一种熔石英表面处理的装置及方法

摘要

本发明提供了一种熔石英表面处理的装置及方法，所述熔石英表面处理的装置包括：具有反应腔的壳体；所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；所述壳体底部中心位置设置有样品台；所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。本发明提供的熔石英表面处理的装置能够将待处理的熔石英与周围隔离，避免来自装置壳体和样品台的金属溅射污染；同时，通过两次等离子体刻蚀，能够实现去除熔石英的亚表面损伤层，得到具有较好表面粗糙度的熔石英。

权利要求

1.一种熔石英表面处理的装置，其特征在于，包括：具有反应腔的壳体；

所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；

所述壳体底部中心位置设置有样品台；

所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体内壁的材质为铝、阳极氧化铝或不锈钢。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子发生单元包括：设置在所述壳体顶部中心位置的气体储存腔体；

与所述气体储存腔体相连通的通气管路；

围绕在所述的气体储存腔体周围的射频线圈。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品台的材质为铝或阳极氧化铝。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述防护膜为聚酰亚胺膜；所述防护膜的厚度为50μm～60μm。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离罩为熔石英玻璃罩；所述隔离罩的厚度为2mm～6mm。

7.一种熔石英表面处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：将待处理的熔石英放置在熔石英表面处理的装置中，经过两次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英；

所述熔石英表面处理的装置包括：具有反应腔的壳体；

所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；

所述壳体底部中心位置设置有样品台；

所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第一次等离子体刻蚀的气体为50sccmAr，工作压强为0.1Pa～0.3Pa，等离子体功率为750W～800W，加速功率为120W～180W，自偏电压为200V～230V，时间为8min～15min。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第二次等离子体刻蚀的气体为25sccm～

45sccmAr/5sccm～25sccmCHF3，工作压强为0.1Pa～0.3Pa，等离子体功率为700W～1100W，加速功率为120W～180W，自偏电压为240V～290V，时间为8min～15min。

10.根据权利要求7～9任一项所述的方法，其特征在于，所述将待处理的熔石英放置在熔石英表面处理的装置中的过程前，还包括：将待处理的熔石英进行表面清洗。

说明书

一种熔石英表面处理的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光学材料加工技术领域，更具体地说，是涉及一种熔石英表面处理的装置及方法。

背景技术

[0002] 熔石英是大型高功率激光系统中应用最普遍的光学材料，熔石英材料在光学系统中被广泛应用于制备透镜、窗口和屏蔽片等光学元件。在熔石英光学材料加工过程中，需要进行研磨和抛光，而对于传统熔石英光学基底的研磨和抛光加工过程，由于磨料对熔石英基底表面存在机械力的作用，会在熔石英基底的亚表面层形成深度在微米量级的亚表面损伤。随着熔石英在强激光、空间光学、X射线光学等领域的广泛应用，迫切需要没有亚表面损伤且表面光滑的熔石英基底。

[0003] 目前，在研磨和抛光加工过程后，常用的去除熔石英基底亚表面损伤的技术包括：基于氢氟酸的湿法刻蚀、磁流变抛光和离子束抛光。其中，氢氟酸刻蚀技术通过氢氟酸与熔石英的化学作用，可以快速去除表面的缺陷层；但是，由于氢氟酸刻蚀是各向同性的，亚表面损伤如裂纹和划痕等会随着刻蚀的进行而扩展，从而导致表面粗糙。磁流变抛光利用磁性抛光液在磁场的作用下，形成柔性抛光膜，柔性抛光膜对熔石英表面只有切向力，几乎没有法向力，所以不会产生亚表面损伤；但是，磁流变抛光后会在熔石英表面形成水解层，并残留大量磁性抛光颗粒，这些残留的磁流变抛光杂质污染在激光辐照下也会引起激光损伤。基于上述两种加工技术存在的缺陷，离子束抛光技术由于不会引入亚表面损伤，成为获得表面光滑的熔石英基底的主要方法；但是，由于其对熔石英的刻蚀速率很低，因此，不宜单独使用离子束抛光技术去除熔石英的亚表面损伤。

