用于沉积深度变化的折射率膜的方法.pdf



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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202180059409.9(22)申请日 2021.07.08(30)优先权数据63/055,160 2020.07.22 US(85)PCT国际申请进入国家阶段日2023.01.19(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2021/040879 2021.07.08(87)PCT国际申请的公布数据WO2022/020101 EN 2022.01.27(71)申请人 应用材料公司地址 美国加利福尼亚州(72)发明人 安德鲁塞巴洛斯卢多维克戈代卡尔J阿姆斯特朗拉米胡拉尼(74)专利代理机构 北。
2、京律诚同业知识产权代理有限公司 11006专利代理师 徐金国赵静(51)Int.Cl.C23C 14/34(2006.01)(54)发明名称用于沉积深度变化的折射率膜的方法(57)摘要本公开内容的实施方式涉及光学装置膜和形成光学装置膜的方法。具体地,本文所描述的实施方式提供了一种具有恒定氧浓度、第一材料的第一浓度分布和第二材料的第二浓度分布的光学装置膜。本文所描述和提及的第一材料的第一折射率为约2.0或更大,并且第二材料的第二折射率为小于2.0。权利要求书3页 说明书9页 附图5页CN 116157547 A2023.05.23CN 116157547 A1.一种光学装置膜,包括:厚度,所述厚。
3、度被分成从实质上对应于所述厚度的0的第一表面至实质上对应于所述厚度的100的第二表面的区域范围,所述区域范围的每个区域具有区域厚度;在所述光学装置膜的所述区域范围的每个区域中的氧浓度或氮浓度;第一材料,所述第一材料的第一折射率为约2.0或更大,所述第一材料在整个所述区域范围内具有第一浓度分布;和第二材料,所述第二材料的第二折射率为小于2.0,所述第二材料在整个所述区域范围内具有第二浓度分布,所述第二浓度分布不同于所述第一浓度分布。2.如权利要求1所述的光学装置膜,其中所述区域厚度为所述厚度的约0.001至约50。3.如权利要求1所述的光学装置膜,其中所述第一材料包括钛(Ti)、钽(Ta)、锆(。
4、Zr)、铟(In)或铌(Nb)的氧化物或氮化物。4.如权利要求1所述的光学装置膜,其中所述第二材料包括硅(Si)、铝(Al)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(Pr)或镁(Mg)的氧化物或氮化物。5.如权利要求1所述的光学装置膜,其中所述氧浓度为约66.67原子百分比10。6.如权利要求1所述的光学装置膜,其中:所述区域范围的邻近所述第一表面的初始区域包括:最大浓度的所述第一材料;和0原子百分比的最小浓度的所述第二材料;并且所述区域范围的邻近所述第二表面的最终区域包括:0原子百分比的最小浓度的所述第一材料;和最大浓度的所述第二材料。7.如权利要求6所述的光学装置膜,其中:所述第。
5、一浓度分布具有紧接在前一区域上方设置的每个区域的第一浓度,所述第一浓度不大于所述前一区域的所述第一浓度;并且所述第二浓度分布具有紧接在所述前一区域上方设置的每个区域的第二浓度,所述第二浓度不小于所述前一区域的所述第二浓度。8.如权利要求6所述的光学装置膜,其中:所述第一浓度分布在所述区域范围的所述初始区域处具有所述最大浓度,所述第一浓度分布在所述区域范围的中点处具有所述最小浓度,所述第一浓度分布在所述区域范围的所述最终区域处具有所述最大浓度;并且所述第二浓度分布在所述区域范围的所述初始区域处具有所述最小浓度,所述第二浓度分布在所述区域范围的所述中点处具有所述最大浓度,所述第二浓度分布在所述区域。
6、范围的所述最终区域处具有所述最小浓度。9.如权利要求1所述的光学装置膜,其中:所述区域范围的邻近所述第一表面的初始区域包括:最大浓度的所述第二材料;和0原子百分比的最小浓度的所述第一材料;并且所述区域范围的邻近所述第二表面的最终区域包括:权利要求书1/3 页2CN 116157547 A20原子百分比的最小浓度的所述第二材料;和最大浓度的所述第一材料。10.如权利要求9所述的光学装置膜,其中:所述第一浓度分布具有紧接在前一区域上方设置的每个区域的第一浓度,所述第一浓度不小于所述前一区域的所述第一浓度;并且所述第二浓度分布具有紧接在所述前一区域上方设置的每个区域的第二浓度,所述第二浓度不大于所述。
