KR20140097315A - 플루오린계 광학 필름의 이온 빔 증착 - Google Patents

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제이슨 조지
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Abstract

본 개시된 기술은 이온 스퍼터 증착을 이용하여 낮은 광학 손실을 가지는 금속-플루오린화물 박막의 증착을 조력하기 위해 해리된 플루오린(120)와 수소 및 산소(122) 중의 하나 또는 둘 다를 이용한다. 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 또는 둘 다는 스퍼터 증착 작업이 일어나는 인클로저(116) 내로 주입된다. 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 또는 둘 다는 타깃(104)으로부터 금속-플루오린화물 물질의 스퍼터링 및/또는 하나 이상의 기판(106) 위에 스퍼터링된 금속-플루오린화물 물질(110)의 증착을 조력한다.

Description

플루오린계 광학 필름의 이온 빔 증착{ION BEAM DEPOSITION OF FLUORINE-BASED OPTICAL FILMS}
<관련 출원 상호 참조>
본 출원은 2011년 11월 11일 출원된 "플루오린계 광학 필름의 이온 빔 증착"이라는 제목의 미국 가출원 제61/558,853호의 우선권을 주장하며, 그 개시 및 제시된 모든 내용은 본원에 참조문헌으로 명확하게 인용된다. 본 출원은 2012년 11월 12일에 출원된 "플루오린계 광학 필름의 이온 빔 증착"이라는 제목의 국제 특허 출원 제13/674,709호에 관한 것으로, 그 개시 및 제시된 모든 내용은 본원에 참조문헌으로 명확하게 인용된다.
본 발명은 일반적으로 이온 빔 스퍼터링(sputtering) 방법 및 시스템 및 개시된 방법 및 시스템을 이용해서 얻어지는 스퍼터링된 코팅에 관한 것이다.
플루오린계 광학 박막(예를 들어, MgF2, LaF3, AlF3, HfF4, GdF3, YF3 및 LiF3)은 예를 들면 자외선(UV) 및 진공 자외선(VUV) 반사방지(AR) 코팅과 같은 광학 코팅의 가공에 이용된다. 이러한 AR 코팅은 박막 물질의 층을 광학 기판 위에 높고 낮은 굴절률로 교대로 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 통상, 광학 필름 층은 전자 빔(e-beam) 증발 또는 이온 빔 조력 증착(IBAD) 증발에 의해 증착된다. 그러나, 다른 실시에 있어서는, 광학 필름 층은 이온 빔 스퍼터링 또는 이중 이온 빔 스퍼터링, 또는 전자관 스퍼터(sputter) 증착과 같은 스퍼터 증착을 이용하여 증착될 수 있다.
종종, 플루오린계 광학 필름은 플루오린계 화합물의 벌크(bulk) 샘플이나 타깃으로부터 증발되거나 스퍼터링된다. 그러나, 스퍼터 증착을 이용하여 플루오린계 광학 필름을 증착시킬 때, 전자-빔 증발을 이용하는 것에 비해, 증착된 필름의 화학량비에 있어 플루오린 농도의 결핍이 있을 수 있다. 결과적으로, 전자-빔 증발은 플루오린계 광학 필름 증착의 바람직한 방법이었다.
그러나, 증착된 필름 화학량비에서 충분한 플루오린 농도와 함께, 전자-빔 증발보다 오히려 스퍼터 증착을 이용하는 것이 더 바람직할 수 있다. 전자-빔 증발에 비해, 이온 빔 스퍼터 증착으로 생성된 박막은 더 높은 정도의 물질 충진 밀도, 형태에 있어서 더 낮은 조밀도, 더 높은 표면 평활성을 가질 수 있다. 그에 따라, 이온 빔 스퍼터링에 의해 증착된 박막의 광학 성능이 전자-빔 증발 방법으로 생성된 박막보다 광학 손실이 더 적은 것으로 나타날 수 있다. 게다가, 이온 빔 스퍼터 증착에 의해 생성된 더 밀도 높은 광학 필름이 환경적으로 더 안정할 수 있고 광학 장치에 있어 더 높은 내구성을 가질 수 있다.
본원에서 주장되고 기술된 실시는 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중 하나 이상의 존재 하에 기판 위에 이온 빔 스퍼터링된 금속-플루오린화물 코팅을 증착시키는 단계를 포함하는 방법을 제공함에 의해 종전의 문제들을 해결한다.