[0004] 近年来，利用电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，以下简称ICP)反应离子刻蚀技术去除熔石英亚表面损伤层方面的工作逐渐增加。反应离子刻蚀技术将化学反应与物理轰击结合起来，使得刻蚀具有很好的方向性和较快的刻蚀速率。反应离子刻蚀技术通常采用等离子体反应装置实现，该装置顶部通入气体产生等离子体，与顶部相对应的底部放置待刻蚀样品，并以顶部为上电极，底部样品台为下电极，在上下电极电场作用下，使等离子体轰击待刻蚀样品表面，完成刻蚀过程。但是，在利用反应离子刻蚀技术对熔石英进行表面处理的过程中，熔石英表面附着的颗粒以及来自刻蚀系统真空腔体的金属溅射污染等异物，会与反应气体反应，催化形成难于刻蚀的聚合物沉积，导致刻蚀样品表面变粗糙，在样品表面形成等离子体诱发的辐射损伤。

[0005] 目前，为了抑制反应离子刻蚀中的辐射损伤，大部分技术均从反应刻蚀气体参数(种类和配比)、刻蚀工作真空度、工作气体的供气方式等角度对熔石英的反应离子刻蚀特性进行优化。虽然可以在一定程度上抑制金属污染，但是，均不能从根本上解决金属溅射污染问题，从而无法解决反应离子刻蚀中熔石英表面形成辐射损伤，即解决反应离子刻蚀中熔石英表面变粗糙的问题。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种熔石英表面处理的装置及方法，以实现去除熔石英的亚表面损伤层的同时，避免表面形成辐射损伤，得到较好表面粗糙度的熔石英。

[0007] 本发明提供了一种熔石英表面处理的装置，包括：

[0008] 具有反应腔的壳体；

[0009] 所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；

[0010] 所述壳体底部中心位置设置有样品台；

[0011] 所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。

[0012] 优选的，所述壳体内壁的材质为铝、阳极氧化铝或不锈钢。

[0013] 优选的，所述等离子发生单元包括：

[0014] 设置在所述壳体顶部中心位置的气体储存腔体；

[0015] 与所述气体储存腔体相连通的通气管路；

[0016] 围绕在所述的气体储存腔体周围的射频线圈。

[0017] 优选的，所述样品台的材质为铝或阳极氧化铝。

[0018] 优选的，所述防护膜为聚酰亚胺膜；所述防护膜的厚度为50μm～60μm。

[0019] 优选的，所述隔离罩为熔石英玻璃罩；所述隔离罩的厚度为2mm～6mm。

[0020] 本发明还提供了一种熔石英表面处理的方法，包括以下步骤：

[0021] 将待处理的熔石英放置在熔石英表面处理的装置中，经过两次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英；

[0022] 所述熔石英表面处理的装置包括：具有反应腔的壳体；

[0023] 所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；

[0024] 所述壳体底部中心位置设置有样品台；

[0025] 所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。

[0026] 优选的，所述第一次等离子体刻蚀的气体为50sccmAr，工作压强为0.1Pa～0.3Pa，等离子体功率为750W～800W，加速功率为120W～180W，自偏电压为200V～230V，时间为8min～15min。

[0027] 优选的，所述第二次等离子体刻蚀的气体为(25sccm～45sccm)Ar/(5sccm～25sccm)CHF3，工作压强为0.1Pa～0.3Pa，等离子体功率为700W～1100W，加速功率为120W～
180W，自偏电压为240V～290V，时间为8min～15min。

[0028] 优选的，所述将待处理的熔石英放置在熔石英表面处理的装置中的过程前，还包括：

[0029] 将待处理的熔石英进行表面清洗。

[0030] 本发明提供了一种熔石英表面处理的装置及方法，所述熔石英表面处理的装置包括：具有反应腔的壳体；所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；所述壳体底部中心位置设置有样品台；所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。与现有技术相比，本发明提供的熔石英表面处理的装置先将待处理的熔石英放置在隔离单元中，使待处理的熔石英与周围样品台和具有反应腔的壳体隔离，所述待处理的熔石英的待处理表面与所述壳体顶部中心位置设置的等离子发生单元相对应；再通过等离子发生单元产生的等离子体经过两次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英。本发明提供的熔石英表面处理的装置能够将待处理的熔石英与周围隔离，避免来自装置壳体和样品台的金属溅射污染，减少反应离子刻蚀中的辐射损伤；同时，通过两次等离子体刻蚀，能够首先对待处理的熔石英表面附着的颗粒等异物进行清除，再去除熔石英的亚表面损伤层，得到较好表面粗糙度的熔石英。实验结果表明，采用本发明提供的熔石英表面处理的装置及方法，进行熔石英的亚表面损伤层去除后，得到的熔石英表面粗糙度为
0.2nm。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0032] 图1为本发明实施例提供的熔石英表面处理的装置的结构示意图；

