專利名稱：用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜沉積，尤其涉及由混合物組成并具有預定折射率的層的濺射沉積。發(fā)明背景
濺射沉積是一種廣泛應用于沉積薄膜的技術(shù)。在典型濺射沉積系統(tǒng)中，靶陰極由電 源提供電壓，下文指陰極電壓。施加的陰極電壓在濺射沉積系統(tǒng)的真空室中將惰性氣體 部分電離，以產(chǎn)生等離子體。等離子體包括陽離子，該陽離子被吸引向帶負電的靶陰極 并朝向靶陰極被加速。當陽離子和靶陰極相撞，靶材料從靶陰極濺射出。濺射的靶材料 在基片上沉積為層。
為了擴大能夠沉積為層的材料的范圍，可以將例如氧氣和氮氣的反應氣體引入濺射 沉積系統(tǒng)的真空室中。這種反應'減射(reactive-sputtering)技術(shù)產(chǎn)生了由例如氧化物或 氮化物組成的層，該材料是由靶材料和反應氣體產(chǎn)生化學反應而得到的。
對于例如光學鍍膜和濾波器的許多應用，要求薄膜具有一個或多個預定折射率。例 如，抗反射膜的折射率盡可能的接近使界面處的反射達到最小的折射率值，這是有利的。 在另 一個例子中，Rugate陷波濾波器要求具有沿著濾波器厚度連續(xù)變化的多個折射率。 在這種應用中，所需的折射率通常介于常見的濺射技術(shù)所獲得的折射率之間。
當賊射單一把材料時，可采用以下的方法來沉積具有這種中間折射率的層。第一種 方法，可以通過調(diào)節(jié)陰極功率或基片溫度來改變微結(jié)構(gòu)，從而改變沉積層的折射率，如 授權(quán)給Demaray等的美國專利第6,506,289號和授權(quán)給Yoshikawa等的美國專利第 6,666,958號中所描述。第二種方法，可通過調(diào)節(jié)單一靶材料的成分(如通過摻雜)來改 變沉積的成分，從而改變沉積層的折射率，如授權(quán)給Demaray等的美國專利第6,506,289 號中所描述。第三種方法，當單一靶材料在反應氣體中賊射時，可以通過調(diào)節(jié)反應氣體 流率來改變沉積層的成分和折射率，如授權(quán)給Demaray等的美國專利第6,506,289號和 授權(quán)給Yoshikawa等的美國專利第6，666，958號中所描述。第四種方法，當單一靶材料 在混合反應氣體中賊射時，可以通過調(diào)節(jié)反應氣體的比率來改變沉積層的成分和折射 率，如授權(quán)給Kanazawa等的美國專利第6,217，719號、授權(quán)給Demaray等的美國專利 第6,506,289號和以Placido名義公開的世界專利申請第W01998/37254號中所描述。
作為選擇，可將具有不同成分的靶材料同時濺射，也就是共濺射(cosputtered)，來沉積由混合物組成的層。該沉積層的折射率是沉積層材料的復合折射率，其可以通過調(diào) 節(jié)沉積層材料的比率來改變。
在第一種共濺射技術(shù)中，所濺射的單一靶陰極包括多個區(qū)域，每個區(qū)域包含具有不 同成分的靶材料。在例如授權(quán)給Okumura等的美國專利第4,468,313號、授權(quán)給 Ramachandran等的美國專利第4,505,798號和授權(quán)給Dubs的美國專利第6,692,618中描 述了這種技術(shù)的各種變型。但是，在很多例子中，這種共濺射技術(shù)有它的缺點，包含多 種革巴材料的單 一靶陰極難于制造或根本不可能制造。
在第二種共濺射技術(shù)中，多個靶陰極被同時濺射，每個靶陰極包含具有不同成分的 耙材料。如授權(quán)給Humphries的美國專利第3,502,562 、授權(quán)給Wright等的美國專利第 4,252,626和授權(quán)給Takahashi的美國專利第6,800,183中描述了這種技術(shù)的各種變型。這 種共濺射技術(shù)可通過利用包含單一靶材料的傳統(tǒng)靶陰極來實現(xiàn)混合物組成的層的沉積。