본원에서 주장되고 기술된 실시는 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상의 존재 하에 기판 위에 10 Å RMS 미만의 표면 조도 증가를 갖는 이온 스퍼터링된 금속-플루오린화물 코팅을 제공함에 의해 종전의 문제를 더 해결한다.
본원에서 주장되고 기술된 실시는 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상을 인클로저(enclosure)에 주입하는 프로세스 기체 공급원; 및 스퍼터링된 금속-플루오린화물 코팅을 수용하는 인클로저 내 기판을 포함하는 이온 스퍼터링 시스템을 제공함에 의해 종전의 문제를 이에 더불어 해결한다.
다른 실시가 또한 본원에서 기술되고 인용된다.
도 1은 수소/산소 조력된 이온 빔 스퍼터 증착 시스템의 예의 블록 선도를 묘사한다.
도 2는 수소/산소 조력된 이온 빔 스퍼터 증착 시스템의 실시의 예를 묘사한다.
도 3은 수조력 이온 빔 스퍼터 증착 시스템을 이용한 융합된 석영 기판에 증착된 AlF3 단일-층 필름의 분광 투과 스캔의 예를 묘사한다.
도 4는 수조력 이온 빔 스퍼터 증착 시스템을 이용한 융합된 석영 기판에 증착된 LaF3 단일-층 필름의 분광 투과 스캔의 예를 묘사한다.
도 5는 수조력 이온 빔 스퍼터 증착 시스템을 이용한 융합된 석영 기판의 양 측면에 증착된 AlF3/LaF3 AR 코팅에서의 분광 투과 스캔의 예를 묘사한다.
도 6은 수소 및 산소 중의 하나 또는 둘 다 및 해리된 플루오린을 이용한 플루오린계 광학 박막의 증착 조력 작업의 예를 묘사한다.
이온 빔 스퍼터링된 증착 시스템에서, 이온 공급원으로부터의 이온 빔은 타깃에 타깃으로부터 기둥으로 원하는 물질의 원자를 스퍼터하기 위한 운동 에너지로 충격을 가하는데 이는 뒤이어 기판 위로 원하는 물질의 이러한 원자를 증착시킬 수 있다.
도 1은 수소/산소 조력된 이온 빔 스퍼터 증착 시스템(100)의 예의 블록 선도를 묘사한다. 이온 스퍼터 시스템(100)의 실시가 이온 빔 스퍼터 증착 시스템으로서 실시됨에도 불구하고, 현재 개시된 기술은 플루오린계 광학 필름(예를 들어, GdF3, MgF2, LaF3, AlF3, HfF4, YF3 및 LiF3)을 생성하는 데 이용되는 전자-빔 증발 시스템 및/또는 스퍼터 증착 시스템의 다른 유형에 또한 적용될 수 있다. 본원에 참조된 플루오린계 광학 필름은 예를 들어 금속-플루오린화물 필름 및 금속-옥시-플루오린화물 필름을 포함한다. 현재 개시된 기술은 UV 및 VUV 범위에서 낮은-손실의 플루오린계 광학 필름을 생성하는 데 이용될 수 있다. 현재 개시된 기술은 다른 파장 범위에서 낮은-손실 성질을 제공하는 광학 코팅에 또한 적용될 수 있다.
묘사된 실시에서, 이온 스퍼터 시스템(100)은 인클로저(116) 내 기판 어셈블리(106), 타깃 어셈블리(104) 및 이온 공급원(102)을 포함한다. 이온 공급원(102)은 타깃 어셈블리(104)를 향하도록 지정된 또는 타깃된 이온 빔(108)을 발생시킨다. 이온 공급원(102)은 예를 들면 DC 유형, 무선 주파수(RF) 유형 또는 초고주파 유형의 격자형 이온 공급원일 수 있다. 또한, 이온 스퍼터 기체(통상 Ar, Kr, 또는 Xe와 같은 불활성 기체)는 스퍼터 기체 공급원(124)을 통해 이온 공급원(102)에 제공될 수 있다. 명확하게, 이온 스퍼터 기체는 기체 방전 또는 플라즈마에 의해 처음 이온화되는 이온 공급원(102)으로 주입된다. 이온 공급원(102) 내의 이온이 그리고 나서 이온 빔(108)을 형성하기 위하여 이온 공급원(102)의 출력에 있어서 일련의 이온 빔 격자 광학소자에 의해 가속화된다.