7、前一区域的所述第二浓度。11.如权利要求9所述的光学装置膜,其中:所述第一浓度分布在所述区域范围的所述初始区域处具有所述最小浓度,所述第一浓度分布在所述区域范围的中点处具有所述最大浓度,所述第一浓度分布在所述区域范围的所述最终区域处具有所述最小浓度;并且所述第二浓度分布在所述区域范围的所述初始区域处具有所述最大浓度,所述第二浓度分布在所述区域范围的所述中点处具有所述最小浓度,所述第二浓度分布在所述区域范围的所述最终区域处具有所述最大浓度。12.如权利要求1所述的光学装置膜,其中所述光学装置膜包括设置在所述光学装置膜中的多个光学装置结构。13.如权利要求12所述的光学装置膜,其中所述多个光学装置。
8、结构相对于所述光学装置膜的所述第一表面倾斜。14.如权利要求12所述的光学装置膜,其中所述区域范围的每个区域之间的所述氧浓度或所述氮浓度的差值为10的原子百分比。15.一种方法,包括以下步骤:将光学装置基板设置在基板支撑件上,所述基板支撑件设置在腔室中,所述腔室包括:第一靶材,所述第一靶材设置在所述腔室中,所述第一靶材包括第一材料;和第二靶材,所述第二靶材设置在所述腔室中,所述第二靶材包括第二材料;和在所述光学装置基板上沉积光学装置膜,包括以下步骤:以第一浓度分布沉积所述第一材料,沉积所述第一材料的步骤包括以下步骤:将第一功率水平提供至所述第一靶材,其中所述第一材料的所述第一浓度分布是通过增加。
9、或降低提供至所述第一靶材的所述第一功率水平的至少一者来控制的;和以第二浓度分布沉积所述第二材料,沉积所述第二材料的步骤包括以下步骤:将第二功率水平提供至所述第二靶材,其中所述第二材料的所述第二浓度分布是通过增加或降低提供至所述第二靶材的所述第二功率水平的至少一者来控制的。16.如权利要求15所述的方法,其中所述第一材料包括钛(Ti)、钽(Ta)、锆(Zr)、铟(In)或铌(Nb)的氧化物或氮化物。17.如权利要求15所述的方法,其中所述第二材料包括硅(Si)、铝(A1)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(Pr)或镁(Mg)的氧化物或氮化物。18.一种方法,其包括以下步骤:将光学。
10、装置基板设置在基板支撑件上,所述基板支撑件设置在腔室中,所述腔室包括:第一靶材,所述第一靶材设置在所述腔室中,所述第一靶材包括第一材料;和气源,所述气源可操作以使包括第二材料的前驱物气体流动;和权利要求书2/3 页3CN 116157547 A3在所述光学装置基板上沉积光学装置膜,包括以下步骤:以第一浓度分布沉积所述第一材料,沉积所述第一材料的步骤包括以下步骤:将第一功率水平提供至所述第一靶材,其中所述第一材料的所述第一浓度分布是通过增加或降低提供至所述第一靶材的所述第一功率水平的至少一者来控制的;和以第二浓度分布沉积所述第二材料,沉积所述第二材料的步骤包括以下步骤:以一流率提供前驱物气体,其。
11、中所述第二材料的所述第二浓度分布是通过增加或降低所述前驱物气体的流率的至少一者来控制的。19.如权利要求18所述的方法,其中所述第二材料包括硅(Si)、铝(A1)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(Pr)或镁(Mg)的氧化物或氮化物。20.一种方法,包括以下步骤:将光学装置基板设置在腔室中;使包括第一材料的第一气体以第一流率流入所述腔室中,其中沉积的光学装置膜的所述第一材料的第一浓度分布是通过在所述第一气体流动期间增加或降低所述第一流率的至少一者来控制的;和使包括第二材料的第二气体以第二流率流入所述腔室中,其中所述沉积的光学装置膜的所述第二材料的第二浓度分布是通过在所述第二气体。
12、流动期间增加或降低所述第二流率的至少一者来控制的。权利要求书3/3 页4CN 116157547 A4用于沉积深度变化的折射率膜的方法技术领域0001本公开内容的实施方式涉及光学装置膜和形成光学装置膜的方法。背景技术0002光学装置,诸如波导、平坦光学装置、超颖表面(metasurface)、滤色器和抗反射涂层,被工程化为表现出高折射率和低吸收损耗性质。含金属氧化物的材料,例如二氧化钛(TiO2)具有高折射率和低吸收损耗,使得能够进行有效、大规模的光学装置制造。0003折射率渐变的光学装置膜用于控制膜表面或内部的光相互作用。在传统光学装置膜中,难以通过改变用于单一材料的沉积条件来在大范围内实现。