當濺射多個靶陰極(每個靶陰極包含具有不同成分的靶材料)時，可通過分別改變 每個靶陰極的電壓來調(diào)節(jié)沉積層的成分和復合折射率，例如授^l給Lefebvre等的美國專 利第5,225,057號、Miyamura申請的美國專利申請第2004/0182701號和Laird與Belkind 發(fā)表的名稱為"Cosp加ered films of mixed Ti02/Si02"(混合Ti02/Si02共濺射薄膜，Journal of Vacuum Science and Technology A, 1992, Vol. 10, pp. 1908-1912)的文章中所描述。這種 方法的缺點是，要求濺射沉積系統(tǒng)的每個靶陰極和單獨的電源連接。 [10]當用一個交流(AC)電源濺射兩個靶電極(每個電極包含具有不同成分的靶材料) 時，可通過改變跨越靶電極施加的AC電壓來調(diào)節(jié)沉積層的復合折射率，如授權(quán)給Anzaki 等的美國專利第6,585,871號中所描述。但是，因為在這種方法中一次只濺射一個電極， 所以可沉積的層的比率相對低。[11]本發(fā)明的目的是，通過提供一種用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的簡 單方法和賊射沉積系統(tǒng)，來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。本發(fā)明的優(yōu)點是，用一個直流(DC) 電源操作多個靶陰極，每個靶陰極包含具有不同成分的靶材料。相比于常規(guī)采用多個電 源，采用單一DC電源大大簡化了系統(tǒng)。[12]本發(fā)明還認識到，不是通過單獨調(diào)節(jié)每個靶陰極的操作參數(shù)，而是通過調(diào)節(jié)多個靶 陰極的操作參數(shù)來控制沉積層的復合折射率。操作參數(shù)可以是陰極功率、陰極電壓或陰 極電流。作為選擇，操作參數(shù)可以是陰極架和基片的夾角或反應氣體的流率。發(fā)明內(nèi)容[13]因此，本發(fā)明涉及一種用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的濺射沉積系 統(tǒng)，其包括真空室；DC電源；真空室中的基片；真空室中的多個靶陰極，其中，每 個靶陰極包含具有不同成分的靶材料，其中，多個靶陰極僅由DC電源供電，以及其中， 所述多個靶陰極被配置的目的是將它們共濺射以在所述基片上沉積由混合物組成的 層；以及控制器，其被配置來調(diào)節(jié)所述多個靶陰極的操作參數(shù)，以使所述層具有所述預 定折射率。[14]本發(fā)明的另 一方面涉及在濺射沉積系統(tǒng)中沉積由混合物組成并具有預定折射率的 層的方法，包括提供真空室；提供DC電源；在所述真空室中提供基片；在所述真空 室中提供多個靶陰極，其中每個靶陰極含有不同成分的靶材料，以及其中，多個靶陰極 僅由直流電源供電；共濺射多個靶陰極以在所述基片上沉積由混合物組成的層；調(diào)節(jié)多 個靶陰極的操作參數(shù)，以使層具有預定折射率。[15]本發(fā)明的另一方面涉及沉積由混合物組成并具有復合折射率的層的濺射沉積系統(tǒng)， 包括真空室；DC電源；真空室中的基片；真空室中的多個靶陰極，其中每個靶陰極 包含具有不同成分的靶材料，其中，多個靶陰極僅由DC電源供電，以及其中，多個靶 陰極被配置的目的在于對其共賊射以在基片上沉積由混合物組成的層；控制器，其被 配置來調(diào)節(jié)多個靶陰極的操作參數(shù)，從而使層具有復合折射率。[16]本發(fā)明的另一方面涉及在濺射沉積系統(tǒng)中沉積由混合物組成并具有復合折射率的 層的方法，包括提供真空室；提供DC電源；在真空室中提供基片；在真空室中提供 多個輩巴陰極，其中每個靶陰極包含具有不同成分的靶材料，以及其中，多個靶陰極僅由 直流電源供電；共濺射多個粑陰極以在基片上沉積由混合物組成的層；調(diào)節(jié)多個靶陰極 的操作參數(shù)，以使層具有復合折射率。


