一種光學元件化學濕法清洗后的干燥裝置和工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學元件化學濕法清洗后的干燥裝置和工藝，特別涉及精密光學元件化學清洗后的超潔凈干燥裝置和工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高效率超潔凈清洗技術(shù)是高損傷閾值激光薄膜、超低損傷激光薄膜等高精度光學元件研制的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)?；迩逑葱Ч膬?yōu)劣直接影響了后續(xù)工作成功與否。首先，基板上的殘留污染物將大幅度降低基板和薄膜界面對高功率激光的承受能力；其次，在后續(xù)薄膜鍍制過程中殘留物容易產(chǎn)生諸如節(jié)瘤等薄膜缺陷，在這些缺陷處激光與薄膜的相互作用會被放大，缺陷成為損傷的誘發(fā)源和短板。通過對鍍膜前基板的清洗、鍍膜后薄膜的清洗，能夠有效去除表面污染物，減少激光損傷的種子源和納米吸收中心，有效降低薄膜元件的吸收損耗，提高光學元件的損傷閾值。
[0003]目前，清洗工藝主要是化學濕法清洗工藝，經(jīng)過復(fù)雜的化學、物理、機械過程的清洗、漂洗，最終實現(xiàn)對光學元件表面各種有機、無機、金屬微粒等污染物的去除，最后干燥表面，獲得潔凈的光學元件。常用的清洗方法有水合平面旋轉(zhuǎn)法、RCA法和超聲波清洗法等。水合平面旋轉(zhuǎn)法通過對污染施加物理力，達到清除基板表面污染的目的，可以去除微米級的大尺寸污染顆粒，但是對于納米級的顆粒和納米吸收中心的去除效果較差。針對半導(dǎo)體行業(yè)中對硅片超潔凈清洗的要求，使用最早、最廣泛的是RCA清洗工藝，屬于濕法化學清洗中的一種。
[0004]當用水作溶劑時，干燥便成了一個問題，因為元件表面、元件夾持裝置都會殘留有水，不適當?shù)母稍锓椒▽诠鈱W元件表面留下水跡，在后續(xù)元件表面鍍膜過程中，元件表面殘留的水對鍍膜質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，因此既要對清洗后的元件進行干燥，也要避免在干燥過程中對清洗過程引起的二次污染。例如英國Balston公司就是將干燥的壓縮空氣經(jīng)過濾器使元件表面干燥的。也有主張由水直接進行干燥，如用真空干燥或加熱至150°C以上干燥。也可在熱空氣中吹風或分析純酒精中干燥。英國國立物理實驗室通常用潔凈的棉布、羊毛緩沖器在分析純酒精中干燥光學元件表面。干燥過程持續(xù)到出現(xiàn)“呵氣圖”為止。通過“呵氣圖”的測試可檢測出極輕微的污染物。
[0005]現(xiàn)在清洗工藝的研究焦點往往聚焦在清洗效率和各種尺寸、不同性質(zhì)的污染物的去除上，對最終直接決定清洗后元件表面最終潔凈度的干燥工序研究不夠。通常情況下，往往是用吸收體纖維擦拭或以空氣、氮氣噴氣液噴射去水。其他如冷凍干燥，或者采用慢提拉后自然干燥的手段。但是冷凍干燥需要使用化學試劑，對耐腐蝕性差或者化學敏感的材料不適用。慢提拉后自然干燥的方法雖然對所有能夠化學濕法清洗的材料都適用，而且工藝簡單易操作，但最大的問題一是表面容易殘留水汽，會增大薄膜的吸收，二是自然干燥時間長，在干燥過程中表面會產(chǎn)生表面靜電吸附空氣中的污染物，增加了二次污染的幾率。
[0006]還有在傳統(tǒng)清洗的最后將清洗液體用液態(tài)二氧化碳置換，然后進行超流體清洗和超臨界干燥，但此類方法都需要低溫冷凝，對光學元件的溫度沖擊大，無法使用在大尺寸光學元件或?qū)囟让舾械墓鈱W元件的清洗干燥工藝中。
[0007]風刀干燥是另一種使用非常廣泛的干燥技術(shù)，特別是在大面積玻璃領(lǐng)域，其原理為壓縮空氣經(jīng)過狹縫噴嘴吹到玻璃表面上，產(chǎn)生出像刀刃一樣的氣流，可以將水膜分離開，并立即霧化，水分與空氣一起排出。這種方法的優(yōu)點是可以快速去除水膜，能保持玻璃處于低溫狀態(tài)，但最大缺點是對元件的干燥程度不夠。
