本公開的技術利用解離的氟(120)以及氫和氧二者之一或二者(122)輔助使用離子濺射沉積的具有低光學耗損的金屬-氟化物薄膜的沉積。所述解離的氟以及氫和氧二者之一或二者都注射進入其中發(fā)生所述濺射沉積操作的外殼(116)。所述解離的氟以及氫和氧二者之一或二者輔助從靶(104)濺射金屬-氟化物材料和/或將所述濺射的金屬-氟化物材料(110)沉積于一種或多種基材(106)上。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本公開的技術利用解離的氟(120)以及氫和氧二者之一或二者(122)輔助使用離子濺射沉積的具有低光學耗損的金屬-氟化物薄膜的沉積。所述解離的氟以及氫和氧二者之一或二者都注射進入其中發(fā)生所述濺射沉積操作的外殼(116)。所述解離的氟以及氫和氧二者之一或二者輔助從靶(104)濺射金屬-氟化物材料和/或將所述濺射的金屬-氟化物材料(110)沉積于一種或多種基材(106)上。【專利說明】氟基光學薄膜的離子束沉積相關申請的引用本申請要求標題名稱為“氟基光學薄膜的離子束沉積”并且于2011年11月11日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/558，853的優(yōu)先權權益，該申請出于其公開或教導的全部內容專門結合于本文中作為參考。本申請涉及標題名稱為“氟基光學薄膜的離子束沉積”并且于2012年11月12日提交的國際專利申請?zhí)?3/674，709，它也出于其公開或教導的全部內容專門結合于本文中作為參考。
本專利技術總體上涉及離子束濺射的方法和系統(tǒng)以及使用所公開的方法和系統(tǒng)獲得的濺射涂層。
技術介紹
氟基光學薄膜(例如，MgF2、LaF3、AlF3、HfF4、GdF3、YF3和LiF3)用于制造光學涂層，例如，紫外(UV)和真空紫外(VUV)抗反射(AR)涂層。這些AR涂層可以通過將具有交替高折射率和低折射率 的薄膜材料層沉積于光學基材上而進行生產。通常，所述光學膜層是由電子束(e-束)蒸發(fā)或離子束輔助沉積(IBAD)蒸發(fā)而進行沉積的。然而，在其他實施方式中，所述光學薄膜層可以利用濺射沉積，如離子束濺射或雙離子束濺射或磁控濺射沉積進行沉積。通常情況下，氟基光學薄膜由本體樣品或氟基化合物的靶蒸發(fā)或濺射。然而，當使用濺射沉積來沉積氟基光學薄膜時，相比于使用電子束蒸發(fā)，在所述沉積的膜化學計量中可能存在氟濃度不足。因此，e-束蒸發(fā)已經成為沉積氟基光學薄膜的優(yōu)選方法。然而，在所沉積的薄膜化學計量中具有足夠的氟濃度的情況下，利用濺射淀積而不是e-束蒸發(fā)可能是合乎需要的。當相比于e-束蒸發(fā)，用離子束濺射沉積產生的薄膜可以具有更高程度的材料堆積密度，更低的形態(tài)粒度和更高的表面平滑度。因此，通過離子束濺射沉積的薄膜的光學性能可能表現(xiàn)出比通過e-束蒸發(fā)方法產生的薄膜更少的光學損耗。另外，通過離子束濺射沉積生產的更致密光學薄膜可能是更加環(huán)境穩(wěn)定的，并在光學應用中具有更高的耐久性。
技術實現(xiàn)思路
本文中描述和要求授權的實施方式通過提供包括在解離的氟以及氫和氧至少之一存在下將離子濺射的金屬-氟化物涂層沉積在基材上的方法而解決了上述問題。本文中描述和要求授權的實施方式通過在解離的氟以及氫和氧至少之一存在下提供離子濺射到基材上的金屬-氟化物涂層而進一步解決了前述問題，其中所述離子金屬-氟化物涂層具有小于10人RMS的表面粗糙度增加。本文中描述和要求保護的實施方式通過提供包括以下的離子濺射系統(tǒng)而更進一步解決了前述問題:過程氣體(工藝氣體，process gas)源，其將解離的氟以及氫和氧至少之一注入外殼；和在所述外殼內的基材，其接收濺射的金屬-氟化物涂層。其他實施方式在本文中也進行描述和引述。【專利附圖】【附圖說明】圖1圖示說明氫/氧輔助的離子束濺射沉積系統(tǒng)的示例性方框圖。圖2圖示說明氫/氧輔助的離子束濺射沉積系統(tǒng)的示例性實施方式。圖3圖示說明使用水輔助的離子束濺射沉積系統(tǒng)沉積于熔融石英基材上的AlF3單層薄膜的示例性光譜透射掃描。圖4圖示說明使用水輔助的離子束濺射沉積系統(tǒng)沉積于熔融石英基材上的LaF3單層薄膜的示例性光譜透射掃描。