HU200035B - Method for secondary treatment of dielectric thin layers - Google Patents
Method for secondary treatment of dielectric thin layers Download PDFInfo
- Publication number
- HU200035B HU200035B HU459786A HU459786A HU200035B HU 200035 B HU200035 B HU 200035B HU 459786 A HU459786 A HU 459786A HU 459786 A HU459786 A HU 459786A HU 200035 B HU200035 B HU 200035B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- ions
- dose
- substrate
- thin films
- dielectric thin
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 229910009973 Ti2O3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims 1
- GQUJEMVIKWQAEH-UHFFFAOYSA-N titanium(III) oxide Chemical compound O=[Ti]O[Ti]=O GQUJEMVIKWQAEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- -1 T12O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
A találmány szerinti eljárás főként SiO, S1O2 és/vagy TÍ2O3 tartalmú vékonyrétegek, előnyösen üveghordozón való tapadásának és mechanikai szilárdságának megnövelésére, valamint optikai tulajdonságainak trimmelésére alkalmas. A hordozóra felvitt dielektrikum vékonyrétegeket targetként alkalmazzuk, és felületüket a vékonyréteg anyagára kémiailag közömbös, célszerűen 7-20 rendszámú elemek valamelyikének, elsősorban nitrogénnek, oxigénnek és argonnak 1,540-15 - 2-1O"15 J energiára felgyorsított ionjaival, 64012 - 340M ion/cm2 dózissal homogén módon, közvetlenül besugározzuk. HU 200035 B .4 leírás zsr-jedrlme: ' olda -1-The method according to the invention is particularly suitable for increasing the adhesion and mechanical strength of SiO2, S1O2 and / or T2O3 containing films, preferably on glass substrates, and for trimming optical properties. The dielectric thin films applied to the substrate are used as targets, and their surfaces are chemically inert to the thin film material, preferably from 7 to 15, especially nitrogen, oxygen and argon, with accelerated ions of 1.540-15 to 2-1 2- "" J, 64012 to 340M ion / cm 2. directly irradiated at a dose equal to the dose.
Description
A találmány tárgya eljárás dielektrikum vékonyrétegek utókezelésére, amelynek segítségével megnövelhető a vékony dielektromos rétegek (pl. SiO, S1O2, T12O3, stb.) tapadása a hordozón (pl. üvegen) és mechanikai szilárdsága, továbbá befolyásolhatók, trimmelhetök az optikai tulajdonságai. Ez a módszer igen előnyösen alkalmazható többek között az optikai dielektromos rétegek gyártásában, ahol is fontos követelmény a rétegek jó tapadása a hordozón, és mechanikai hatásokkal szemben tanúsított ellenállóképessége. Számos esetben nagyon hasznos lehet, ha az optikai tulajdonságait is tudjuk utólag, szabályozott módon az igényeknek megfelelően módosítani.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process for curing dielectric thin films, which increases the adhesion and mechanical strength of thin dielectric layers (e.g. SiO, S1O2, T12O3, etc.), and affects, trims, and optical properties. This method is very advantageous in the manufacture of, among other things, optical dielectric layers, where an important requirement is the good adhesion of the layers to the substrate and their resistance to mechanical stress. In many cases, it can be very useful to be able to modify its optical properties in a controlled manner as required.
Az optikai vékonyrétegeket általában üveg hordozóra viszik fel vákuumgözóléssel, katódporlasztással vagy egyéb más eljárással. A rétegek összetétele leggyakrabban SiO, SÍO2, illetve T12O3, ezeket gyakran több egymást követő lépésben, szendvicsszerű szerkezetet kialakítva viszik fel.Optical thin films are generally applied to a glass substrate by vacuum evaporation, cathode spraying, or other processes. The composition of the layers is most often SiO, SiO2 and T12O3, which are often applied in several successive steps to form a sandwich structure.
Az integrált optikában ismeretes olyan eljárás (GB 2 079 536 sz. szabadalmi leírás), amellyel nagy felbontású optikai rácsot hoznak létre implantálás segítségével. Az implantálást - egy többlépcsős technológia közbenső lépéseként - megfelelően kialakított maszkon keresztül végzik, tehát az ionnyaláb a besugárzott tárgy tulajdonságait inhomogén módon, helyról-helyre változva módosítja. Az ionnyaláb által kiváltott változások közül az anyag törésmutatójának csökkenését, illetve a besugárzott területeken a kémiai marással szemben megnövekedett érzékenységet használják ki.In integrated optics, there is known a method (GB 2,079,536) for creating a high resolution optical grid by implantation. Implantation, as an intermediate step in a multistep technology, is performed through a properly designed mask, so that the ion beam modifies the properties of the irradiated object in an inhomogeneous manner, varying from place to place. Among the changes caused by the ion beam are the reduction of the refractive index of the material and the increased sensitivity to chemical milling in the irradiated areas.