[0033] 图2为本发明实施例1提供的熔石英表面处理的装置的结构示意图；

[0034] 图3为本发明实施例1提供的熔石英表面处理的装置隔离罩的俯视图；

[0035] 图4为本发明实施例1得到的经过表面处理后的熔石英表面原子力显微照片；

[0036] 图5为本发明实施例2中待处理的熔石英、实施例2中得到的经表面处理后的熔石英及对比例得到的经表面处理后的熔石英的表面的XPS谱图；

[0037] 图6为本发明实施例2中得到的经表面处理后的熔石英及对比例得到的经表面处理后的熔石英的表面的扫描电镜照片；

[0038] 图7为本发明实施例1～3得到的表面处理后的熔石英放大缺陷后的光学显微镜照片。

具体实施方式

[0039] 下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0040] 本发明提供了一种熔石英表面处理的装置，包括：

[0041] 具有反应腔的壳体；

[0042] 所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；

[0043] 所述壳体底部中心位置设置有样品台；

[0044] 所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。

[0045] 请参阅图1，图1为本发明实施例提供的熔石英表面处理的装置的结构示意图，其中，1为壳体，2为等离子体发生单元，3为样品台，4为隔离单元，5为待处理的熔石英，6为防护膜，7为隔离罩。

[0046] 在本发明中，所述壳体(1)具有反应腔，用于进行等离子体刻蚀；在本发明中，所述壳体(1)内壁的材质优选为铝、阳极氧化铝或不锈钢，更优选为阳极氧化铝。

[0047] 在本发明中，所述壳体(1)顶部中心位置设置有等离子体发生单元(2)，用于产生等离子体。在本发明中，所述等离子发生单元(2)优选包括：设置在所述壳体(1)顶部中心位置的气体储存腔体；与所述气体储存腔体相连通的通气管路；围绕在所述气体储存腔体周围的射频线圈。在本发明中，所述气体储存腔体设置在所述壳体(1)顶部中心位置，与所述壳体(1)直接相通；所述通气管路与所述气体储存腔体相连通，能够将用于产生等离子体的气体通入气体储存腔体；所述射频线圈围绕在所述的气体储存腔体周围，用于产生等离子体。

[0048] 在本发明中，所述壳体(1)底部中心位置设置有样品台(3)，所述样品台(3)与设置在壳体(1)顶部中心位置的等离子体发生单元(2)相对应，并且所述样品台(3)为下电极，与所述样品台(3)相对应的等离子体发生单元(2)为上电极；在电场作用下，使在等离子体发生单元(2)的气体储存腔体中产生的等离子体实现加速。在本发明中，所述样品台(3)的材质优选为铝或阳极氧化铝，更优选为阳极氧化铝。

[0049] 在本发明中，所述样品台(3)中心位置设置有隔离单元(4)，用于将放置在隔离单元中的待处理的熔石英(5)与周围隔离。在本发明中，所述隔离单元(4)设置在所述样品台(3)中心位置，目的是使待处理的熔石英(5)置于样品台(3)下电极与等离子体发生单元(2)上电极对应位置之间，便于对待处理的熔石英(5)进行等离子体刻蚀。