圖5圖示說明使用水輔助的離子束濺射沉積系統(tǒng)沉積于熔融石英基材兩側上的AlF3/LaF3AR薄膜的示例性光譜透射掃描。圖6圖示說明使用解離的氟以及氫和氧之一或二者用于輔助沉積氟基光學薄膜的示例性操作。【具體實施方式】在離子束濺射沉 積系統(tǒng)中，來自離子源的離子束以這種動能撞擊靶從而將所希望材料的原子濺射離開所述靶形成羽流(Plume)，其能夠隨后將這些所希望材料的原子沉積于基材上。圖1圖示說明了氫/氧輔助的離子束濺射沉積系統(tǒng)100的示例性方框圖。即使所述離子濺射系統(tǒng)100的實施方式作為離子束濺射沉積系統(tǒng)進行實施，本公開的技術也可以適用于用于生產氟基光學薄膜(例如，GdF3、MgF2, LaF3> A1F3、HfF4, YF3和LiF3)的其他類型的濺射沉積系統(tǒng)和/或e-束蒸發(fā)系統(tǒng)。例如，如本文提及的氟基光學薄膜包括金屬-氟化物膜和金屬-氧-氟化物膜。本公開的技術可以用于產生在紫外和真空紫外范圍內低損耗的氟基光學薄膜。本公開的技術也可應用于在其他波長范圍內提供低損耗特性的光學涂層。在圖示的實施方式中，所述離子濺射系統(tǒng)100包括離子源102、靶組件104和外殼116內的基材組件106。所述離子源102產生靶向或指向所述靶組件104的離子束108。所述離子源102，例如，可以是DC型，射頻(RF)型或微波型格柵化離子源。另外，離子濺射氣體(通常為惰性氣體如Ar、Kr或Xe)可以經由濺射氣體源124提供于所述離子源102。具體而言，所述離子濺射氣體注入到所述離子源102中，在其中它首先通過氣體放電或等離子體而離子化。所述離子源102中的離子隨后要通過一組離子束柵格光學系統(tǒng)在所述離子源102的輸出下進行加速，從而形成所述離子束108。所述靶組件104能夠以期望的方式旋轉或移動，包括圍繞其軸114旋轉所述靶組件104或樞轉所述靶組件104以傾斜所述靶組件104從而改變其相對于所述離子束108的角度。所述離子束108，一旦撞擊所述靶組件104，就會從固定至所述靶組件104的一個或多個單獨靶(未顯示)產生材料的濺射羽流110。所述離子束108以這樣的角度撞擊所述靶組件104使得由靶組件104產生的濺射羽流110朝向所述基材組件106移動。在所述離子濺射系統(tǒng)100的一個實施方式中，當朝向所述基材組件106移動時所述濺射羽流110是發(fā)散的，并且可部分過量噴涂所述基材組件106。在另一個實施方式中，所述濺射羽流110可以制成更濃或更稀，使得其產生的材料沉積定向于所述基材組件106的特定區(qū)域上。所述基材組件106可以指單個較大基材或保持多個較小的單個基材(未顯示)的子組件支架。在所述離子濺射系統(tǒng)100的一個示例性實施方式中，所述基材組件106附連到固定件112從而允許所述基材組件106按照所需模式旋轉或移動，包括圍繞其軸118旋轉所述基材組件106或樞轉所述固定件112，以傾斜所述基材組件106從而改變其相對于所述濺射羽流110的角度。所述基材可以基本上是平面的(例如，晶片和光學透鏡或平板)，或是具有不同3D特征(例如，立方體(或小面的)光學晶體，曲面光學透鏡，以及切削工具插入物)。另外，所述基材可以用機械模板或圖案化的抗蝕劑層(例如，光致抗蝕劑)掩蔽以有助于輔助選擇性圖案化在所述基材表面區(qū)域上的沉積薄膜。所述外殼116是在其中所述離子沉積系統(tǒng)100運行的受控氣態(tài)環(huán)境。在所述外殼116中使用真空或近真空，可以產生對所需紫外光學薄膜涂層應用具有過多吸收的氟基沉積膜。這種吸收，例如，相比于所濺射的全化學計量的金屬-氟化物靶材料，可以有助于所述沉積薄膜中氟的化學計量量降低。所述沉積薄膜中氟不足的一個潛在的原因是，所述靶組件104表面本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種方法，包括：在解離的氟以及氫和氧至少之一存在下將離子束濺射的金屬?氟化物涂層沉積于基材上。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：大出愛子，賈森·喬治，萊昂納德·J·馬奧尼，
申請(專利權)人：威科儀器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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