使用階梯形型面的掩膜來制造薄膜結構的系統和方法技術方案

一種用于制造沉積在底襯（１４）上的薄膜結構的系統和方法。該薄膜結構具有沿底襯（１４）半徑變化的不同的相應厚度。底襯（１４）圍繞旋轉軸線旋轉，并且被沉積材料的源指向旋轉底襯。具有階梯形型面的掩膜（２０）定位在旋轉的底襯（１４）和該源之間。該階梯形的掩膜（２０）選擇性地阻擋從該源發射出的材料，以防止其到達該底襯。該掩膜（２０）的型面的每一階梯部對應于薄膜結構的相應厚度中的一個厚度。薄膜結構的不同的相應厚度沿半徑變化，該半徑從旋轉底襯的旋轉軸線開始測量。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及用于進行薄膜沉積的新的系統和方法，并且涉及使用這種系統和方法制造的光學器件。
技術介紹
現在認為在例如離子束濺射、磁控管濺射、二極管濺射、熱蒸發、電子束蒸發、脈沖激光汽化、和陰極電弧汽化的氣相沉積系統中，從靶材料發出的原子或分子指向底襯，在該底襯上這些原子或分子凝結以便在該底襯上形成薄膜形式的材料。在使用濾光器的情況下，該濾光器使得使用者可在底襯上形成一具有單光頻特性的器件。有利的是，提供這樣一種系統，該系統使得使用者在底襯上同時沉積多個薄膜結構，每一結構具有不同的相應厚度，以便在底襯上同時形成一系列具有多光頻特性的濾光器。
技術實現思路
本專利技術涉及一種用于制造沉積在底襯上的薄膜結構的系統和方法。該薄膜結構具有沿底襯半徑變化的不同的相應厚度。底襯圍繞旋轉軸線旋轉，并且被沉積材料的源指向底襯。具有階梯形型面的掩膜定位在旋轉的底襯和該源之間。該階梯形的掩膜選擇性地阻擋從該源發射出的材料，以防止其到達該底襯。該掩膜的型面的每一階梯部對應于薄膜結構的相應厚度中的一個厚度。薄膜結構的不同的相應厚度沿半徑變化，該半徑從底襯的旋轉軸線開始測量。本專利技術還包括通過所披露的系統和方法從而形成的濾光器。附圖說明在此引入并作為本說明書的一部分的附圖示出了本專利技術的當前的優選實施例，并且與以上的概要描述和以下的詳細描述一起用于解釋本專利技術的特征。在附圖中圖1是依據本專利技術使用階梯形型面的掩膜來制造薄膜結構的系統的示意圖；圖2是使用階梯形掩膜以在底襯上形成具有不同厚度的沉積材料的帶的示意圖； 圖3是由圖2所示的晶片的一部分形成的濾光器的截面圖；圖4是圖1所示的系統的各個部件的另一示意圖；和圖5A-5J示出了依據本專利技術的用于制造濾光器和光多路復用器的各個實施例的幾種方法。具體實施例方式如圖1所示，用于制造薄膜結構的系統10設置在晶片14的底襯12上。在如圖2所示的一個實施例中，薄膜結構16a、16b、16c、16d首先以帶的形狀形成在底襯12上。每一個薄膜結構16a、16b、16c、16d由在底襯12上沉積(來自蒸氣源11)的材料而形成。在一個實施例中，每一薄膜結構(或帶)16a、16b、16c、16d由在底襯12上的不同厚度的沉積材料(或沉積厚度)形成。雖然本專利技術對于在底襯12上具有四個薄膜結構進行了描述，但是本領域的普通技術人員應當理解的是，本專利技術的教示可應用于通過以如下方式描述的簡單地改變掩膜20中的階梯數量可在底襯12上同時地制造其它數量的薄膜結構(每一薄膜結構具有不同的沉積厚度)。現參照圖1-4，每一薄膜結構(或帶)16a、16b、16c、16d的層的沉積厚度沿底襯12的半徑13變化。例如，在帶16a中的每一層的沉積厚度與在帶16b中的每一層的沉積厚度不同，在帶16b中的每一層的沉積厚度與在帶16c中的每一層的沉積厚度，在帶16c中的每一層的沉積厚度與在帶16d中的每一層的沉積厚度。因此，盡管在每一帶中的每一層的沉積厚度大致相同，但是帶與帶之間每一層的沉積厚度是變化的。在如圖2-3所示的實施例中，每一相鄰帶的每一層的沉積厚度隨著帶的直徑的擴大而減小。然而，本領域的普通技術人員應當理解的是，簡單地通過改變掩膜20的形狀，每一相鄰帶的每一層的沉積厚度可制成隨著帶的直徑的擴大而增加。系統10包括使底襯12圍繞旋轉軸線100旋轉的馬達17。在所示的實施例中，軸線100通常垂直于底襯12的沉積表面。系統10還包括被沉積材料15的蒸氣源11，該蒸氣源指向旋轉的底襯12。蒸氣源11產生蒸氣流21，該蒸氣流布置在接近底襯12處。來自蒸氣流21的材料15沉積在旋轉底襯12上。蒸氣源11可以是例如由高能離子濺射的負偏置的靶，高能離子導致材料從該靶發出。可使用在本領域公知的其它蒸氣源來實施本專利技術。在一個實施例中，蒸氣源11包括由發散射束離子源作用的靶，該離子源例如為霍爾電流離子源。在該實施例中，該離子源產生離子束，該離子束通常圍繞中心軸線被定向并發射出離子電流，該離子電流具有的強度依據以下等式在該整個離子束的范圍內變化離子電流＝J0cos(θ)，其中θ是中心軸線和在離子束內的離子電流的方向之間的角度，J0是沿中心軸線的電流密度。另一優選實施例包括該發散射束離子源以及負偏置靶，具有直流的或不同形式的直流脈沖的波形或射頻波形。系統10還包括具有階梯形型面的掩膜20。如圖2所示，型面的每一階梯部18a、18b、18c、18d對應于形成在底襯12上的相應帶16a、16b、16c、16d中的一個帶。如上所述，本領域的普通技術人員應當理解的是，在掩膜20上的階梯部的數量以及在晶片14上的各個帶的數量和厚度不限于所示的實施例。掩膜20定位在旋轉底襯12和蒸氣源11之間。掩膜20的遮擋部33用于選擇性地阻擋蒸氣流21中的材料到達并沉積在底襯12上。由掩膜20阻擋的材料的量取決于沿半徑13在任何給定位置處投射在底襯12上的掩膜20的遮擋部33的尺寸。在一個實施例中，階梯形掩膜20相對于旋轉底襯12固定并在薄膜沉積過程中不移動或不樞轉。系統10還包括至少一個致動器26，該致動器26改變設置在旋轉底襯12之上的第二掩膜30的遮擋部28。半徑13從旋轉底襯12的旋轉軸線100開始測量。系統10還包括至少一個光學檢測器22，該光學檢測器監測沿晶片14的半徑13設置的帶16a、16b、16c、16d的不同的相應厚度。光學檢測器22通過使用光來探測該帶16a、16b、16c、16d的不同厚度從而監測該厚度。過程控制器32連接到光學檢測器22和致動器26上。根據由光學檢測器22供給的沉積厚度數據，過程控制器32可沿底襯12的半徑13改變掩膜30的遮擋部28，以便當帶16a、16b、16c、16d形成在底襯12上時控制這些帶的厚度，或者當所需厚度達到時終止沉積過程。如圖4所示，系統10還包括設置在旋轉底襯12上的第三掩膜31的遮擋部35。過程控制器32沿底襯12的半徑13可選地改變掩膜31的遮擋部35，以便補償在特定帶16a、16b、16c、16d內的沉積厚度的不希望的變化。在一個實施例中，每一致動器26通過使對應的掩膜31、30圍繞樞轉點31a、30a樞轉從而改變相應遮擋部35、28。在另一實施例中，每一致動器26通過使相應掩膜31、30圍繞對應掩膜31、30的中心軸線31b、30b“傾斜”或旋轉從而改變相應遮擋部35、28。本領域的普通技術人員應當理解的是，每一遮擋部35、28可通過使用上述方法的組合形式來改變，或通過以例如沿底襯12的半徑(或平行于該半徑)的其它方式來移動掩膜31、30從而進行改變。盡管在所示的實施例中，底襯12是圓形形狀，但是應當理解，在本專利技術中可使用正方形或其它形狀的底襯12。在這種情況下，半徑13只是對應于在底襯12的表面的平面上的并且垂直于軸線100的直線。在圖1所示的實施例中，薄膜厚度監測器23連接到光學檢測器22和一個或多個激光器25上，每一激光器對應于一個光學檢測器22。在圖2所示的另一實施例中，激光器25是可轉動的激光器29。本領域的普通技術人員應當理解的是，過程控制器32和薄膜厚度監測器23的功能可組合成單個控制器。此外，可使用各種光源(例如發光二極管(LED)、氣源或者寬帶濾光器過濾的光，等等)來代替激光器2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于制造沉積在底襯上的薄膜結構的系統，其中該薄膜結構具有沿該底襯的半徑改變的不同的相應厚度，該系統包括：　　　　（ａ）旋轉底襯；　　　　（ｂ）指向該旋轉底襯的被沉積材料的源；和　　　　（ｃ）定位在該旋轉底襯和該源之間的掩膜，該掩膜具有階梯形的型面，該型面的每一階梯部對應于該相應厚度中的一個厚度；以及　　　　其中，該半徑從該旋轉底襯的旋轉軸線開始測量。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：DA巴爾德溫，TL海爾頓，
申請(專利權)人：四波公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]