nm光刻等級的熔融石英的廠家僅有德國heraeus公司、美國corning公司。
4、由于成像結構的最小特征尺寸會隨著波長的變短而變小，因此現代半導體芯片是使用波長為193納米(深紫外：duv)的arf準分子激光器作為光源生產。
5、微光刻光學選擇的光學材料是合成熔融石英，因為它完全支持上述要求的無像差duv光學系統。需要合成熔融石英具有極高的紫外透過率和低吸收率，用于傳輸arf準分子激光的arf曝光設備的光學系統的合成石英玻璃材料結構缺陷極低,其折射率均勻性δn為1×10-6以下,雙折射量為1nm/cm以下，對于波長193.4nm的紫外線的內部透射率為99.7％以上,oh基濃度為1ppm以下，金屬雜質含量在10ppb以下。只有經過優化的熔融石英類型才能在大約10年的預期使用壽命內保持其優異的初始性能。
6、目前，合成石英的生產方法有一下三種：
7、1、化學氣相沉積工藝(cvd)
8、化學氣相沉積工藝是指氣相含硅化合物(如sicl4、sih4和si4o4(ch3)8等無機與有機原料)在h2-o2火焰中高溫水解或氧化生成sio2微粒，并逐層沉積在旋轉的基體上形成透明石英玻璃。
9、化學氣相沉積制各的合成石英玻璃，具有金屬雜質含量低(＜2ppm)，遠紫外透過率高(t185-2000nm≥85％)，光學均勻性高(優于2×10-6)、耐輻照性能優越(耐空間輻照15年以上)等特性；但其羥基含量高達1200ppm，在2.73μm處存在較大吸收峰，影響其紅外光學性能。
10、2、等離子化學氣相沉積工藝(pcvd)
11、等離子化學氣相沉積工藝是指采用高純sicl4為原料，以高頻等離子體火焰代替氫氧火焰氣相合成石英玻璃。pcvd工藝制備的石英玻璃，金屬雜質和羥基含量低，使其具備優良的紫外-紅外光譜透過性能，以及穩定的折射率和高結構均勻性等特性，1966年，美國corning公司專利技術了利用高頻等離子體生產高純無羥基石英玻璃的新工藝，金屬雜質含量小于5ppm，羥基含量0-10ppm，氯含量50-90ppm，滿足太陽擬模器、紅外跟蹤系統和0.18-5μm波長的分光器用石英玻璃的需求。
12、3、間接合成法(vad和ovd)
13、間接合成法是相對于目前常見的電熔、氣煉、cvd和pcvd等四種“直接法”工藝技術(由原料經過1800℃以上高溫一步直接制得石英玻璃)制備石英玻璃而言的，包括低密度sio2疏松體的沉積和燒結兩個主要工序，即利用含硅化合物(如sicl4等)為原料，采用低溫化學氣相沉積工藝，首先沉積形成低密度sio2疏松體，再將其進行燒結，燒結過程中摻雜、脫水、脫氣及致密化同時進行，直至達到玻璃化。該方法由于使用氫氧焰水解的方法，疏松體含有大量水分，若直接燒結，會存在大量的羥基，羥基含量100-300ppm，需要在含有鹵素的氣氛下進行燒結，羥基含量1-10ppm。但制品會殘存氯離子，影響制品的均勻性。
技術實現思路
1、為了解決上述存在的技術問題，本申請提供如下技術方案：
2、本專利技術提供一種準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，包括疏松體沉積系統和疏松體燒結系統；
3、所述疏松體沉積系統由外向內依次設有石英外腔體，頂部開口的石英內腔體和旋轉石英引桿；
4、所述旋轉石英引桿為豎直設置，可沿豎直方向上下移動，頂部設有托板；所述石英外腔體的頂部設有若干噴燈，所述噴燈沿豎直方向穿過石英外腔體的頂部向下延伸，噴燈底部和托板的距離為35-100mm；所述石英外腔體的底部設有抽真空裝置；所述石英內腔體的底部設有若干進氣口，石英外腔體的兩側設有若干排風口；
5、所述疏松體燒結系統由外向內依次設有真空燒結爐外殼、中頻加熱裝置、石英管和疏松體；
6、所述真空燒結爐外殼包括水冷系統、冷卻水進水口和出水口；所述真空燒結爐外殼的側面還設有抽真空排氣口；所述抽真空排氣口的一端連接有真空泵；所述中頻加熱裝置包括依次設于石英管外部的金屬鎢管和中頻線圈。
7、優選的，所述疏松體沉積系統中，進氣口和排風口均為對稱設置。
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1.一種準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，包括疏松體沉積系統和疏松體燒結系統；
2.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述疏松體沉積系統中，進氣口(107)和排風口(104)均為對稱設置。
3.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述疏松體沉積系統中，石英外腔體(106)的頂部還設有壓力計(102)。
4.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述疏松體沉積系統還包括用于控制托板(103)位置穩定的像素相機識別裝置。
5.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述石英管(203)的側面設有納米級過濾器(208)。
6.一種準分子激光器用合成石英玻璃的生產方法，其特征在于，采用權利要求1-5中任一項所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，包括如下步驟：
7.如權利要求6所述準分子激光器用合成石英玻璃的生產方法，其特征在于，所述步驟S11中，加熱時的氣壓為5-45Pa，旋轉的速度為30-80
8.如權利要求6所述準分子激光器用合成石英玻璃的生產方法，其特征在于，所述準分子激光器用合成石英玻璃的外徑為300-600mm，密度0.5-1.2g/cm3，長度為1000-2000mm。
9.如權利要求6所述準分子激光器用合成石英玻璃的生產方法，其特征在于，所述步驟S13中，燒結時使用水對疏松體燒結系統的爐體進行冷卻，將所述爐體的表面溫度控制在30℃以下。
10.如權利要求6所述準分子激光器用合成石英玻璃的生產方法，其特征在于，所述步驟S13中，燒結前進行2-5次水和氧氣的置換，置換的步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.一種準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，包括疏松體沉積系統和疏松體燒結系統；
2.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述疏松體沉積系統中，進氣口(107)和排風口(104)均為對稱設置。
3.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述疏松體沉積系統中，石英外腔體(106)的頂部還設有壓力計(102)。
4.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述疏松體沉積系統還包括用于控制托板(103)位置穩定的像素相機識別裝置。
5.如權利要求1所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，其特征在于，所述石英管(203)的側面設有納米級過濾器(208)。
6.一種準分子激光器用合成石英玻璃的生產方法，其特征在于，采用權利要求1-5中任一項所述準分子激光器用合成石英玻璃制備裝置，包括...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉利，肖華，吳龍波，鐘媛，于淵潔，
申請(專利權)人：江蘇亨芯石英科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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