타깃 어셈블리(104)는, 이의 축(114)에 대한 타깃 어셈블리(104)의 회전 또는 이온 빔(108)에 대하여 이의 각을 변경하기 위해 타깃 어셈블리(104)를 기울이도록 타깃 어셈블리(104)를 피봇시키는 것을 포함하여, 바람직한 방법으로 이동하거나 회전될 수 있다. 이온 빔(108)은, 타깃 어셈블리(104)에 대해 부딪힐 때, 타깃 어셈블리(104)에 부착된 하나 이상의 개별적 타깃(제시되지 않음)으로부터 물질의 스퍼터 기둥(110)을 생성한다.
이온 빔(108)은 타깃 어셈블리(104)로부터 발생한 스퍼터 기둥(110)이 기판 어셈블리(106) 쪽을 향하여 이동하는 각으로 타깃 어셈블리(104)에 충격을 가한다. 이온 스퍼터 시스템(100)의 하나의 실시에서, 스퍼터 기둥(110)은 기판 어셈블리(106)를 향하여 이동할 때 발산되고 기판 어셈블리(106)에 부분적으로 재분무될 수 있다. 또다른 실시에서, 스퍼터 기둥(110)은 결과적인 물질의 증착이 기판 어셈블리(106)의 특정 영역을 향하도록 하기 위해 다소 집약된 형태로 제조될 수 있다.
기판 어셈블리(106)는 더 작은 개별적 기판 다수(제시되지 않음)를 고정하는 서브-어셈블리 홀더 또는 큰 단일 기판을 지칭할 수 있다. 이온 스퍼터 시스템(100)의 한 실시예에서, 기판 어셈블리(106)는, 이의 축(118)에 대한 기판 어셈블리(106)의 회전 또는 스퍼터 기둥(110)에 대하여 이의 각을 변경하기 위해 기판 어셈블리(106)를 기울이는 고정축(112)의 피봇을 포함하는 바람직한 방법으로 기판 어셈블리(106)가 이동하거나 회전되도록 허용하는 고정축(112)에 부착된다.
기판(들)은 실질적으로 평면(예를 들어, 웨이퍼 및 광학 렌즈 또는 플랫(flats))일 수 있고 다양한 3-D 특성(예를 들어, 입방체 (또는 다면체)) 광학 결정, 곡면 광학 렌즈 및 절삭공구용 삽입판)을 가질 수 있다. 또한, 기판(들)은 기판(들)의 표면 영역에 증착된 필름의 선택된 패턴화(patterning) 촉진을 돕기 위해 패턴화된 식각 저항 층(예를 들어, 포토-레지스트(photo-resist)) 또는 기계적 형판으로 마스킹될 수 있다.
인클로저(116)는 이온 증착 시스템(100)이 그 안에서 작동하는 제어된 기체 환경이다. 인클로저(116) 내에서 진공 또는 유사-진공을 이용하는 것은 바람직한 자외선 광학 박막 코팅 적용에 대해 지나치게 많은 흡수를 가져오는 플루오린계 증착 필름(들)을 수득할 수 있다. 이러한 흡수는 예를 들면, 스퍼터링되는 완전히 화학량론적 금속-플루오린화물 타깃 물질에 비해, 증착된 필름(들)에서 플루오린의 화학량론적 감소에 기인한 것일 수 있다. 증착된 필름(들)에서 플루오린 결핍을 일으키는 하나의 잠재적인 원인은 타깃 어셈블리(104) 표면의 다양한 원자 또는 분자 원소가 입사 이온 빔(108)에 의해 영향을 받은 때 서로 다른 상대속도 또는 수득률로 스퍼터링될 것이라는 점이다. 이러한 물리적 현상은 차등 스퍼터링이라 종종 지칭된다. 또한 서로 다른 스퍼터링된 원자 또는 분자 원소는 주어진 입사되는 이온 빔 각도에 대한 타깃 어셈블리(104)에 대한 방출각의 서로 다른 분포를 가질 것이다. 결과적으로, 스퍼터 기둥(110)으로부터 기판 어셈블리(106)로 도달하는 물질의 플럭스는 스퍼터 타깃 어셈블리(104)와 동일한 화학량론적 조성물을 갖는 필름을 증착시키거나 축합시키지는 않을 수 있다. 이온 빔이 금속-플루오린화물 물질을 스퍼터링할 때, 차등 스퍼터링은 플루오린의 화학량론적으로 결핍된 증착된 광학 필름을 초래한다. 이온 빔 증착된 금속-플루오린화물 증착된 박막에서의 플루오린의 이러한 결핍은 증착된 박막, 구체적으로는 자외선 범위에서의 광학 손실의 원인이 될 수 있다.