13、连续的折射率可调谐性,并且使用多种材料需要接近具有阶梯分布的连续分布。0004传统光学装置膜通常包括具有不同折射率性质的多个不同材料层,诸如阶变折射率波导。例如,光学膜是用沉积在光学装置基板的表面上的TiO2层形成,并且在TiO2上方形成了二氧化硅(SiO2)层,其中TiO2层的折射率为约2.4(n2.4)并且SiO2层的折射率为约1.5(n1.5)。TiO2层与SiO2层的折射率之间的差值为约0.9,此表示光穿过各层之间的突然偏移。该突然偏移的特征可为光学材料之间的不连续台阶,此降低了在不同层之间穿过的光的期望光学装置性质,诸如光反射率和光透射率。传统光学装置膜往往包括多于两种材料的多个不同。
14、层以减少层之间的折射率偏移,并因此改善层之间的期望光学特性。然而,这些传统光学装置膜的折射率是非连续的,并且在此类传统光学装置膜中可能存在光学像差。0005因此,本领域需要的是改进的光学装置膜和形成光学装置膜的方法。发明内容0006在一个实施方式中,提供了一种光学装置膜。光学装置膜包括分成从对应于厚度的0的第一表面至对应于厚度的100的第二表面的区域范围的厚度。区域范围中的每个区域都具有区域厚度。光学装置膜在区域范围的每个区域中具有氧浓度或氮浓度。光学装置膜亦包括具有约2.0或更大的第一折射率的第一材料和具有小于2.0的第二折射率的第二材料。第一材料在整个区域范围内具有第一浓度分布。第二材料在。
15、整个区域范围内具有第二浓度分布。第二浓度分布不同于第一浓度分布。0007在另一个实施方式中,提供了一种方法。所述方法包括将光学装置基板设置在基板支撑件上。基板支撑件设置在腔室中。所述腔室包括设置在腔室内的第一靶材和第二靶材。第一靶材包括第一材料,并且第二靶材包括第二材料。通过沉积具有第一浓度分布的第一材料以及沉积具有第二浓度分布的第二材料,在光学装置基板上沉积光学装置膜。沉积第一材料包括将第一功率水平提供至第一靶材。第一材料的第一浓度分布是通过增加或降低提供至第一靶材的第一功率水平的至少一者来控制的。沉积第二材料包括将第二功率水平提供至第二靶材。第二材料的第二浓度分布是通过增加或降低提供至第二。
16、靶材的第二功率水平的至少一者来控制的。说明书1/9 页5CN 116157547 A50008在另一个实施方式中,提供了一种方法。所述方法包括将光学装置基板设置在基板支撑件上。基板支撑件设置在腔室中。所述腔室包括第一靶材和气源。第一靶材包括第一材料。气源可操作以使包括第二材料的前驱物气体流动。通过沉积具有第一浓度分布的第一材料以及沉积具有第二浓度分布的第二材料,在光学装置基板上沉积光学装置膜。沉积第一材料包括将第一功率水平提供至第一靶材。第一材料的第一浓度分布是通过增加或降低提供至第一靶材的第一功率水平的至少一者来控制的。沉积第二材料包括以一流率提供前驱物气体。第二材料的第二浓度分布是通过增加。
17、或降低前驱物的流率的至少一者来控制的。0009在又一实施方式中,提供了一种方法。所述方法包括将光学装置基板设置在腔室中,使包括第一材料的第一气体以第一流率流入腔室中,以及使包括第二材料的第二气体以第二流率流入腔室中。沉积的光学装置膜的第一材料的第一浓度分布是通过在第一气体流动期间增加或降低第一流率的至少一者来控制的。沉积的光学装置膜的第二材料的第二浓度分布是通过在第二气体流动期间增加或降低第二流率的至少一者来控制的。附图说明0010为了能够详细理解本公开内容的上述特征,可以参考实施方式对以上简要概述的本公开内容进行更具体描述,一些实施方式在附图中示出。然而,应当注意的是,附图仅图示了示例性实施。
18、方式,并且因此不应被视为是对其范围的限制,并且可以允许其他同等有效的实施方式。0011图1是根据本文所描述的实施方式的光学装置膜的示意性剖视图。0012图2A和图2B是由光学装置膜形成的光学装置的示意性剖视图。0013图3是根据本文所描述的实施方式的物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)腔室的示意性剖视图。0014图4是根据本文所描述的实施方式的化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)腔室的示意性剖视图。0015图5至图7是根据本文所描述的实施方式的用于制造光学装置膜的方法的流程图。0016为了促进理解,在可能的情况下,使用。
19、相同的附图标记来表示附图中共用的相同元件。预期一个实施方式的元件和特征可以有益地并入其他实施方式中,而无需进一步叙述。具体实施方式0017本公开内容的实施方式涉及光学装置膜和形成光学装置膜的方法。具体地,本文所描述的实施方式提供了一种光学装置膜,所述光学装置膜具有氧浓度或氮浓度、第一材料的第一浓度分布、和第二材料的第二浓度分布。光学装置膜在整个膜厚度上包括第一浓度的第一材料和第二浓度的第二材料。本文所描述和提及的第一材料的第一折射率为约2.0或更大。本文所描述和提及的第二材料的第二折射率为小于2.0。第一材料包括但不限于钛(Ti)、钽(Ta)、锆(Zr)、铟(In)或铌(Nb)的氧化物或氮化物。