[0008]針對以上問題，基于熱風干燥方法，設(shè)計了一種光學元件濕法化學清洗后的光學元件干燥裝置，并基于此裝置開發(fā)了一套干燥工藝。熱風干燥的原理是，熱空氣具有較高的吸收水分的能力，過濾后的熱空氣吹過潔凈的濕玻璃，使水膜氣化并將水蒸氣帶走。熱風干燥技術(shù)在工業(yè)上有著非常廣泛的應(yīng)用，但是在光學元件清洗后的干燥過程中對干燥空氣的潔凈度、干燥熱風的溫度、速度有較高的要求。本裝置通過合理選擇空氣高效過濾器對循環(huán)熱風進行高效過濾，特別是在裝置上設(shè)置了潔凈氣體屏蔽靜電消除器，利用潔凈氣體屏蔽靜電消除器產(chǎn)生的離子消除元件表面靜電，防止光學元件在熱風干燥和冷卻過程中，由于表面產(chǎn)生靜電而吸附微粒，有效避免了光學元件的二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有光學元件化學水基溶劑清洗工藝中的超潔凈干燥問題，提供一種高效、潔凈的光學元件化學濕法清洗后的干燥裝置和工藝。
[0010]本發(fā)明提出的一種光學元件化學濕法清洗后的干燥裝置，由干燥槽、鼓風機、空氣加熱器、空氣高效過濾器和潔凈氣體屏蔽靜電消除器組成，其中:干燥槽內(nèi)設(shè)置潔凈氣體屏蔽靜電消除器，干燥槽的循環(huán)空氣出口對準鼓風機的循環(huán)空氣進口，鼓風機的循環(huán)空氣出口對準空氣加熱器的循環(huán)空氣進口，空氣加熱器的循環(huán)空氣出口對準干燥槽的循環(huán)空氣進口，構(gòu)成空氣循環(huán)回路；鼓風機、空氣加熱器和潔凈氣體屏蔽靜電消除器分別連接控制器；干燥槽上設(shè)有可開閉的蓋子；通過加熱空氣循環(huán)回路上經(jīng)過超過濾的潔凈空氣，對濕法清洗工藝中脫水后的光學元件進行干燥，利用潔凈氣體屏蔽靜電消除器產(chǎn)生的離子消除元件表面靜電，保持元件表面在干燥的過程中不吸附微粒，避免干燥過程的二次污染；控制循環(huán)空氣溫度為室溫?65°c，調(diào)節(jié)精度0.2°C，循環(huán)空氣出口風速為3m/s?35m/s。
[0011]本發(fā)明提出的一種光學元件化學濕法清洗后的干燥裝置的干燥工藝，具體步驟如下:
(1 )蓋上干燥裝置的蓋子，啟動空氣加熱器、鼓風機和潔凈氣體屏蔽靜電消除器，調(diào)節(jié)循環(huán)空氣加熱溫度為35°C?45°C，預(yù)加熱干燥裝置和循環(huán)空氣各3?10分鐘，使空氣循環(huán)回路中空氣為熱空氣；
(2 )關(guān)閉鼓風機，打開干燥裝置的蓋子，將已經(jīng)過濕法化學清洗的光學樣品從漂洗槽中取出后，慢慢放入干燥裝置的干燥槽中；
(3 )蓋上干燥槽的蓋子，啟動鼓風機，調(diào)節(jié)循環(huán)氣體流量，使步驟(1 )所得的循環(huán)熱空氣的風速為8?15m/s，保持熱風循環(huán)干燥3分鐘；
(4 )調(diào)節(jié)循環(huán)空氣溫度至40°C?50°C，調(diào)節(jié)循環(huán)氣體流量，使循環(huán)熱空氣的風速為22?28m/s，保持熱風循環(huán)干燥5分鐘；
(5 )關(guān)閉鼓風機和空氣加熱器，結(jié)束熱風循環(huán)，使干燥裝置內(nèi)的光學元件自然冷卻至室溫; (6 )打開干燥槽蓋子，取出光學元件樣品架，將裝有光學元件的樣品架轉(zhuǎn)移到小車上； (7 )關(guān)閉潔凈氣體屏蔽靜電消除器；
(8 )干燥過程結(jié)束。
[0012]本發(fā)明中，干燥開始前打開潔凈氣體屏蔽靜電消除器，取出樣品后再關(guān)閉潔凈氣體屏蔽靜電消除器。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明公開了一種光學元件化學濕法清洗后的干燥裝置，由干燥槽、鼓風機、空氣加熱器、空氣高效過濾器和潔凈氣體屏蔽靜電消除器等部分組成，克服了以往裝置的不足，通過高效過濾的潔凈循環(huán)熱風對清洗后的光學元件進行干燥，其特征在于通過加熱超過濾的潔凈空氣，對濕法清洗工藝中脫水后的光學元件進行干燥，利用潔凈氣體屏蔽靜電消除器產(chǎn)生的離子消除元件表面靜電，保持元件表面在干燥的過程中不吸附微粒，避免干燥過程的二次污染。本發(fā)肯采用“熱風循環(huán)過濾技術(shù)”，有效控制進入干燥槽的熱風溫度，利用循環(huán)熱風不但節(jié)能降耗，而且熱風經(jīng)過循環(huán)過濾，潔凈度不斷提高；采用潔凈氣體屏蔽靜電消除器產(chǎn)生的離子消除在干燥過程中光學元件表面的靜電。
【附圖說明