[17]本發(fā)明將參考代表優(yōu)選實施例的附圖作更詳細的描述，其中[18]圖1示出了一種用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的濺射沉積系統(tǒng)；[19]圖2示出了一種用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的濺射沉積系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的方框圖；[20]圖3繪出了由Si02和Ta205混合物組成的沉積層的折射率相對于陰極功率的關(guān)系 圖；[21]圖4繪出了由Si02和Ta205混合物組成的沉積層的折射率相對于夾角的關(guān)系圖， 所述夾角是陰極架和基片之間的角度；[22]圖5繪出了由Si02和Ta205混合物組成的沉積層的折射率相對于氧氣流率的關(guān)系 圖；[23]圖6繪出了由Si02和Ta20s混合物組成的層的陰極功率相對于沉積時間的關(guān)系圖； [24]圖7示出了由Si02和丁3205混合物組成且具有兩個復合折射率的沉積層的透射光 譜圖，這兩個復合折射率沿層的厚度相互交替。
具體實施方式
[25]本發(fā)明提供一種用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的方法和濺射沉積 系統(tǒng)。參考圖1,濺射沉積系統(tǒng)100的一個優(yōu)選實施例包括，在真空室150中的基片130 和多個把陰極110和111,耙陰極110和111位于陰極架120上。多個靶陰極110和111 被連接到單個DC電源160上。供氣系統(tǒng)170將氣體傳送到真空室150中。 [26]粑陰極110和111中的每一個包含具有不同成分的靶材料。優(yōu)選的是，靶陰極110 和111中的每一個包含具有不同折射率的靶材料。優(yōu)選的是，靶陰極110和111中的每 一個在其一端表面具有導電靶材料。合適的耙材料包括金屬元素，例如鈦、鈮、鉭和 鋁；半導體元素，例如硅和鍺；合金，例如鈮/鉭；導電氧化物，例如(Ir^O^^SnO^ (銦 錫氧化物(ITO))、 TazOk和TiO&。[27]優(yōu)選的是，靶陰極110和111的側(cè)表面鍍有電絕緣材料，例如A1203 (氧化鋁)。在 Tilsch等申請的美國專利申請第2006/0049042中公開了這種優(yōu)選耙陰極的進一步細節(jié)， 此專利申請的所有人是本發(fā)明的受讓人并在此通過參考將其合并入本發(fā)明中。雖然所示 的實施例只包含兩個靶陰極110和111,其它實施例可以包括附加的靶陰極。 [28]在優(yōu)選實施例中，靶陰極110和111位于陰極架120上，陰極架120和基片130之 間的角度可以調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，可以通過轉(zhuǎn)動陰極架120來調(diào)節(jié)陰極架120和基片130之 間的角度。在所示的實施例中，兩個乾陰極110和111位于三角形陰極架120的兩側(cè)， 可以通過所加入的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器使三角形陰極架繞穿過三角形中心的軸旋轉(zhuǎn)到所期望的 角度，從而使兩個靶陰極110和111相對于基片130被精確定位。在此例中，將陰極架 120和基片130之間的角度定義為相對于如圖1所示的陰極架120的中心位置的陰極架 120的順時針角。在Tilsch等申請的美國專利申請第2006/0070877中公開了這種優(yōu)選陰 極架120的更多的細節(jié)，其所有權(quán)是本發(fā)明的受讓人并在此通過參考將其合并入本申請中，其它具體實施例可以包括具有替換設(shè)計的陰極架120。[29]本發(fā)明的一個重要特征是，多個靶陰極110和111僅由DC電源160供電。在電路 中，將多個靶陰極110和111并聯(lián)到DC電源160的負導線(lead ),陽極被連接到正導 線。因此，在忽略電纜損耗的情況下，DC電源160將同樣的陰極電壓同時施加于靶陰 極110和111中的每一個。[30]優(yōu)選的，通過陰極開關(guān)將多個耙陰極110和111連接到DC電源160。 DC電源160 的負導線在陰極開關(guān)的一側(cè)，而多個靶陰極110和111的導線在該陰極開關(guān)的另一側(cè)。 在導線之間的中繼開關(guān)可將靶陰極110和111連接到電源160。因此，可以通過對陰極 開關(guān)進行編程，來實現(xiàn)將靶陰極110和111以任何組合連接到電源160。作為選擇，多 個乾陰極110和111可以通過固定連接(firm connection)將其連接到DC電源上。 [31]可以通過控制DC電源來調(diào)節(jié)陰極功率、陰極電壓或陰極電流。在優(yōu)選實施例中， DC電源160是脈沖DC電源160,其通過周期性地提供短時間的小反向電壓來減少靶陰 極110和111上的電荷積聚，從而防止形成電弧。這種優(yōu)選DC電源160的一個例子是 Advanced Energy生產(chǎn)的Pinnacle Plus (品尼高力。)電源。[32]在優(yōu)選實施例中，真空室的壁150作為陽極。在另一個優(yōu)選實施例中，陽極以容器 的形式出現(xiàn)。在Ockenfuss等申請的美國專利申請第2006/0049041號中公開了這種優(yōu)選 的陽極，其所有權(quán)是本發(fā)明的受讓人并在此通過參考將其合并入本申請中。其它具體實 施例可以包括具有替換設(shè)計的陽極。[33]在優(yōu)選實施例中，濺射沉積系統(tǒng)100包括供氣系統(tǒng)170，其用一個或多個質(zhì)量流量 控制器將氣體或混合氣體提供給真空室150。通常，供氣系統(tǒng)170以大約200 seem的典 型流率供給真空室150惰性氣體(例如氬氣)。在一些例子中，供氣系統(tǒng)170也以大約 100 seem的典型流率將反應氣體(例如氧氣或氮氣)引入到真空室150。優(yōu)選的，可以通過控制供氣系統(tǒng)no來調(diào)節(jié)反應氣體的流率。在操作過程中，真空室中總壓力的典型值是大約1 x l(T4至5 x l(T4 Torn[34]通過將陰極電壓施加于多個靶陰極IIO和111來電離氣體或混合氣體，而產(chǎn)生等離 子體。等離子體的陽離子向靶陰極作加速運動，并濺射靶材料。濺射的靶材料，或濺射 的耙材料與反應氣體發(fā)生化學反應所得到的材料，在基片130上沉積為層。在真空室150 中，基片130優(yōu)選位于相對陰極架120的位置。雖然所示實施例僅包括一個基片130, 但其它實施例可以包括附加的基片。[35]在優(yōu)選實施例中，基片130被設(shè)置于基片架上，基片架被配置，使得所述基片架移動以將基片130均勾暴露于每個靶陰極110和111。優(yōu)選的，多個基片130被置于行星 式(planetary)基片架上。在Tilsch等申請的美國專利申請第2006/0070877中公開了 這種優(yōu)選基片架的更多的細節(jié)。其它具體實施例可以包括具有替換設(shè)計的基片架。例如， 在一些具體實施例中，可包含能夠被旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)陰極架120和基片130之間的角度的基 片架。[36]參考圖2,濺射沉積系統(tǒng)100包含控制系統(tǒng)200，而該控制系統(tǒng)200包括控制器280, 該控制器280優(yōu)選為可編程邏輯控制器(PLC)。在所示實施例中，DC電源160、陰極 架120和供氣系統(tǒng)170與控制器280連接?？刂破?80也可以與濺射沉積系統(tǒng)100的其 它機電系統(tǒng)連接。[37]控制器280被配置來調(diào)節(jié)多個靶陰極110和111的操作參數(shù)，以使基片130上的沉 積層有預定折射率。在一些具體實施例中，操作參數(shù)是陰極功率、陰極電壓或陰極電流。 在包括陰極架120的其它實施例中，操作參數(shù)是陰極架120和基片130之間的角度。在 包括供氣系統(tǒng)170的其它具體實施例中，操作參數(shù)是反應氣體流率。在一些例子中，可 以對這些操作參數(shù)中的 一個以上的參數(shù)進行調(diào)節(jié)來控制沉積層的復合折射率。 [38]優(yōu)選的，濺射沉積系統(tǒng)100包括橢偏儀(ellipsometer),其#_配置來測量沉積層的 實際折射率。