Ismeretes továbbá, hogy az integrált optikában a szilikonüvegek ionsugaras besugárzása igen hatékony lehet a törésmutató lokális megváltoztatáséra (P. D. Townsend, S. Velette: Ion Implantation /Treatise on Materials Science and Technology, Vol. 18/ ed. J.It is also known that ion beam irradiation of silicone glasses in integrated optics can be very effective in locally modifying the refractive index (P. D. Townsend, S. Velette, Ion Implantation / Treating on Materials Science and Technology, Vol. 18 / ed. J.
K. Hirvonen, New York: Academic). Különböző, az elektro-optikában alkalmazott anyagok, például lítium niobát esetén az ionimplantáció hatásosan alkalmazható aktív optikai eszközök kialakítására / D. T. Y. Wei, W. W. Lee,K. Hirvonen, New York: Academic). In the case of various materials used in electro-optics, such as lithium niobate, ion implantation can be used effectively to form active optical devices / D. T. Y. Wei, W. W. Lee,
L. R. Bloom, Appl. Phys. Lett., 25, 329 (1974)/. Az optikai anyagok ionimplantálásának egy érdekes alkalmazása az ún. képtárolás megvalósítása is /T. J. Magee, M. Lehmann, Application of Ion Beams to Materials. Inst. Phys. Conf. Ser. No 28 ed. G. Carter, J.L. R. Bloom, Appl Phys. Lett., 25, 329 (1974)]. An interesting application of ion implantation of optical materials is the so-called. implementation of image storage also / T. J. Magee, M. Lehmann, Application of Ion Beams to Materials. Inst. Phys. Conf. Ser. No. 28 ed. G. Carter, J.
S. Colligon and W. A. Grant (Bristol: Institute of Physics)/; /P. S. Percy, C. E. Land, Nucl. Instrum. Methods, 209/210, 1167 (1983)/. Dielektrikum vékonyrétegek utókezelésére szolgáló eljárást azonban eddig még nem fejlesztettek ki.S. Colligon and W. A. Grant (Bristol: Institute of Physics) /; / Fri S. Percy, C. E. Land, Nucl. Instrum. Methods, 209/210, 1167 (1983). However, a process for treating dielectric thin films has not yet been developed.
Célunk a találmánnyal egy olyan eljárás létrehozása dielektrikum vékonyrétegek utókezelésére, amely lehetővé teszi a hordozóra felvitt vékonyrétegek mechanikai és optikai tulajdonságainak javítását.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process for the post-treatment of dielectric thin films which enables the mechanical and optical properties of the thin films applied to the substrate to be improved.
A találmány alapja az a felismerés, hogy az ionizált, nagy energiára felgyorsított atomok vagy molekulák a rétegbe behatolva fokozatosan veszítik el energiájukat a réteg atomjaival való ütközés következtében, és megfelelően kiválasztott paraméterek esetén a hordozó-réteg átmenetnél fékeződnek le a leginkább. Ezen folyamat közben a határréteg mikrostruktúráját olyan kedvezően befolyásolhatják, hogy a réteg tapadása és mechanikai szilárdsága jelentősen megnőhet. A dielektrikum réteg és a besugárzott részecskék közötti kölcsönhatás következtében pedig módosulhatnak az optikai tulajdonságok.The invention is based on the discovery that ionized, high-energy accelerated atoms or molecules gradually lose their energy as they enter the layer due to collision with the atoms of the layer, and that when properly selected, they are most inhibited at the carrier-layer transition. During this process, the microstructure of the boundary layer can be so favorably influenced that the adhesion and mechanical strength of the layer can be significantly increased. And the interaction between the dielectric layer and the irradiated particles may alter the optical properties.
A találmány szerinti eljárás során - egy erre a célra kialakított berendezésben - a hordozóra felvitt' dielektrikum vékonyrétegeket targetként alkalmazzuk, és felületüket a vékonyréteg anyagára kémiailag közömbös, célszerűen 7-20 rendszámú elemek valamelyikének, elsősorban nitrogénnek, oxigénnek vagy argonnak 1,5·10_15 - 2·10-15 J energiára felgyorsított ionjaival, 6·1012 - 3·1014 ion/cm2 dózissal homogén módon, közvetlenül besugározzuk. Az alkalmazott gyorsító feszültséget, a besugárzott dózist, valamint az ionok fajtáját a céltárgy tulajdonságainak figyelembevételével kísérleti úton úgy választjuk meg, hogy a vékonyrétegek optikai tulajdonságai a besugárzás következtében a célnak megfelelően változzanak meg, valamint mechanikai tulajdonságai optimálisan javuljanak.In the process according to the invention, in a device designed for this purpose, the substrate dielectric is applied as a target and the surface of the substrate is chemically inert to one of the elements of the order of 7-20, in particular nitrogen, oxygen or argon . - directly irradiated with 2 · 10 -15 J accelerated ions at a dose of 6 · 10 12 - 3 · 10 14 ions / cm 2 . The accelerating voltage used, the irradiated dose and the type of ions used are experimentally selected to optimize the optical properties of the thin films due to the irradiation and to optimally improve their mechanical properties.