20、。第二材料包括但不限于硅(Si)、铝(Al)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(Pr)或镁(Mg)的氧化物或氮化物。0018图1是光学装置膜100的示意性剖视图。根据本文所描述的实施方式,光学装置膜说明书2/9 页6CN 116157547 A6100设置在光学装置基板101上。光学装置基板101是其上可形成光学装置的任何合适的光学装置基板。在一个实施方式中,光学装置基板101是含硅(Si)的光学装置基板。在一个实施方式中,光学装置基板101是基于氧化硅的玻璃或基于金属氧化物的玻璃。在一个实施方式中,光学装置基板101包括但不限于硅(Si)、氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO2。
21、)、熔融硅石、石英、碳化硅(SiC)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)、氧化镓(GaO)、金刚石、铌酸锂(LiNbO3)、氮化镓(GaN)、蓝宝石、氧化钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、或其组合。光学装置基板102可包括光学透明的钙钛矿材料。在另一个实施方式中,光学装置基板101是层状光学装置基板,例如粘合至硅载体的薄玻璃。层状光学装置基板可以是具有设置在基板(例如,用于光栅、波导、光电子器件、单片集成的CMOS光子装置、异质集成的CMOS光子装置的经图案化的光学装置膜)上的光学装置堆叠的基板。在又一实施方式中,光学装置基板101是包括多层粘合玻璃的层压。
22、基板。0019光学装置膜100具有第一表面102、第二表面110、和厚度106。光学装置膜100的厚度106被分成从对应于厚度106的0的第一表面102至对应于厚度106的100的第二表面110测量的区域范围105。在可以与本文所描述的其他实施方式结合的一个实施方式中,厚度106在光学装置膜100的整个区域范围105内具有恒定或实质上恒定的氧或氮浓度。在一个实施方式中,区域范围105的每个区域104之间的氧或氮浓度差值是10的原子百分比(例如,5)。在一个实施方式中,具有第一材料TiO2和第二材料SiO2的光学装置膜100的氧浓度为约66.67原子百分比10。每个区域104的区域厚度为厚度10。
23、6的约0.001至约50。每个区域104包括第一浓度的第一材料和第二浓度的第二材料。本文所描述和提及的第一材料的第一折射率为约2.0或更大。本文所描述和提及的第二材料的第二折射率为小于2.0。第一材料和第二材料可以是含金属的材料或半导体材料。例如,第一材料包括但不限于钛(Ti)、钽(Ta)、锆(Zr)、铟(In)或铌(Nb)的氧化物或氮化物。例如,第二材料包括但不限于硅(Si)、铝(Al)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(Pr)或镁(Mg)的氧化物或氮化物。0020在沉积期间连续引入不同浓度的第一材料和第二材料将允许改变光学装置膜100的光学性质,亦即折射率。在一个实施方式中。
24、,每个区域104的区域厚度为厚度106的约0.001至约50。在厚度106的整个区域范围105中的第一材料的第一浓度具有第一浓度分布,并且在厚度106的整个区域范围105中的第二材料的第二浓度具有第二浓度分布。在一个实施方式中,第一浓度在区域范围105中邻近第一表面102的初始区域108处具有最大浓度,并且在区域范围105中邻近第二表面110的最终区域109处具有最小浓度。第二浓度在区域范围105的初始区域108处具有最小浓度,并且在该区域范围的最终区域109处具有最大浓度。在氧浓度(例如,第一材料TiO2和第二材料SiO2的氧浓度)为约66.67原子百分比10的实施方式中,最小浓度为约0原子。
25、百分比并且最大浓度为约33.3原子百分比。在该实施方式中,紧接在前一区域上方沉积的每个区域104的第一浓度不大于该前一区域的第一浓度,并且紧接在前一区域上方沉积的每个区域104的第二浓度不小于该前一区域的第二浓度。0021在另一个实施方式中,第一浓度在初始区域108处具有最小浓度,并且在最终区域109具有最大浓度。第二浓度在初始区域108处具有最大浓度,并且在最终区域109处具有最小浓度。在该实施方式中,紧接在前一区域上方沉积的每个区域104的第一浓度不小于该前一区域的第一浓度,并且紧接在前一区域上方沉积的每个区域104的第二浓度不大于该前说明书3/9 页7CN 116157547 A7一区域。