[0050] 在本发明中，所述隔离单元(4)包括防护膜(6)和隔离罩(7)；所述防护膜(6)平铺在所述样品台(3)和待处理熔石英(5)之间；所述隔离罩(7)放置在防护膜(6)上待处理熔石英(5)周围。在本发明中，所述防护膜(6)平铺在所述样品台(3)和待处理熔石英(5)之间，并且防护膜(6)的平铺区域大于待处理的熔石英(5)放置区域，目的是使防护膜(6)能够在放置隔离罩(7)后，将待处理的熔石英(5)底面和侧面与样品台(3)和壳体(1)隔离，仅将待处理的熔石英(5)的待处理表面与所述壳体(1)顶部中心位置设置的等离子发生单元(2)相对应。在本发明中，防护膜优选为聚酰亚胺膜；本发明对所述防护膜的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述聚酰亚胺膜的市售商品即可。在本发明中，所述防护膜的厚度优选为50μm～60μm，更优选为55μm。

[0051] 在本发明中，所述隔离罩(7)放置在防护膜(6)上待处理熔石英(5)周围；所述隔离罩(7)为没有顶面和底面的筒状结构，本发明对所述顶面和底面的大小没有特殊限制。在本发明中，所述隔离罩(7)放置在防护膜(6)上，底面完全被防护膜(6)覆盖，顶面不封闭，形成半封闭的隔离单元(4)，使放置在所述隔离单元(4)中的待处理的熔石英(5)，能够与所述等离子发生单元(2)相对应，从而进行等离子体刻蚀。在本发明中，所述隔离罩(7)优选为熔石英玻璃罩；所述隔离罩的厚度优选为2mm～6mm，更优选为5mm。

[0052] 按照上述本发明实施例提供的熔石英表面处理的装置，能够去除熔石英的亚表面损伤层；同时，避免表面形成辐射损伤，得到较好表面粗糙度的熔石英。本发明实施例工作过程如下：

[0053] 先将待处理的熔石英(5)放置在样品台(3)中心位置的隔离单元(4)中，所述待处理的熔石英(5)底面通过隔离单元(4)的防护膜(6)与样品台(3)隔离，所述待处理的熔石英(5)侧面通过隔离单元(4)的隔离罩(7)与壳体(1)隔离，所述待处理的熔石英(5)的待处理表面与所述壳体(1)顶部中心位置设置的等离子发生单元(2)相对应；再进行等离子体刻蚀，将等离子发生单元(2)产生的等离子体在电场加速作用下，对所述待处理的熔石英(5)的待处理表面进行等离子体刻蚀，得到表面处理后熔石英。

[0054] 本发明还提供了一种熔石英表面处理的方法，包括以下步骤：

[0055] 采用熔石英表面处理的装置，将待处理的熔石英放置在熔石英表面处理的装置中，经过两次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英；

[0056] 所述熔石英表面处理的装置包括：具有反应腔的壳体；

[0057] 所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；

[0058] 所述壳体底部中心位置设置有样品台；

[0059] 所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。

[0060] 在本发明中，所述熔石英表面处理的装置与上述技术方案所述的相同，在此不再赘述。本发明对所述待处理的熔石英没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的、研磨和抛光处理后带有亚表面损伤的熔石英玻璃即可。

[0061] 在本发明中，所述将待处理的熔石英放置在熔石英表面处理的装置中的过程前，优选还包括：

[0062] 将待处理的熔石英进行表面清洗。在本发明中，所述表面清洗的过程优选具体包括以下步骤：

[0063] 将待处理的熔石英依次经浸渍、冲洗和烘干，得到经过表面清洗的熔石英。在本发明中，首先将待处理的熔石英在清洗液中浸渍，目的是去除待处理的熔石英表面附着的杂质；所述浸渍的时间优选为25min～35min，更优选为30min。本发明对所述浸渍的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的超声浸渍或直接浸泡的技术方案均可。在本发明中，所述清洗液优选为丙酮或体积比为2:1的浓硫酸与双氧水的混合溶液，更优选为丙酮。

[0064] 完成所述浸渍后，本发明将经浸渍处理后的熔石英进行冲洗，目的是去除熔石英上残留的清洗液。在本发明中，所述冲洗所用的冲洗液优选为去离子水；所述冲洗的温度优选为70℃～90℃，更优选为80℃；所述冲洗的时间优选为4min～6min，更优选为5min。

[0065] 完成所述冲洗后，本发明将经冲洗处理后的熔石英进行烘干，得到经过表面清洗的熔石英。本发明对所述烘干的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的烘箱烘烤即可。在本发明中，所述烘干的温度优选为100℃～120℃，更优选为110℃；所述烘干的时间优选为25min～35min，更优选为30min。