A besugárzásra felhasznált ionok megválasztásánál alapvető szempont, hogy a vékonyréteg anyagával ne lépjenek kémiai reakcióba. Ennek a követelménynek általában jól megfelelnek a nitrogén és a nemesgázok, pl. az argon. Mivel a minták többnyire oxidok, a kristályrács alkotói számára az oxigén sem idegen anyag, ionjai szintén előnyösen alkalmazhatók. Az implantáláskor bevitt oxigén mennyisége olyan kicsi, hogy a sztöchiometriai egyensúlyt számottevően nem változtatja meg.When selecting the ions to be used for irradiation, it is essential that no chemical reaction with the thin-film material is carried out. Nitrogen and noble gases, e.g. argon. Since the samples are mostly oxides, oxygen is not a foreign matter to the crystal lattice constituents, and its ions are also advantageous. The amount of oxygen introduced during implantation is so small that it does not significantly alter the stoichiometric balance.
Az ionok megválasztásának másik szempontja az ionok mérete, mivel tapasztalataink szerint elsősorban a belőtt ionok mechanikai hatása érvényesül; az adott ion fajtája másodlagos jelentőségű. Ennek a .feltételnek leginkább a periódusos rendszer 7-20 rendszámú elemei felelnek meg.Another aspect of ion selection is the size of the ions, as we have found that the mechanical action of the ions is predominant; the type of ion is of secondary importance. Elements 7-20 of the Periodic Table are best met by this condition.
A leggyakoribb vékonyrétegek esetén mindkét említett feltételnek megfelelnek, és előnyösen alkalmazhatók a nitrogén, az oxigén és az argon ionjai.In the most common thin films, both of these conditions are met and the ions of nitrogen, oxygen and argon are preferred.
Az eljárás illusztrálására kísérleteket végeztünk üveghordozón levő SiOz, T12O3, valamint S1O2, és T12O3 szendvicsszerkezetű rétegeken. A kívánt eredmény eléréséhez 1,5-10-15 - 2T015 J energiára felgyorsított ionokkal, 6Ί012 - 3Ί014 ion/cm2 dózissal homogén módon, közvetlenül sugároztuk be a dielektrikum vékonyréteg felületét.To illustrate the procedure, experiments were performed on sandwich structures of SiO2, T12O3, S1O2, and T12O3 on glass substrates. To achieve the desired result, the thin film layer of the dielectric was radiated homogeneously with ions accelerated to 1.5-10 -15 to 2T0 15 J at a dose of 6Ί0 12 to 3Ί0 14 ions / cm 2 .
HU 200035 ΒHU 200035 Β
Különösen jó eredményt értünk el az alábbi paraméterekkel:We achieved particularly good results with the following parameters:
a. ) S1O2 vékonyréteg besugárzása 1,710-15 the. ) S1O2 thin film irradiation 1,710 -15
J energiájú Ar‘ ionokkal, 3-1O14 ion/cm2 dózissal.With J energy Ar 'ions at a dose of 3 to 10 14 ions / cm 2 .
b. ) T12O3 vékonyréteg besugárzása 1,9-10-15 b. ) T12O3 thin film irradiation 1.9-10 -15
J energiájú N* ionokkal, 2,5-1014 ion/cm2 dózissal.With J energy N * ions at a dose of 2.5-10 14 ions / cm 2 .
c. ) SÍO2+TÍ2O3 vékonyréteg besugárzásac. ) S1O2 + T2O3 thin film irradiation
1,9-10-15 J energiájú OMonokkal,With OMons of 1.9-10 -15 J energy,
2,5-1014 ion/cm2 dózissal. At a dose of 2.5-10 14 ion / cm 2 .
A fenti esetekben azt tapasztaltuk, hogy a rétegek kezdeti, 1000-1500 N/cm2 tapadószilárdsága olyannyira megnőtt a besugárzás hatására, hogy azokat a hordozóról letépni nem tudtuk, esetenként még 3000 N/cm2 húzónyomással sem. Közelítő méréseket végeztünk a rétegek mikrokeraénységére is, amely szerint a besugárzás hatására 20-30%-os javulást tapasztaltunk.In the above cases, it was found that the initial adhesive strength of the layers, from 1000 to 1500 N / cm 2, was so increased by irradiation that they could not be torn off the substrate, sometimes even with a tensile pressure of 3000 N / cm 2 . Approximate measurements were also made on the microfine strength of the layers, which showed a 20-30% improvement in irradiation.