26、的第二浓度。0022在另一个实施方式中,第一浓度分布和第二浓度分布具有正弦曲线分布。在第一浓度分布及第二浓度分布具有正弦曲线分布的一个实施方式中,第一浓度在初始区域108处具有最大浓度,该最大浓度在区域范围105的中点处降低至最小浓度并且在最终区域109处增加至最大浓度。第二浓度在初始区域108处具有最小浓度,该最小浓度在区域范围105的中点处增加至最大浓度并且在最终区域109处降低至最小浓度。在第一浓度分布和第二浓度分布具有正弦曲线分布的另一个实施方式中,第一浓度在初始区域108处具有最小浓度,该最小浓度在区域范围105的中点处增加至最大浓度并且在最终区域109处降低至最小浓度。第二浓度在初。
27、始区域108处具有最大浓度,该最大浓度在区域范围105的中点处降低至最小浓度并且在最终区域109处增加至最大浓度。0023在又一实施方式中,光学装置膜100的第一材料的第一浓度分布和第二材料的第二浓度分布由方法500、600、700的实施方式控制,使得可以获得任何分布。在本文所描述的形成光学装置膜100的方法500的实施方式中,第一浓度和第二浓度可通过增加或降低提供至第一材料的第一靶材的第一功率水平或者增加或降低提供至第二材料的第二靶材的第二功率水平的至少一者来控制。在本文所描述的形成光学装置膜100的方法600的实施方式中,第一浓度和第二浓度可以通过增加或降低提供至第一材料的第一靶材的第一功。
28、率水平以及增加或降低包括第二材料的前驱物气体的流率的至少一者来控制。在本文所描述的形成光学装置膜100的方法700的实施方式中,第一浓度和第二浓度可以通过增加或降低包括第一材料的第一气体的第一流率以及增加或降低包括第二材料的第二气体的第二流率的至少一者来控制。因此,具有氧或氮浓度的光学装置膜100可包括第一材料和第二材料的任何期望分布。0024由第一材料和第二材料形成的本文所描述的方法500、600、700的光学装置膜100可包括钛(Ti)、钽(Ta)、锆(Zr)、铟(In)或铌(Nb)的氧化物或氮化物之一或多者,以及硅(Si)、铝(Al)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(P。
29、r)或镁(Mg)的氧化物或氮化物之一或多者。0025图2A和图2B是由光学装置膜100形成的光学装置200a、200b的示意性剖视图。光学装置200a、200b包括设置在光学装置基板101上的光学装置结构202a、202b。光学装置结构202a、202b包括对应于光学装置结构202a、202b的宽度203的亚微米临界尺寸,例如纳米大小的尺寸。光学装置结构202a可以是二元结构,其中光学装置结构202a的顶表面224平行于光学装置基板101的表面102。第一侧壁225和第二侧壁226平行于第三侧壁227和第四侧壁228。侧壁225、226、227和228垂直于光学装置基板101的主轴定向。光学装。
30、置结构202b可以是成角度的结构,其中侧壁225、226、227和228相对于光学装置基板101的表面102倾斜。光学装置200a、200b由光学装置膜100形成,该光学装置膜在光学装置膜100的整个厚度106中具有第一材料的第一浓度分布、第二材料的第二浓度分布以及氧或氮浓度。0026图3是PVD腔室300的示意性剖视图。PVD腔室300可用于本文所描述的方法500和600。应当理解的是,下面描述的PVD腔室300是示例性的PVD腔室,并且其他PVD腔室,包括来自其他制造商的PVD腔室,可以与本公开内容的各方面一起使用或经修改以实现本公开内容的各方面。0027PVD腔室300包括多个阴极302。
31、、303,所述多个阴极具有对应的多个靶材(至少一个说明书4/9 页8CN 116157547 A8第一靶材304和至少一个第二靶材306),该多个靶材附接至腔室主体310(例如,经由腔室主体适配器308)。第一靶材304包括至少一种本文所描述的第一材料,并且第二靶材306包括至少一种本文所描述的第二材料。每个阴极(例如,第一靶材304和第二靶材306)可耦合至DC电源312或RF电源314和匹配网络316。0028PVD腔室300被配置为包括基板支撑件332,该基板支撑件具有支撑表面334以支撑光学装置基板101。PVD腔室300包括开口350(例如,狭缝阀),终端受动器(end effect。