[0066] 在本发明中，将待处理的熔石英放置在熔石英表面处理的装置中，经过两次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英。本发明所述的等离子刻蚀即反应离子刻蚀，采用本发明提供的熔石英表面处理的装置，首先将待处理的熔石英放置在样品台中心位置的隔离单元中，然后在壳体顶部中心位置的等离子体发生单元中通入气体，生成等离子体，在电场加速作用下，等离子体对待处理的熔石英进行物理轰击，完成第一次等离子体刻蚀，再在等离子体发生单元中通入气体，生成等离子体，在电场加速作用下，等离子对待处理的熔石英进行第二次等离子体刻蚀，完成熔石英的表面处理。

[0067] 在本发明中，所述第一次等离子体刻蚀的目的是通过物理轰击清除熔石英表面残留的灰尘、水等异物。在本发明中，所述第一次等离子体刻蚀的气体优选为50sccmAr；所述第一次等离子体刻蚀的工作压强优选为0.1Pa～0.3Pa，更优选为0.2Pa；所述第一次等离子体刻蚀的等离子体功率优选为750W～800W，更优选为780W；所述第一次等离子体刻蚀的加速功率优选为120W～180W，更优选为150W；所述第一次等离子体刻蚀的自偏电压优选为200V～230V，更优选为220V；所述第一次等离子体刻蚀的时间优选为8min～15min，更优选为10min。

[0068] 在本发明中，所述第二次等离子体刻蚀的目的是去除熔石英的亚表面损伤层。在本发明中，所述第二次等离子体刻蚀的气体优选为(25sccm～45sccm)Ar/(5sccm～25sccm)CHF3，更优选为45sccmAr/5sccmCHF3；所述第二次等离子体刻蚀的工作压强优选为0.1Pa～0.3Pa，更优选为0.2Pa；所述第二次等离子体刻蚀的等离子体功率优选为700W～1100W，更优选为800W～1000W；所述第二次等离子体刻蚀的加速功率优选为120W～180W，更优选为
150W；所述第二次等离子体刻蚀的自偏电压优选为240V～290V，更优选为250V；所述第二次等离子体刻蚀的时间优选为8min～15min，更优选为10min。

[0069] 本发明提供了一种熔石英表面处理的装置及方法，所述熔石英表面处理的装置包括：具有反应腔的壳体；所述壳体顶部中心位置设置有等离子体发生单元；所述壳体底部中心位置设置有样品台；所述样品台中心位置设置有隔离单元，所述隔离单元包括防护膜和隔离罩；所述防护膜平铺在所述样品台和待处理熔石英之间；所述隔离罩放置在防护膜上待处理熔石英周围。与现有技术相比，本发明提供的熔石英表面处理的装置先将待处理的熔石英放置在隔离单元中，使待处理的熔石英与周围样品台和具有反应腔的壳体隔离，所述待处理的熔石英的待处理表面与所述壳体顶部中心位置设置的等离子发生单元相对应；再通过等离子发生单元产生的等离子体经过两次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英。本发明提供的熔石英表面处理的装置能够将待处理的熔石英与周围隔离，避免来自装置壳体和样品台的金属溅射污染，减少反应离子刻蚀中的辐射损伤；同时，通过两次等离子体刻蚀，能够首先对待处理的熔石英表面附着的颗粒等异物进行清除，再去除熔石英的亚表面损伤层，得到较好表面粗糙度的熔石英。实验结果表明，采用本发明提供的熔石英表面处理的装置及方法，进行熔石英的亚表面损伤层去除后，得到的熔石英表面粗糙度为
0.2nm。

[0070] 为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的熔石英为JGS1型熔石英玻璃。

[0071] 实施例1

[0072] 实施例1提供的熔石英表面处理的装置的结构示意图如图2所示。其中，1为壳体，2为等离子体发生单元，3为样品台，4为隔离单元，5为待处理的熔石英，6为防护膜，7为隔离罩，8为气体储存腔体，9为通气管路，10为射频线圈。