在這種實施例中，控制器280被配置來調(diào)節(jié)操作參數(shù)，從而確保實際折射 率和預定折射率大致相等。[39]控制器280可以被配置來調(diào)節(jié)操作參數(shù)，使操作參數(shù)大致被調(diào)節(jié)為常量，這樣層具 有相似的成分和單一的預定折射率；或者使操作參數(shù)具有多個值，這樣層具有多種成分 并沿著層的厚度具有多個預定折射率。在一些例子中，控制器280被配置來調(diào)節(jié)操作參 數(shù)，使其具有多個有效連續(xù)值，這樣層具有多種成分和多個沿著層厚度連續(xù)變化的多個 預定折射率。[40]在優(yōu)選實施例中，控制系統(tǒng)200包括接口 290,該接口優(yōu)選為人機接口 (HMI), 用來將操作參數(shù)的參考值提供給控制器280。然后控制器指示DC電源160、陰極架120 或供氣系統(tǒng)170將操作參數(shù)調(diào)節(jié)為參考值。[41]優(yōu)選的，接口 290是配有圖形用戶界面程序的個人電腦。程序允許用戶將操作參數(shù) 的多個參考值逐個輸入或?qū)⑺鼈冏鳛橐粋€序列輸入。優(yōu)選的，程序也允許用戶控制濺射 沉積系統(tǒng)100的其它方面。例如，程序可以允許用戶設(shè)置濺射沉積系統(tǒng)100的其它機電 系統(tǒng)的操作參數(shù)，從而實現(xiàn)下面的操作監(jiān)控這些操作參數(shù)、對陰極開關(guān)進行編程以將 多個把陰極110和111連接到DC電源160,以及開啟或關(guān)閉DC電源160。這些命令可以手動輸入，也可以根據(jù)預定的序列自動執(zhí)行。[42]在一些例子中，根據(jù)折射率對操作參數(shù)的依賴關(guān)系，接口 290也可被配置來確定 為獲得預定折射率所需的操作參數(shù)的參考值。優(yōu)選的，個人電腦上的程序允許用戶輸入 一個預定折射率或一序列預定折射率，然后程序?qū)⑺鼈冝D(zhuǎn)變?yōu)椴僮鲄?shù)的一個參考值或 一序列參考值。[43]其它具體實施例可以包括具有可替代結(jié)構(gòu)的控制器200。例如，在一些具體實施例 中，可以將控制器280與接口 290集成到一起，作為控制器程序裝載到個人電腦上。 [44]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯而易見的是，濺射沉積系統(tǒng)100的其它實施例可以 對特定元件進行不同的配置并可以包括附加元件。[45]采用這種濺射沉積系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的方法可沉積由混合物組成并具有預定折射率 的層。[46]多個靶陰極IIO和111被共濺射而將混合物組成的層沉積到基片130上，其中，所 述多個靶陰極IIO和111中的每一個靶陰極包含不同成分的靶材料。優(yōu)選的，用戶通過 接口 290將命令傳送給控制器280來開始共濺射，然后控制器280打開電源160，該電 源160將相同的陰極電壓施加于靶陰極IIO和111。優(yōu)選的，基片130位于基片架上， 移動該基片架，使基片130均勻暴露于每個靶陰極IIO和111。[47]當真空室150中只有惰性氣體，基片130上的沉積層基本上由混合靶材料組成。除 惰性氣體外，當將反應氣體引入真空室150中，沉積層基本上由靶材料和反應氣體之間 發(fā)生化學反應所得到的混合物組成。例如，在氧氣作為反應氣體的情況下，當包含硅的 把陰極110和包含鉭的靶陰極111被共濺射時，沉積層基本上由Si02和Ta205的混合物 組成。[48]沉積層的折射率是沉積層中材料的復合折射率。因此，沉積層中源自靶材料的不同 物質(zhì)的相對含量，決定了沉積層的復合折射率。例如，Si02的折射率是大約1.48 (在 400 nrn)， Ta205的折射率是2.27 (在400 nm)，基本上由Si02和丁&205混合物組成的 沉積層的復合折射率介于這些值之間。[49]許多因素影響了靶陰極110和111上靶材料的濺射速率和源自靶材料的物質(zhì)在基片 130上的相關(guān)沉積速率，這些因素包括靶材料和等離子體的特性、以及多個靶陰極IIO 和111的操作參數(shù)。因此，可以通過調(diào)節(jié)多個靶陰極110和111的操作參數(shù)來控制沉積 層中源自每種靶材料的物質(zhì)的相對含量，并且從而控制沉積層的復合折射率。 [50]如上面所迷，合適的操作參數(shù)包括陰極功率、陰極電壓和陰極電流。當靶陰極IIO和111位于陰極架120上，操作參數(shù)可以是陰極架120和基片130之間的角度。當真空 室150中有反應氣體時，操作參數(shù)可以是反應氣體的流率。[51]在一些例子中，在沉積過程中操作參數(shù)基本上被調(diào)節(jié)為常數(shù)，以使沉積層具有相似 的成分并且單一的預定折射率。優(yōu)選的，用戶使用接口 290提供操作參數(shù)的參考值，接 口 290將該值傳送給控制器280。然后控制器280指示DC電源160、陰極架120或供 氣系統(tǒng)170將操作參數(shù)調(diào)節(jié)為參考值。[52]例如，根據(jù)實施例，陰極功率作為操作參數(shù)，在不同陰極功率設(shè)置下，氧氣作為反 應氣體，通過共濺射包含硅的靶陰極110和包含鉭的靶陰極111來沉積由Si02和Ta205 的混合物組成的層。如圖1所示，將陰極架保持在中心位置，將氧氣流率保持在110sccm。 圖3繪出了沉積層的折射率(在400nm)相對于陰極功率的關(guān)系圖。隨著陰極功率的增 力口， Ta205的沉積速度相對于Si02的沉積速度增加，并且沉積層的復合折射率增加。 [53]作為另一個例子，根據(jù)實施例，陰極架120和基片130之間的角度作為操作參數(shù)， 陰極架120和基片130之間具有多個不同的角度，如前述它們被定義為陰極架120相對 如圖1所示的居中位置的角度。氧氣是反應氣體，通過共濺射包含硅的靶陰極IIO和包 含鉭的輩巴陰極111來沉積由Si02和Ta205的混合物組成的層。將陰極功率設(shè)置為8 kW， 將氧氣流率保持在110 sccm。圖4繪出了沉積層的折射率(在400nm )相對于陰極架120 和基片130的夾角的關(guān)系圖。隨著陰極架120和基片130之間角度的增加，含鉭的耙陰 極lll相對基片130趨于水平方向，而包含硅的靶陰極IIO趨于垂直方向。因此，隨著 陰極架120和基片130之間角度的增大，Ta205的沉積速度相對于Si02的沉積速度增加， 并且沉積層的復合折射率增加。[54]作為另一個例子中，根據(jù)實施例，反應氣體流率作為操作參數(shù)，當氧氣作為反應氣 體，在不同氧氣流率下，通過共賊射包含硅的耙陰極110和包含鉭的把陰極111來沉積 由Si02和Ta20s的混合物組成的層。將陰極功率設(shè)置為8kW,將陰極架120保持在如 圖1所示的居中位置。圖5繪出了沉積層折射率(在400nm)相對于氧氣流率的關(guān)系圖。隨著氧氣流率的增加，Ta20s的沉積速度相對于Si02的沉積速度增加，并且沉積層的復 合折射率增加。[55]作為選擇，在沉積過程中，可以將操作參數(shù)調(diào)節(jié)為具有多個值，以使沉積層具有多 種成分并且具有沿其厚度的多個預定折射率。優(yōu)選的，用戶通過接口 290提供一序列參 考值，接口 2卯將這個序列傳送給控制器280?？刂破?80指示DC電源160、陰極架 120或供氣系統(tǒng)170將操:作參數(shù)調(diào)節(jié)為此序列參考值。[56]例如，根據(jù)一個實施例，陰極功率作為操作參數(shù)，氧氣作為反應氣體，同時陰極功 率在兩個設(shè)定值之間振蕩，通過共濺射包含硅的靶陰極110和包含鉭的靶陰極111來沉 積SiCh禾Q Ta20s的混合物組成的層。圖6繪出了陰極功率隨時間變化的圖。沉積層包 含兩種組合物，每種組合物由不同比率的Si02和Ta20s組成，這兩種組合物沿著沉積 層的厚度交替。因此，沉積層具有沿其厚度交替的兩種折射率。沉積層的透射光譜如圖 7所示，其可以作為陷波濾波器(notch filter)。[57]在一些例子中，可以將操作參數(shù)調(diào)節(jié)為具有多個有效連續(xù)值，從而沉積層具有多種 成分和沿其厚度連續(xù)變化的多個預定折射率。