32、or)(未示出)穿过该开口350延伸以将光学装置基板101放置在升降销(未示出)上以用于将光学装置基板101降低至支撑表面334上。0029PVD腔室300包括溅射气源361,该溅射气源可操作以将溅射气体,诸如氩气(Ar)供应至处理容积305。气流控制器362设置在溅射气源361与处理容积305之间以控制溅射气体从溅射气源361至处理容积305的流动。PVD腔室300包括反应气源363,该反应性气源可操作以将反应性气体,诸如含氧气体或含氮气体供应至处理容积305。气流控制器364设置在反应气源363与处理容积305之间以控制反应气体从反应气源363至处理容积305的流动。PVD腔室300可包括。
33、前驱物气源370,该前驱物气源可操作以将前驱物气体供应至处理容积305。气流控制器371设置在前驱物气源370与处理容积305之间以控制前驱物气体从前驱物气源370至处理容积305的流动。0030在图3所示的实施方式中,基板支撑件332包括RF偏置电源338,该RF偏置电源经由匹配网络342耦合至设置在基板支撑件332中的偏置电极340。基板支撑件332包括将光学装置基板101保持在基板支撑件332的支撑表面334上的机构(未示出),诸如静电卡盘、真空卡盘、基板固定夹(substrate retaining clamp)或类似者。基板支撑件332包括设置在基板支撑件332中的冷却导管365,其。
34、中冷却导管365可控地将基板支撑件332和位于基板支撑件上的光学装置基板101冷却至预定温度,例如介于约20至300之间。冷却导管365耦接至冷却流体源368以提供冷却流体(未示出)。基板支撑件332亦包括嵌入在基板支撑件中的加热器367。设置在基板支撑件332中的加热器367(诸如电阻元件)耦接至任选的加热器电源366,并且可控地将基板支撑件332和位于基板支撑件上的光学装置基板101加热至预定温度,例如介于约20至300之间。0031尽管图3描绘了一个第一靶材304和一个第二靶材306,但是PVD腔室300可包括一个或更多个第一靶材304和/或一个或更多个第二靶材306。例如,选自第一靶材。
35、304或第二靶材306的至少一者的35个靶材可被包括在PVD腔室300中。每个第一靶材304可操作以沉积不同的材料。例如,35个第二靶材306可被包括在PVD腔室中。每个光学装置材料靶材306可操作以沉积不同的材料。在具有一个或更多个第一靶材304和一个或更多个第二靶材306的实施方式中,每个第一靶材304可操作以沉积不同的第一材料并且/或者每个第二靶材306可操作以沉积不同的第二材料。0032图4是可用于本文所描述的方法700的CVD腔室400的示意性剖视图。应当理解的是,本文所描述的CVD腔室400是示例性的CVD腔室,并且其他CVD腔室,包括来自其他制造商的CVD腔室,可以与本公开内容的。
36、各方面一起使用或经修改以实现本公开内容的各方面。0033CVD腔室400具有腔室主体402,该腔室主体包括处理容积404,该处理容积中设置有基板支撑件406以在基板支撑件上支撑光学装置基板101。基板支撑件406包括加热/冷却导管410和将光学装置基板101保持在基板支撑件406的支撑表面407上的机构,诸如静电卡说明书5/9 页9CN 116157547 A9盘、真空卡盘、基板固定夹或类似者。基板支撑件406通过连接至升降系统(未示出)的杆408耦接至并且可移动地设置在处理容积404中,该升降系统在升高的处理位置与降低的位置之间移动基板支撑件406,此促进了光学装置基板101穿过开口412至。
37、CVD腔室400和从CVD腔室400穿过开口412的传送。0034CVD腔室400包括设置在第一气源416A与腔室主体402之间的流动控制器418A,以控制第一材料的第一工艺气体从第一气源416A至喷头414的第一流率。CVD腔室400包括设置在第二气源416B与腔室主体402之间的流动控制器418B,以控制第二材料的第二工艺气体从第二气源416B至喷头414的第二流率。喷头414通过RF馈送424连接至RF电源422以在处理容积404中从第一工艺气体和/或第二工艺气体产生等离子体。RF电源422将RF能量提供至喷头414以促进在喷头414与基板支撑件406之间产生等离子体。真空泵420耦接至。