플루오린의 결핍에 대항하기 위하여, 기체상 화합물의 추가된 농도 또는 부분적인 압력이 증착 공정을 조력하기 위해 인클로저(116)로 주입될 수 있다. 예를 들면, 기체상 반응성 플루오린 운반체(예를 들어, F2, NF3 및 CF4)가 기둥(110)에 추가적인 반응성 플루오린(플루오린화물 또는 F-)를 제공하기 위해 플루오린 공급원(120)을 통해 인클로저(116)에 추가될 수 있다. 본원에 이용된 F-는 플루오린의 비결합된 라디칼 종류(즉, F1 또는 F)를 가리킨다. 또한, 플루오린의 라디칼 이온 상태(즉, F-)는 플루오린 공급원(120)을 통해 인클로저(116)로 또한 추가될 수 있다.
이는 이온 스퍼터 시스템(100)과 같은 스퍼터 증착 시스템을 이용할 때 증착된 필름 화학량론에서의 앞서 언급된 플루오린 농도의 부족 또는 결핍을 완화하는 것을 도울 수 있다. 또한, 추가적인 기체상 반응성 플루오린 운반체는 기판 어셈블리(106)에 증착된 플루오린계 광학 필름의 광학 또는 형태학적 성질을 또한 개선할 수 있다.
몇몇 실시에서, NF3 또는 CF4는 F2의 높은 독성 성질 때문에 기체상 반응성 플루오린 운반체로서 F2 대신 이용될 수 있다. 그러나, NF3 또는 CF4를 단독으로 사용하더라도 이들이 해리될 수 있고 결국 자유 플루오린(F-)와 F2를 각각 형성하므로 인클로저(116)내에서 독성 기체들을 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 각각 F2, NF3 또는 CF4의 해리는 이온 스퍼터 시스템(100)이 대기와 통하였을 때(예를 들어, 기판이 이온 스퍼터 시스템(100)으로부터 로딩/언로딩될 때) HF 증기로서 휘발되고 인클로저(116) 내 표면에 부착하는 F-원자를 생성할 수 있다. 이 때 HF의 국소 농도는 1 ppm (백만분의 1)을 초과할 수 있고 그러므로 근처 직원의 주변에 위험을 생성할 수 있다. 이러한 안전상 위험 때문에, 전문가들은 이온 빔 스퍼터 시스템(100)을 안전하게 로딩/언로딩하기 전 개인 보호 장비(예를 들어, 방독마스크 및 보호복)를 이용해야만 할 수 있다. 또한, 전문가는 안전한 농도 레벨로 방출되는 HF 증기 농도를 희석시키기 위해 반복적으로 및 점진적으로 진공-기반 이온 빔 스퍼터 시스템(100)을 배기하여야만 할 수 있다.
수소/산소 운반체(예를 들어, H2O)는 광학 흡수를 더 감소시키는 반응성 산소(O-) 및/또는 수소(H-)를 추가하기 위해 수소/산소 공급원(122)을 통해 인클로저(116)에 또한 추가될 수 있다. 본원에서 이용된 H- 및 O-는 각각 수소 및 산소의 결합되지 않은 라디칼 종을 가리킨다. 또한, 수소 및 산소의 라디칼 이온 상태 (즉, H+ 또는 O-2)는 수소/산소 공급원(122)을 통해 인클로저(116)에 또한 추가될 수 있다. 다른 수소/산소 운반체의 실시예는 H2O2와 H2 및 O2 기체들을 포함한다.