例如，根據(jù)此實施例可以制造皺波型陷波濾波器。[58]在優(yōu)選實施例中，如圖3-5中繪出了折射率對操作參數(shù)的依賴關(guān)系，因此可以根據(jù) 此依賴關(guān)系來調(diào)節(jié)操作參數(shù)，從而使沉積層具有預定折射率。優(yōu)選的，根據(jù)此依賴關(guān)系 來確定為獲得預定折射率或者預定折射率序列所需的操作參數(shù)的參考值或參考值序 列。[59]作為選擇，可以使用橢偏儀來監(jiān)控沉積層的折射率，并且可以通過控制環(huán)來確定操 作參數(shù)的參考值以獲得預定折射率。[60]當然，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以有很多其它實施例。
權(quán)利要求
1、一種用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的濺射沉積系統(tǒng)，包括真空室；直流DC電源；基片，其在所述真空室中；多個靶陰極，其在所述真空室中，其中，每個靶陰極包括具有不同成分的靶材料，其中，所述多個靶陰極僅由所述DC電源供電，以及其中，所述多個靶陰極被配置，以將它們共濺射從而在所述基片上沉積由混合物組成的層；以及控制器，其被配置來調(diào)節(jié)所述多個靶陰極的操作參數(shù)，以使所述層具有所述預定折射率。
2、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述每個靶陰極包含具有不同折射 率的靶材料。
3、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述DC電源被配置來將相同的陰 極電壓同時施加于每個靶陰極。
4、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述DC電源是脈沖DC電源。
5、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述基片被設(shè)置于基片架上，所述 基片架被配置，使得所述基片架移動以將所述基片均勻暴露于每個靶陰極。
6、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述操作參數(shù)是陰極功率、陰極電 壓或陰;組電流。
7、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述多個靶陰極被設(shè)置于陰極架上， 以及其中，所述操作參數(shù)是所述陰極架和所述基片的夾角。
8、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，還包括供氣系統(tǒng)，其被配置來將反應氣體 引入所述真空室，其中，所述操作參數(shù)是所述反應氣體的流率。
9、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，還包括供氣系統(tǒng)，其被配置來將反應氣體 引入所述真空室，其中，所述反應氣體是氧氣，以及其中，所述多個靶陰極由一個包含 鉭的乾陰極和一個包含硅的靶陰極所組成。
10、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置來將操作參數(shù)基 本上調(diào)節(jié)為常數(shù)，以使所述層具有相似的成分和單一的預定折射率。
11、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置來將操作參數(shù)調(diào) 節(jié)為具有多個值，以使所述層具有多種成分并沿所述層的厚度具有多個預定折射率。
12、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)還包括橢偏儀，所述橢偏儀被配置來測量所述層的實際折射率，其中，所述控制器被配置來調(diào)節(jié)所述操作參數(shù)，從而保證所述實際 折射率和所述預定折射率基本上相等。
13、 如權(quán)利要求1所述的濺射沉積系統(tǒng)，還包括接口，其將所述操作參數(shù)的參考值 提供給所述控制器，其中，所述控制器被配置來將所述操作參數(shù)調(diào)節(jié)為所述參考值。
14、 如權(quán)利要求13所述的賊射沉積系統(tǒng)，其中，所述接口被配置，以根據(jù)折射率 對所述操作參數(shù)的依賴關(guān)系，來確定所述操作參數(shù)的所述參考值。
15、 一種在賊射沉積系統(tǒng)中沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的方法，包括 提供真空室；提供DC電源； 在所述真空室中提供基片；在所述真空室中提供多個靶陰極，其中，每個靶陰極包括不同成分的靶材料，以及 其中，所述多個靶陰極僅由所述DC電源供電；共'減射所述多個把材料，以在所述基片上沉積由混合物組成的層；以及 調(diào)節(jié)所述多個靶陰極的操作參數(shù)，從而使所述層具有所述預定折射率。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過將相同的陰極電壓施加于每個靶陰極 來共濺射所述多個靶陰極。
17、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述基片位于基片架上，所述方法還包括 以下步驟移動所述基片架以將所述基片均勻暴露于每個靶陰極。
18、 如權(quán)利要求15所迷的方法，其中，所述操作參數(shù)是陰極功率、陰極電壓或陰 才及電流。
19、 如權(quán)利要求15所迷的方法，其中，所述多個靶陰極被設(shè)置于陰極架上，以及 其中，所述參數(shù)是所述陰極架和所述基片的夾角。
20、 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括將反應氣體引入所述真空室中，其中，所 述操作參數(shù)是所述反應氣體的流率。
21、 如權(quán)利要求15所迷的方法，還包括將反應氣體引入所述真空室中，其中，所 述反應氣體是氧氣，以及其中，所述多個靶陰極由一個包含鉭的靶陰極和一個包含硅的 靶陰極所組成。
22、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述操作參數(shù)基本上調(diào)節(jié)為常數(shù)，以使 所述層具有相似的成分和單一的預定折射率。
23、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述操作參數(shù)調(diào)節(jié)為具有多個值，以使所述層具有多種成分并且具有沿所述層的厚度的多個預定折射率。
24、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述操作參數(shù)調(diào)節(jié)為具有多個有效連續(xù) 值，以使所述層具有多種成分和多個預定折射率，所述多個預定折射率沿所述層的所述 厚度連續(xù)變化。
25、 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括，提供折射率對所述操作參數(shù)的依賴關(guān)系， 其中，根據(jù)所述依賴關(guān)系來調(diào)節(jié)操作參數(shù)，以使所述層具有所述預定折射率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于沉積由混合物組成并具有預定折射率的層的方法和濺射沉積系統(tǒng)。濺射沉積系統(tǒng)包括由單個DC電源供電的多個靶陰極，每個靶陰極包括具有不同成分的靶材料。多個靶陰極被共濺射以將混合物組成的層沉積在基片上。調(diào)節(jié)多個靶陰極的操作參數(shù)可以控制復合折射率。適合的操作參數(shù)包括陰極功率、陰極電壓、陰極電流、陰極架與基片的夾角，以及反應氣體流率。
文檔編號C23C14/34GK101265568SQ200810007789
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者約瑟夫·史密斯, 馬庫斯·K.·太爾西, 馬瑞斯·格瑞革涅斯 申請人:Jds尤尼弗思公司