38、腔室主体402以控制处理容积404内的压力。控制器428耦接至CVD腔室400,并且被配置为在处理期间控制CVD腔室400的各方面。0035尽管图4描绘了第一气源416A和第二气源416B,但是CVD腔室400可包括一个或更多个第一气源416A和/或一个或更多个第二气源416B。例如,选自第一气源416A或第二气源416B的至少一者的35个气源可被包括在CVD腔室400中。在具有一个或更多个第一气源416A和一个或更多个第二气源416B的实施方式中,每个第一气源416A可操作以沉积不同的第一材料并且/或者每个第二气源416B可操作以沉积不同的第二材料。0036图5是形成光学装置膜100的方法5。
39、00的流程图。光学装置膜100可以在后续工艺中用于形成装置200a、200b。为了便于解释,将参照图3的PVD腔室300来描述图5。然而,应当注意的是,除了图3的PVD腔室300之外的PVD腔室亦可与方法500结合利用。0037在操作501处,将光学装置基板101设置在PVD腔室300中的基板支撑件上。在操作502处,沉积光学装置膜100的区域范围105的初始区域108。将具有第一材料的第一靶材304设置为第一功率水平,并且将具有第二材料的第二靶材306设置为第二功率水平。在一个实施方式中,第一靶材304的第一材料和/或第二靶材306的第二材料包括含氧材料或含氮材料。本文所描述和提及的第一材料。
40、的第一折射率为约2.0或更大。本文所描述和提及的第二材料的第二折射率为小于2.0。第一材料包括但不限于钛(Ti)、钽(Ta)、锆(Zr)、铟(In)或铌(Nb)的氧化物或氮化物。第二材料包括但不限于硅(Si)、铝(Al)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(Pr)或镁(Mg)的氧化物或氮化物。在另一个实施方式中,将含氧气体或含氮气体供应至处理容积305。在该实施方式中,沉积的第一材料和第二材料与含氧气体或含氮气体反应以形成光学装置膜100的初始区域108。在另一个实施方式中,将光学装置基板101保持在介于20与300之间的预定温度。0038在一个实施方式中,通过将处于第一功率水平。
41、上限的第一功率水平施加至第一靶材304,第一材料的第一浓度在区域范围105的初始区域108中具有最大浓度。在方法500期间,将对应于最高功率水平的第一功率水平上限供应至第一靶材304。在该实施方式中,在未将第二功率水平施加至第二靶材306或将处于第二功率水平下限的第二功率水平施加至该第二靶材的情况下,第二材料的第二浓度在初始区域108处具有最小浓度。在方法500期间,将对应于最低功率水平的第二功率水平下限供应至第二靶材306。在另一个实施方式中,通过不将第一功率水平施加至第一靶材304或将处于第一功率水平下限的第一功率水平施加至该第一靶材,第一材料的第一浓度在区域范围105的初始区域108中具。
42、有最小浓说明书6/9 页10CN 116157547 A10度。在方法500期间,将对应于最低功率水平的第一功率水平下限供应至第一靶材304。在该实施方式中,通过将处于第二功率水平上限的第二功率水平施加至第二靶材306,第二材料的第二浓度在初始区域108处具有最大浓度。在方法500期间,将对应于最高功率水平的第二功率水平上限供应至第二靶材306。在又一实施方式中,第一浓度和第二浓度可通过以在第一功率水平和第二功率水平的上限与下限之间的不同功率水平设置提供至第一材料的第一靶材304的第一功率水平以及设置提供至第二材料的第二靶材306的第二功率的至少一者来控制。0039在操作503处,沉积光学装置。
43、膜100的后续区域,直至沉积区域范围105的最终区域109。后续区域的沉积包括以不同功率水平设置提供至第一材料的第一靶材304的第一功率水平和设置提供至第二材料的第二靶材306的第二功率水平的至少一者,以形成光学装置膜100。光学装置膜100包括氧浓度或氮浓度、第一材料的第一浓度分布、和第二材料的第二浓度分布。在可以与本文所描述的其他实施方式结合的一个实施方式中,厚度106在光学装置膜100的整个区域范围105内具有恒定或实质上恒定的氧或氮浓度。0040图6是形成光学装置膜100的方法600的流程图。光学装置膜100可以在后续工艺中用于形成装置200a、200b。为了便于解释,将参照图3的PV。
44、D腔室300来描述图6。然而,应当注意的是,除了图3的PVD腔室300之外的PVD腔室亦可与方法600结合利用。0041在操作601处,将光学装置基板101设置在PVD腔室300中的基板支撑件上。在操作602处,沉积光学装置基板101的区域范围105的初始区域108。将具有第一材料的第一靶材304设置为第一功率水平,并且以一前驱物流率提供包括第二材料的前驱物气体。在一个实施方式中,第一靶材304的第一材料和/或第二材料的前驱物气体包括含氧材料或含氮材料。本文所描述和提及的第一材料的第一折射率为约2.0或更大。本文所描述和提及的第二材料的第二折射率为小于2.0。第一材料包括但不限于钛(Ti)、钽。
45、(Ta)、锆(Zr)、铟(In)或铌(Nb)的氧化物或氮化物。第二材料包括但不限于硅(Si)、铝(Al)、铪(Hf)、钪(Sc)、锡(Sn)、钇(Y)、镨(Pr)或镁(Mg)的氧化物或氮化物。在另一个实施方式中,将含氧气体供应至处理容积305。在另一个实施方式中,将含氧气体或含氮气体供应至处理容积305。在该实施方式中,沉积的第一材料和第二材料与含氧气体或含氮气体反应以形成光学装置膜100的初始区域108。在另一个实施方式中,将光学装置基板101保持在介于约20与300之间的预定温度。0042在一个实施方式中,通过将处于第一功率水平上限的第一功率水平施加至第一靶材304,第一材料的第一浓度在区。
46、域范围105的初始区域108中具有最大浓度。在方法600期间,将对应于最高功率水平的第一功率水平上限供应至第一靶材304。在该实施方式中,通过在方法600期间使前驱物气体不流动或使前驱物气体以最低流率流动,第二材料的第二浓度在初始区域108处具有最小浓度。在另一个实施方式中,通过不将第一功率水平施加至第一靶材304或将处于第一功率水平下限的第一功率水平施加至该第一靶材,第一材料的第一浓度在区域范围105的初始区域108中具有最小浓度。在方法600期间,将对应于最低功率水平的第一功率水平下限供应至第一靶材304。在该实施方式中,通过在方法600期间在方法500期间使前驱物气体以最高流率流动,第二。
47、材料的第二浓度在初始区域108处具有最大浓度。在又一实施方式中,第一浓度和第二浓度可通过在方法600期间改变提供至第一材料的第一靶材304的第一功率水平和改变前驱物气体的流率的至少一者来控制。说明书7/9 页11CN 116157547 A110043在操作603处,沉积光学装置膜100的后续区域,直至沉积区域范围105的最终区域109。后续区域的沉积包括增加或降低提供至第一材料的第一靶材的第一功率水平和增加或降低包括第二材料的前驱物气体的流率的至少一者,以形成具有氧浓度或氮浓度、第一材料的第一浓度分布、和第二材料的第二浓度分布的光学装置膜100。在可以与本文所描述的其他实施方式结合的一个实施。
48、方式中,厚度106在光学装置膜100的整个区域范围105内具有恒定或实质上恒定的氧或氮浓度。0044图7是形成光学装置膜100的方法700的流程图。光学装置膜100可以在后续工艺中用于形成装置200a、200b。为了便于解释,将参照图4的CVD腔室400描述图7。然而,应当注意的是,除了图4的CVD腔室400之外的CVD腔室亦可与方法700结合利用。0045在操作701处,将光学装置基板101设置在CVD腔室400中的基板支撑件上。在操作702处,沉积光学装置基板101的区域范围105的初始区域108。第一气体具有第一气体流率,并且第二气体具有第二气体流率。本文所描述和提及的第一气体的第一材料。
49、的第一折射率为约2.0或更大。本文所描述和提及的第二气体的第二材料的第二折射率为小于2.0。在一个实施方式中,第一靶材304的第一材料和/或第二材料的前驱物气体包括含氧材料或含氮材料。在一个实施方式中,将光学装置基板101保持在介于约20与300之间的预定温度。0046在一个实施方式中,通过在方法700期间使第一气体以最高流率流动,第一材料的第一浓度在区域范围105的初始区域108中具有最大浓度。在该实施方式中,通过在方法700期间使第二气体不流动或使第二气体以最低流率流动,第二材料的第二浓度在初始区域108处具有最小浓度。在另一实施方式中,通过在方法700期间使第一气体不流动或使第一气体以最。
50、低流率流动,第一材料的第一浓度在区域范围105的初始区域108中具有最小浓度。在该实施方式中,通过在方法700期间使第二气体以最高流率流动,第二材料的第二浓度在初始区域108处具有最大浓度。在又一实施方式中,第一浓度和第二浓度可通过在方法700期间改变第一气体流率和改变第二气体流率的至少一者来控制。0047在操作703处,沉积光学装置膜100的后续区域,直至沉积区域范围105的最终区域109。后续区域的沉积包括增加或降低包括第一材料的第一气体的第一流率和增加或降低包括第二材料的第二气体的第二流率的至少一者,以形成具有氧浓度或氮浓度、第一材料的第一浓度分布和第二材料的第二浓度分布的光学装置膜10。
- 内容关键字: 用于 沉积 深度 变化 折射率 方法
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