수소/산소 운반체가 플루오린 운반체와 혼합된 실시에서는, 대기로 배기될 때 인클로저(116) 내 HF 증기의 존재가 주변 직원에게 상당한 위험이 없는 농도 및 개인 보호 장비 또는 순환 배기가 요구되지 않는 레벨로 감소될 수 있다. 이는 인클로저(116)가 대기로 배기되기에 앞서 플루오린-기반 필름의 증착 동안 휘발성 HF를 형성하는 수소/산소 운반체의 수소 성분과 F- 원자와의 결합에 기인한 것일 수 있다. 휘발성 HF는 그리고 나서 이온 빔(108), 스퍼터 기둥(110) 및/또는 기판 어셈블리(106)를 위한 플루오린 공급원으로서 소비될 수 있다.
이온 스퍼터 시스템(100)의 하나의 실시에서, 타깃 어셈블리(114)에 부착된 하나 이상의 타깃은 타깃 어셈블리(114) 위에 위치되거나 교환될 수 있는 다른 물질 또는 단일 물질로 제조된다. 서로 다른 타깃 물질(예를 들어, 다양한 금속-플루오린화물 및/또는 금속 합금)은 다중-층 코팅을 만들기 위해 기판 어셈블리(106) 상의 기판(들) 위에 서로 다른 물질의 층이 증착되도록 허용한다. 기판 위에 증착될 이러한 물질들의 예는 금속-플루오린화물을 제한 없이 포함한다(예를 들어, MgF2, LaF3, AlF3, HfF4, GdF3, YF3 및 LiF3).
도 2는 수소/산소 조력된 이온 빔 스퍼터 증착 시스템(200)의 실시의 예를 묘사한다. 더 구체적으로, 스퍼터 증착 시스템(200)은 이중 이온 빔 스퍼터 증착 시스템이다. 스퍼터 증착 시스템(200)은 주요 무선 주파수 안테나(RF) 이온 공급원(202), 타깃 어셈블리(204) 및 기판 어셈블리(206)를 포함한다. 기판 어셈블리(206)는 축(219)에 대해 기울어질 수 있다. 주요 이온 공급원(202)은 타깃 어셈블리(204)를 향하도록 지정된 이온 빔(208)을 발생시킨다. 하나의 실시에서, 주요 이온 공급원(202)은 100-1000 mA 범위의 빔 전류, +150 V 및 +1500 V 사이 범위의 빔 전압 및 -100 V 및 -1000 V 범위의 격자 전압을 갖는 세 개의 격자를 가진다. 또한, 이온-빔(208)은 대략 원형 횡단면을 가질 수 있다.
또한, 이온 스퍼터 기체(예를 들어 Ar, Kr, Ne, Xe 또는 이들의 임의의 조합)가 스퍼터 기체 공급원(232)을 통해 주요 이온 공급원(202)으로 제공될 수 있다. 스퍼터 기체는 주요 이온 공급원(202)내에서 방전 또는 플라즈마(제시되지 않음)를 형성하기 위하여 이온화되고 이온은 그리고 나서 이온 빔(208)을 형성하기 위하여 주요 이온 공급원(202)으로부터 추출된다. 타깃 어셈블리(204)는, 이온 빔(208)과 상호작용하여, 기판 어셈블리(206)의 하나 이상의 기판(예를 들어, 기판(226)) 위에 바람직한 물질을 증착시키는 스퍼터 기둥(210)을 발생시킨다.
스퍼터 증착 시스템(200)은 열렸을 때, 스퍼터 증착 시스템(200)의 내용물에 접근하기 위한 챔버 도어(222)를 포함할 수 있다. 챔버 도어(222)는 닫혔을 때(묘사된 바) 스퍼터 증착 시스템(200) 내 진공 조건을 유지한다. 또한, 스퍼터 증착 시스템(200)은 시스템(200)이 진공 조건 하에서 유지되는 동안(예를 들어, 챔버 도어(222)를 열지 않은 상태) 기판 어셈블리(206)가 변화되는 것을 허용하는 로드록 시스템(load-lock system)을 포함할 수 있다. 하나의 실시에서, 기판(들)은 실질적으로 평면인 웨이퍼 또는 광학 렌즈 또는 플랫인 단일 또는 배열된 배치로 제조된다. 또한, 예를 들어 입방체(또는 다면체) 광학 결정 또는 곡면 광학 렌즈와 같은 추가적인 3-D 특성(예를 들어, 입방체 (또는 다면체)) 광학 결정, 곡면 광학 렌즈 및 절삭공구용 삽입판)을 가질 수 있다. 또한, 기판(들)은 기판(들)의 표면 영역에 증착된 필름의 선택된 패턴화 또는 이온 처리 촉진을 돕기 위해 패턴화 식각 저항 층(예를 들어, 포토-레지스트) 또는 기계적 형판으로 마스킹될 수 있다.