A 6-1012 - 3-1014 ion/cm2 határok közötti dózis az optikai tulajdonságokat változatlanul hagyja, mivel magában a rétegben az ionnyaláb számottevő roncsolást nem okoz, viszont a tapadást és a keménységet már jelentősen megnöveli. Kimértük azt is, hogy a besugárzás hatására interferenciaszűrök és lézertükrök transzmissziós spektruma megváltozott, egyes csúcsok intenzitása változott, más hullámhosszak felé tolódott el a helye, és bizonyos esetekben a transzmittanciája (miközben a többi hullámhosszon lényegében nem változott), ami lehetővé teszi, hogy a szűrők szelektivitása növekedjen. Ezek a változások a besugárzás paramétereinek megválasztásával bizonyos határokon belül sza5 bályozhatók.The dose range of 6 to 10 12 to 3 to 10 14 ions / cm 2 leaves the optical properties unchanged, since the ion beam in the layer itself does not cause significant destruction but significantly increases adhesion and hardness. We also measured that the radiation spectrum of the interference filters and laser mirrors changed as a result of the irradiation, the intensity of some peaks changed, its location shifted to other wavelengths, and in some cases its transmittance (while the other wavelengths did not change substantially) increase selectivity. These changes can be controlled within certain limits by selecting the irradiation parameters.
Összefoglalva, találmányunk az optikai vékonyréteg előállítási technológia utolsó, kiegészítő lépéseként alkalmazva jelentősen javítja a vékonyrétegek hordozón való tapadását és technikai tulajdonságait, valamint lehetővé teszi az optikai tulajdonságok trimmelését.In summary, the present invention, when used as a final complementary step in optical thin film production technology, significantly improves the adhesion and technical properties of thin films and enables the optical properties to be trimmed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU459786A HU200035B (en) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | Method for secondary treatment of dielectric thin layers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU459786A HU200035B (en) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | Method for secondary treatment of dielectric thin layers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT46488A HUT46488A (en) | 1988-10-28 |
| HU200035B true HU200035B (en) | 1990-03-28 |
Family
ID=10968412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU459786A HU200035B (en) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | Method for secondary treatment of dielectric thin layers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU200035B (en) |
-
1986
- 1986-11-05 HU HU459786A patent/HU200035B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT46488A (en) | 1988-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6300641B1 (en) | Process for modifying surfaces of materials, and materials having surfaces modified thereby | |
| EP1134303B1 (en) | Thin film production process | |
| EP0502385B1 (en) | Process for the double-sided coating of optical workpieces | |
| EP0754777A2 (en) | Process for producing thin film, and optical instrument including the same | |
| JPS6065712A (en) | Formation of silicon oxide coating film | |
| US6489587B2 (en) | Fabrication method of erbium-doped silicon nano-size dots | |
| JPH077744B2 (en) | Evaporation enhancement method from laser heating target | |
| EP0347683A2 (en) | Process for the production of weather-proof plastic mouldings | |
| US6162512A (en) | Process for modifying surfaces of nitride, and nitride having surfaces modified thereby | |
| Reisse et al. | Properties of laser pulse deposited oxide films | |
| Bovard | Ion-assisted processing of optical coatings | |
| HU200035B (en) | Method for secondary treatment of dielectric thin layers | |
| US6603601B2 (en) | Infrared laser optical element and manufacturing method therefor | |
| Sankur | Deposition of optical coatings by laser-assisted evaporation and by photo-assisted chemical vapor deposition | |
| KR0132573B1 (en) | Mask fabrication method | |
| DE102005017742A1 (en) | Method for coating optical substrate e.g. for semiconductor components manufacture, involves generating a plasma for interaction with coating material | |
| Gorbunov et al. | Carbon films deposited from UV laser plasma | |
| JP4022657B2 (en) | Method for manufacturing dielectric optical thin film | |
| JPH10268107A (en) | Synthetic resin lens with anti-reflective coating | |
| EP0961806B1 (en) | How to modify substrate polymer or copolymer surfaces containing methacrylate | |
| Hoffman et al. | A comparative study of the ArF laser-ablation-induced plasma plume of Y, YO, Cu, CuO, YCuO and YBaCuO by fluorescence spectroscopy | |
| JPH0545503A (en) | Optical element and production thereof | |
| RU2099438C1 (en) | Method of manufacturing optical coating from magnesium fluoride | |
| JPH09202961A (en) | Method for manufacturing infrared optical film | |
| JP4934902B2 (en) | Retractable vacuum evaporation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |