本公开的技术利用解离的氟(120)以及氢和氧二者之一或二者(122)辅助使用离子溅射沉积的具有低光学耗损的金属-氟化物薄膜的沉积。所述解离的氟以及氢和氧二者之一或二者都注射进入其中发生所述溅射沉积操作的外壳(116)。所述解离的氟以及氢和氧二者之一或二者辅助从靶(104)溅射金属-氟化物材料和/或将所述溅射的金属-氟化物材料(110)沉积于一种或多种基材(106)上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本公开的技术利用解离的氟(120)以及氢和氧二者之一或二者(122)辅助使用离子溅射沉积的具有低光学耗损的金属-氟化物薄膜的沉积。所述解离的氟以及氢和氧二者之一或二者都注射进入其中发生所述溅射沉积操作的外壳(116)。所述解离的氟以及氢和氧二者之一或二者辅助从靶(104)溅射金属-氟化物材料和/或将所述溅射的金属-氟化物材料(110)沉积于一种或多种基材(106)上。【专利说明】氟基光学薄膜的离子束沉积相关申请的引用本申请要求标题名称为“氟基光学薄膜的离子束沉积”并且于2011年11月11日提交的美国临时专利申请号61/558，853的优先权权益，该申请出于其公开或教导的全部内容专门结合于本文中作为参考。本申请涉及标题名称为“氟基光学薄膜的离子束沉积”并且于2012年11月12日提交的国际专利申请号13/674，709，它也出于其公开或教导的全部内容专门结合于本文中作为参考。
本专利技术总体上涉及离子束溅射的方法和系统以及使用所公开的方法和系统获得的溅射涂层。
技术介绍
氟基光学薄膜(例如，MgF2、LaF3、AlF3、HfF4、GdF3、YF3和LiF3)用于制造光学涂层，例如，紫外(UV)和真空紫外(VUV)抗反射(AR)涂层。这些AR涂层可以通过将具有交替高折射率和低折射率 的薄膜材料层沉积于光学基材上而进行生产。通常，所述光学膜层是由电子束(e-束)蒸发或离子束辅助沉积(IBAD)蒸发而进行沉积的。然而，在其他实施方式中，所述光学薄膜层可以利用溅射沉积，如离子束溅射或双离子束溅射或磁控溅射沉积进行沉积。通常情况下，氟基光学薄膜由本体样品或氟基化合物的靶蒸发或溅射。然而，当使用溅射沉积来沉积氟基光学薄膜时，相比于使用电子束蒸发，在所述沉积的膜化学计量中可能存在氟浓度不足。因此，e-束蒸发已经成为沉积氟基光学薄膜的优选方法。然而，在所沉积的薄膜化学计量中具有足够的氟浓度的情况下，利用溅射淀积而不是e-束蒸发可能是合乎需要的。当相比于e-束蒸发，用离子束溅射沉积产生的薄膜可以具有更高程度的材料堆积密度，更低的形态粒度和更高的表面平滑度。因此，通过离子束溅射沉积的薄膜的光学性能可能表现出比通过e-束蒸发方法产生的薄膜更少的光学损耗。另外，通过离子束溅射沉积生产的更致密光学薄膜可能是更加环境稳定的，并在光学应用中具有更高的耐久性。
技术实现思路
本文中描述和要求授权的实施方式通过提供包括在解离的氟以及氢和氧至少之一存在下将离子溅射的金属-氟化物涂层沉积在基材上的方法而解决了上述问题。本文中描述和要求授权的实施方式通过在解离的氟以及氢和氧至少之一存在下提供离子溅射到基材上的金属-氟化物涂层而进一步解决了前述问题，其中所述离子金属-氟化物涂层具有小于10人RMS的表面粗糙度增加。本文中描述和要求保护的实施方式通过提供包括以下的离子溅射系统而更进一步解决了前述问题:过程气体(工艺气体，process gas)源，其将解离的氟以及氢和氧至少之一注入外壳；和在所述外壳内的基材，其接收溅射的金属-氟化物涂层。其他实施方式在本文中也进行描述和引述。【专利附图】【附图说明】图1图示说明氢/氧辅助的离子束溅射沉积系统的示例性方框图。图2图示说明氢/氧辅助的离子束溅射沉积系统的示例性实施方式。图3图示说明使用水辅助的离子束溅射沉积系统沉积于熔融石英基材上的AlF3单层薄膜的示例性光谱透射扫描。图4图示说明使用水辅助的离子束溅射沉积系统沉积于熔融石英基材上的LaF3单层薄膜的示例性光谱透射扫描。图5图示说明使用水辅助的离子束溅射沉积系统沉积于熔融石英基材两侧上的AlF3/LaF3AR薄膜的示例性光谱透射扫描。