타깃 어셈블리(204)는 복수 개의 타깃(214, 215, 216)을 포함할 수 있다. 다른 시스템들은 더 적거나 많은 수의 타깃을 포함할 수 있다. 하나의 실시에서, 타깃 어셈블리(204)는 이온 빔(208)에 선택된 타깃을 노출시키기 위해 축(218)에 대해 회전한다. 또한, 타깃(214, 215, 216)의 각각은 스퍼터링을 위해 동일하거나 다른 물질을 포함할 수 있다. 여전히 또한, 선택된 타깃(예를 들어, 타깃(215))의 배향은 타깃 어셈블리(204) 및 기판 어셈블리(206)를 가로지른 마모를 분포시키는 것을 돕기 위해 및 증착 균일성을 개선하기 위해 증착 동안 다양할 수 있다. 또한 타깃(214, 215, 216) 각각은 몇몇 실시에서 회전될 수 있다(예를 들어, 축(217) 주변의 타깃(215)). 타깃(214, 215, 216) 각각은 고순도 플루오린계 금속 화합물 또는 플루오린화물-반응성 금속(예를 들어, MgF2, AlF3, Al, Gd, 및 LaF3)으로 제조될 수 있다.
또한, 조력 RF 이온-공급원(220)은 기판 어셈블리(206) 위의 스퍼터 기둥(210)의 증착을 조력할 수 있다. 스퍼터 증착 시스템(200)의 하나의 실시에서, 게이팅(gating) 메커니즘(제시되지 않음)이 기판 어셈블리(206) 위의 스퍼터 기둥(210)의 증착의 위치 및 양을 조절하는 데 이용된다. 하나의 실시예에서, 조력 이온 공급원(220)은 기판 어셈블리(206) 쪽을 향하도록 지정된 이온 빔(230)을 발생시킨다. 이온 빔(230)은 예를 들어, 기판(들) 표면의 사전-세척 또는 사전-가열에 이용될 수 있다. 다른 실시에서, 조력 이온 빔(230)은 기판 어셈블리(206)에서 증착 성능을 증가시키기 위해(예를 들어, 물질 증착 밀도를 증가시키고, 표면 평활성을 증가시키고, 산화를 감소시키고, 질화를 감소시키는 등) 스퍼터 기둥(210)과 함께 이용된다. 조력 이온 공급원(220)은 이의 특정한 용도(예를 들어, 사전-세척, 사전-가열, 및/또는 조력)에 의존하여 불활성 기체(예를 들어, Ar, Kr, Xe, Ne, 및/또는 He), 플루오린 운반체 기체(상단 참조), 및/또는 수소/산소(상단 참조)의 하나 이상을 이용하여 작동될 수 있다.
만약 스퍼터 증착 시스템(200)이 대기로 배기되면 근처 직원에의 안전 위험을 제기할 정도 수준의 독성 기체(예를 들어, F2 및 HF)가 시스템(200) 내에 존재하는지 여부를 검출하는 안전 센서(240)가 스퍼터 증착 시스템(200)에 포함될 수 있다. 안전 센서(240)는 안전 위험이 있을 때 스퍼터 증착 시스템(200)이 열리는 것을 예방하기 위한 잠금(제시되지 않음) 및/또는 안전 위험을 직원에게 경고하기 위한 표지(제시되지 않음)와 결합되어 있을 수 있다. 스퍼터 증착 시스템(200)의 실시는 이온 빔 시스템(200) 내부의 진공 또는 유사-진공 조건을 유지하고 발생시키기 위해 진공 시스템 펌프 및 플레넘(plenum)(224)을 제공한다. 또한, 기체상 화합물 또는 원소(예를 들어, 플루오린, 수소 및/또는 산소)의 바람직한 농도가 증착 방법을 조력하기 위해 배기된 스퍼터 증착 시스템(200)에 추가될 수 있다.