[0073] 所述壳体(1)具有反应腔，内壁的材质为铝。所述壳体(1)顶部中心位置设置有等离子体发生单元(2)，所述等离子发生单元(2)包括气体储存腔体(8)、通气管路(9)和射频线圈(10)。所述气体储存腔体(8)设置在壳体(1)顶部中心位置，与所述壳体(1)直接相通，所述通气管路(9)与所述气体储存腔体(8)相连通，所述射频线圈(10)围绕在所述的气体储存腔体周围。所述壳体(1)底部中心位置设置有样品台(3)，材质为阳极氧化铝，所述样品台(3)与等离子体发生单元(2)相对应。所述样品台(3)中心位置设置有隔离单元(4)，所述隔离单元(4)包括防护膜(6)和隔离罩(7)。所述防护膜(6)为厚度为55μm的聚酰亚胺膜，平铺在所述样品台(3)和待处理熔石英(5)之间；所述隔离罩(7)为厚度为5mm的熔石英玻璃罩，放置在防护膜(6)上待处理熔石英(5)周围，所述隔离罩(7)为没有顶面和底面的筒状结构，如图3所示，图3为本发明实施例1提供的熔石英表面处理的装置隔离罩的俯视图。

[0074] 采用上述实施例1提供的熔石英表面处理的装置进行熔石英的表面处理，具体步骤为：

[0075] (1)将待处理的熔石英用丙酮超声浸泡30min，再用80℃的去离子水冲洗5min，然后放入110℃烘箱烘烤30min，得到经过表面清洗的熔石英。

[0076] (2)将上述经过表面清洗的熔石英放置在实施例1提供的熔石英表面处理的装置样品台(3)中心位置的隔离单元(4)中，然后通过通气管路(9)将50sccmAr通入气体储存腔体(8)中，保持工作压强为0.2Pa，再设置射频线圈(10)的等离子体功率为780W，生成等离子体，然后在电场加速功率为150W、自偏电压为220V作用下，等离子体对熔石英进行物理轰击10min，完成第一次等离子体刻蚀。

[0077] (3)继续通过通气管路(9)将45sccmAr/5sccmCHF3通入气体储存腔体(8)中，保持工作压强为0.2Pa，再设置射频线圈(10)的等离子体功率为1000W，生成等离子体，然后在电场加速功率为150W、自偏电压为250V作用下，等离子体对熔石英进行物理轰击10min，完成第二次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英，去除熔石英的亚表面损伤层9μm。

[0078] 采用DI Innova型原子力显微镜对实施例1得到的经过表面处理后的熔石英的表面粗糙度进行检测，检测结果如图4所示。图4为本发明实施例1得到的经过表面处理后的熔石英表面原子力显微照片，由图4可知，本发明实施例1得到的经过表面处理后的熔石英的表面粗糙度为0.2nm。

[0079] 实施例2

[0080] 采用上述实施例1提供的熔石英表面处理的装置进行熔石英的表面处理，具体步骤为：

[0081] (1)将待处理的熔石英用体积比为2:1的浓硫酸和双氧水的混合溶液浸泡30min，再用80℃的去离子水冲洗5min，然后放入110℃烘箱烘烤30min，得到经过表面清洗的熔石英。

[0082] (2)将上述经过表面清洗的熔石英放置在实施例1提供的熔石英表面处理的装置样品台(3)中心位置的隔离单元(4)中，然后通过通气管路(9)将50sccmAr通入气体储存腔体(8)中，保持工作压强为0.2Pa，再设置射频线圈(10)的等离子体功率为780W，生成等离子体，然后在电场加速功率为150W、自偏电压为220V作用下，等离子体对熔石英进行物理轰击10min，完成第一次等离子体刻蚀。

[0083] (3)继续通过通气管路(9)将25sccmAr/25sccmCHF3通入气体储存腔体(8)中，保持工作压强为0.2Pa，再设置射频线圈(10)的等离子体功率为800W，生成等离子体，然后在电场加速功率为150W、自偏电压为250V作用下，等离子体对熔石英进行物理轰击10min，完成第二次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英，去除熔石英的亚表面损伤层3.92μm。