图6图示说明使用解离的氟以及氢和氧之一或二者用于辅助沉积氟基光学薄膜的示例性操作。【具体实施方式】在离子束溅射沉 积系统中，来自离子源的离子束以这种动能撞击靶从而将所希望材料的原子溅射离开所述靶形成羽流(Plume)，其能够随后将这些所希望材料的原子沉积于基材上。图1图示说明了氢/氧辅助的离子束溅射沉积系统100的示例性方框图。即使所述离子溅射系统100的实施方式作为离子束溅射沉积系统进行实施，本公开的技术也可以适用于用于生产氟基光学薄膜(例如，GdF3、MgF2, LaF3> A1F3、HfF4, YF3和LiF3)的其他类型的溅射沉积系统和/或e-束蒸发系统。例如，如本文提及的氟基光学薄膜包括金属-氟化物膜和金属-氧-氟化物膜。本公开的技术可以用于产生在紫外和真空紫外范围内低损耗的氟基光学薄膜。本公开的技术也可应用于在其他波长范围内提供低损耗特性的光学涂层。在图示的实施方式中，所述离子溅射系统100包括离子源102、靶组件104和外壳116内的基材组件106。所述离子源102产生靶向或指向所述靶组件104的离子束108。所述离子源102，例如，可以是DC型，射频(RF)型或微波型格栅化离子源。另外，离子溅射气体(通常为惰性气体如Ar、Kr或Xe)可以经由溅射气体源124提供于所述离子源102。具体而言，所述离子溅射气体注入到所述离子源102中，在其中它首先通过气体放电或等离子体而离子化。所述离子源102中的离子随后要通过一组离子束栅格光学系统在所述离子源102的输出下进行加速，从而形成所述离子束108。所述靶组件104能够以期望的方式旋转或移动，包括围绕其轴114旋转所述靶组件104或枢转所述靶组件104以倾斜所述靶组件104从而改变其相对于所述离子束108的角度。所述离子束108，一旦撞击所述靶组件104，就会从固定至所述靶组件104的一个或多个单独靶(未显示)产生材料的溅射羽流110。所述离子束108以这样的角度撞击所述靶组件104使得由靶组件104产生的溅射羽流110朝向所述基材组件106移动。在所述离子溅射系统100的一个实施方式中，当朝向所述基材组件106移动时所述溅射羽流110是发散的，并且可部分过量喷涂所述基材组件106。在另一个实施方式中，所述溅射羽流110可以制成更浓或更稀，使得其产生的材料沉积定向于所述基材组件106的特定区域上。所述基材组件106可以指单个较大基材或保持多个较小的单个基材(未显示)的子组件支架。在所述离子溅射系统100的一个示例性实施方式中，所述基材组件106附连到固定件112从而允许所述基材组件106按照所需模式旋转或移动，包括围绕其轴118旋转所述基材组件106或枢转所述固定件112，以倾斜所述基材组件106从而改变其相对于所述溅射羽流110的角度。所述基材可以基本上是平面的(例如，晶片和光学透镜或平板)，或是具有不同3D特征(例如，立方体(或小面的)光学晶体，曲面光学透镜，以及切削工具插入物)。另外，所述基材可以用机械模板或图案化的抗蚀剂层(例如，光致抗蚀剂)掩蔽以有助于辅助选择性图案化在所述基材表面区域上的沉积薄膜。所述外壳116是在其中所述离子沉积系统100运行的受控气态环境。在所述外壳116中使用真空或近真空，可以产生对所需紫外光学薄膜涂层应用具有过多吸收的氟基沉积膜。这种吸收，例如，相比于所溅射的全化学计量的金属-氟化物靶材料，可以有助于所述沉积薄膜中氟的化学计量量降低。所述沉积薄膜中氟不足的一个潜在的原因是，所述靶组件104表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括：在解离的氟以及氢和氧至少之一存在下将离子束溅射的金属‑氟化物涂层沉积于基材上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大出爱子，贾森·乔治，莱昂纳德·J·马奥尼，
申请(专利权)人：威科仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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