예를 들어, 기체상 반응성 플루오린 운반체(예를 들어, F2, NF3, CF4 또는 이들의 임의의 조합)가 스퍼터 기둥(210)으로 추가적인 플루오린을 제공하기 위해 기체상 플루오린 공급원(234)을 통해 스퍼터 증착 시스템(200)에 추가될 수 있다. 하나의 실시에서, 기체상 반응성 플루오린 운반체가 질량 유량계를 이용하여 약 5 - 30 sccm의 속도로 추가된다. 이는 스퍼터 증착 시스템(200)을 이용할 때 증착된 필름 화학량 존에서 앞서 언급된 플루오린 농도 결핍을 완화하는 것을 도울 수 있다. 또한, 추가적인 기체상 반응성 플루오린 운반체는 기판 어셈블리(206)에 증착된 플루오린계 광학 필름의 광학 성질을 개선할 수 있다. 플루오린 운반체 기체는 이차 원격 플라즈마(또는 ICP) 공급원(238)을 통해 또는 직접 증착 시스템(200)으로 도입될 수 있다.
수소/산소 운반체(예를 들어, 증기화된 H2O)가 증착된 광학 필름의 광학 흡수를 더 감소시키는 반응성 산소(O-) 및/또는 수소(H+)를 추가하기 위해 수소/산소 공급원(236)을 통해 스퍼터 증착 시스템(200)에 또한 추가될 수 있다. 수소/산소 운반체로서 증기화된 H2O를 이용하는 실시에서, H2O가 H2O를 측정하기 위한 질량 유량계 및/또는 약 5 sccm 내지 약 50 sccm의 범위인 H2O 증기의 유량을 조절하기 위한 계량 밸브를 이용하여 공급될 수 있다. 하나의 실시에서, H2O의 부분압은 약 0.1 mTorr 내지 약 0.5 mTorr 사이의 범위이다. 플루오린 운반체 및 수소/산소 운반체 둘 다를 이용하는 하나의 실시에서, 혼합된 운반체 기체 유량의 작동 압력은 예를 들면, 약 0.3 mTorr 내지 약 1.0 mTorr의 범위일 수 있다.
플루오린 운반체 및 수소/산소 운반체를 더 반응성 있도록 하기 위해서, 플루오린 운반체 및 수소/산소 운반체는 플루오린 운반체 및 수소/산소 운반체를 더 반응성 있는 원자 또는 라디칼화된 분자 성분(예를 들어, F-, NF-, NF2-, OH-, 및 O-) 및/또는 이온화된 성분(예를 들어, F-, O-2, OH-)으로 해리하는 원거리 플라즈마 공급원(238)을 통과할 수 있다. 플루오린 운반체 및 수소/산소 운반체의 반응성 원자 또는 라디칼화된 분자 성분은 플루오린 운반체 및 수소/산소 운반체의 더 안정한 형태에 비해 이온 빔(208), 타깃 어셈블리(204), 스퍼터 기둥(210) 및/또는 기판 어셈블리(206)와 더 성공적으로 잘 상호작용할 수 있다.
상술된 플루오린과 수소/산소 운반체 기체(예를 들어, F2, NF3, CF4 및 H2O)에 더하여, 불활성 기체 공급원(제시되지 않음)은 플라즈마 방전을 일으켜서 이에 따라 운반체 기체의 해리가 더 효율적이도록 하기 위해 원거리 플라즈마 공급원(238)에 불활성 기체(예를 들어, Ar, Ne, He, Kr, 및/또는 Xe)의 소량(예를 들면, 플루오린 운반체 기체 부피의 최대 20 % 또는 3 - 5 sccm)을 추가할 수 있다. 이는 또한 원거리 플라즈마 공급원(238)의 시작을 더 쉽게 하는 및/또는 작업을 더 안정하게 할 수 있다.
또한, 플루오린 및/또는 수소/산소 운반체 기체가 지정 튜브(241)를 통해 스퍼터 증착 시스템(200)의 원하는 영역(예를 들어, 기판 어셈블리(206)에 스퍼터 기둥(210)이 충돌하거나 타깃 어셈블리(204)에 이온 빔(208)이 충돌하는 곳)을 향하도록 지정되어 있을 수 있다. 지정 튜브(241)는 임의의 편리한 물질(예를 들어, Al2O3와 같은 세라믹 또는 금속 합금)로 제조될 수 있고 또한 임의의 적절한 모양 및 크기를 가질 수 있다. 다른 실시에서는, 지정 튜브(241)가 없고 플루오린 및/또는 수소/산소 운반체 기체가 스퍼터 증착 시스템(200) 내에 특정한 위치에 지정되지 않은 채 스퍼터 증착 시스템(200) 전반에 걸쳐 효율적으로 분포되어 있다.