[0084] 对熔石英的表面粗糙度进行检测，检测结果表明，本发明实施例2得到的经过表面处理后的熔石英的表面粗糙度0.2nm。

[0085] 实施例3

[0086] 采用上述实施例1提供的熔石英表面处理的装置进行熔石英的表面处理，具体步骤为：

[0087] (1)将待处理的熔石英用丙酮超声浸泡30min，再用80℃的去离子水冲洗5min，然后放入110℃烘箱烘烤30min，得到经过表面清洗的熔石英。

[0088] (2)将上述经过表面清洗的熔石英放置在实施例1提供的熔石英表面处理的装置样品台(3)中心位置的隔离单元(4)中，然后通过通气管路(9)将50sccmAr通入气体储存腔体(8)中，保持工作压强为0.2Pa，再设置射频线圈(10)的等离子体功率为780W，生成等离子体，然后在电场加速功率为150W、自偏电压为220V作用下，等离子体对熔石英进行物理轰击10min，完成第一次等离子体刻蚀。

[0089] (3)继续通过通气管路(9)将35sccmAr/15sccmCHF3通入气体储存腔体(8)中，保持工作压强为0.2Pa，再设置射频线圈(10)的等离子体功率为800W，生成等离子体，然后在电场加速功率为150W、自偏电压为250V作用下，等离子体对熔石英进行物理轰击10min，完成第二次等离子体刻蚀，得到表面处理后的熔石英，去除熔石英的亚表面损伤层3.72μm。

[0090] 对熔石英的表面粗糙度进行检测，检测结果表明，本发明实施例3得到的经过表面处理后的熔石英的表面粗糙度0.2nm。

[0091] 对比例

[0092] 将实施例1提供的熔石英表面处理的装置中的隔离单元(4)移除，并以此装置对熔石英进行表面处理，具体步骤参照实施例2，得到表面处理后的熔石英，去除熔石英的亚表面损伤层3.92μm。

[0093] 采用ESCALAB 250型X射线光电子能谱仪对本发明实施例2中待处理的熔石英、实施例2中得到的经表面处理后的熔石英及对比例得到的经表面处理后的熔石英的表面进行XPS检测，检测结果如图5所示。图5为本发明实施例2中待处理的熔石英、实施例2中得到的经表面处理后的熔石英及对比例得到的经表面处理后的熔石英的表面的XPS谱图，其中，(a)实施例2中待处理的熔石英，(b)对比例得到的经表面处理后的熔石英，(c)实施例2中得到的经表面处理后的熔石英。由图5可知，本发明实施例2提供的熔石英表面处理的装置能够有效避免金属污染，从而使得到的经过表面处理的熔石英具有较好的表面粗糙度。

[0094] 采用FEI Sirion200型扫描电子显微镜对本发明实施例2中得到的经表面处理后的熔石英及对比例得到的经表面处理后的熔石英的表面进行扫描电镜分析，如图6所示。图6为本发明实施例2中得到的经表面处理后的熔石英及对比例得到的经表面处理后的熔石英的表面的扫描电镜照片，其中，(a)对比例得到的经表面处理后的熔石英，(b)实施例2中得到的经表面处理后的熔石英。由图6可知，本发明实施例2提供的熔石英表面处理的装置通过抑制金属污染，大幅度提高了表面处理后的熔石英表面质量，得到的表面处理后的熔石英表面辐射损伤少，保持光滑。

[0095] 为进一步比较实施例1～3得到的表面处理后的熔石英的区别，将实施例1～3得到的表面处理后的熔石英分别用浓度为40％的氢氟酸继续进行表面刻蚀，以放大在熔石英表面出现的缺陷，然后采用尼康OPTIPHOT-100型光学显微镜进行观察，如图7所述。图7为本发明实施例1～3得到的表面处理后的熔石英放大缺陷后的光学显微镜照片，其中，(a)为实施例2得到的表面处理后的熔石英，(b)为实施例3得到的表面处理后的熔石英，(c)为实施例1得到的表面处理后的熔石英。由图7可知，在进行等离子体刻蚀中，Ar气的含量对表面处理后的熔石英表面的光滑程度有影响，即对气体配比进行优化在一定程度上对去除熔石英亚表面损伤同时不破坏熔石英表面光滑程度有帮助。

[0096] 所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。