몇몇 실시에서, F2의 높은 독성 성질 때문에 NF3 및/또는 CF4가 F2 대신 이용될 수 있다. 그러나, NF3 및/또는 CF4의 이용은 이들이 해리될 수 있고 결국 각각 자유 플루오린(F-) 및 F2를 형성하므로 스퍼터 증착 시스템(200) 내에서 독성 기체를 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 원거리 플라즈마 공급원(238)을 이용한 F2, NF3 및/또는 CF4의 해리는 스퍼터 증착 시스템(200)의 내부 표면에 부착하는 F-원자를 만들 수 있고 스퍼터 증착 시스템(200)이 대기로 배기되었을 때(예를 들어, 스퍼터 증착 시스템(200)으로부터 기판이 로딩/언로딩될 때) HF로서 휘발할 수 있다. 이러한 HF의 국소 농도는 1 ppm을 초과할 수 있고 그러므로 근처 직원의 주변에 위험을 생성할 수 있다.
수소/산소 운반체가 플루오린 운반체와 혼합되는 실시에서, 대기로 배기될 때의 스퍼터 증착 시스템(200) 내의 HF 증기의 존재는 근처 직원에 상당한 위험이 없고 개인 보호 장비가 요구되지 않는 레벨로 감소될 수 있거나 증착 시스템(200) 내의 발생되는 HF 증기 농도를 희석시키기 위한 추가적인 순환-배기 장치가 요구된다. 이는 스퍼터 증착 시스템(200)이 대기로 배기되기에 앞서 증착 동안 휘발성 HF를 형성하기 위해 수소/산소 운반체의 수소 성분과 결합하는 F- 원자에서 기인하는 것일 수 있다. 휘발성 HF는 그리고 나서 이온 빔(208), 스퍼터 기둥(210), 및/또는 기판 어셈블리(206)를 위한 플루오린 공급원으로서 소비될 수 있다.
실시예에서, 이온 빔 스퍼터 증착 시스템(예를 들어, 시스템(200))내의 해리된 NF3 및 H2O의 포함은 약 193 nm의 UV 분광 선에서 융합-실리카 또는 CaF2 기판에 증착된 LaF3/AlF3 또는 GdF3/AlF3의 3-층 AR 코팅을 이용하여 99.0 % 초과의 큰 투과가 이루어질 수 있도록 하기 위해 광학 손실을 감소시킨다. 게다가, 본 실시예에서, 플루오린계 광학 박막이 증착되는 동안 H2O가 주입되는 한 배기시에 높은 독성인 F2 및 HF 증기 농도의 대부분은 존재하지 않는다.
로드록 기판 구성을 이용한 실시예에서, 1 초당 약 3.2 옹스트롬(angstroms)의 속도로 증착된 AlF3 단일-층 필름은 193 nm에서 약 1.42의 굴절률을 얻으며 1 초당 약 1.6 옹스트롬의 속도로 증착된 GdF3 단일-층-필름은 193 nm에서 약 1.64의 굴절률을 얻는다. 이러한 두 AlF3 및 GdF3 필름의 AR 코팅은 함께 193 nm에서 약 99.0 %의 투과율 및 약 0.05 %의 반사율을 얻었다. AlF3 및 GdF3 필름의 고-반사(HR) 코팅은 함께 193 nm에서 약 0.06 %의 투과율 및 약 97.5 %의 반사율을 얻었다.
배치 구성을 이용한 실시예에서, 1 초당 약 2.7 옹스트롬의 속도로 증착된 AlF3 단일-층 필름은 193 nm에서 약 1.39의 굴절률을 얻었고, 1 초당 약 1.3 옹스트롬의 속도로 증착된 LaF3 단일-층 필름은 193 nm에서 약 1.67의 굴절률을 얻었다. 이러한 두 AlF3 및 LaF3 필름의 AR 코팅은 함께 193 nm에서 약 99.0 %의 투과율 및 약 0.24 %의 반사율을 얻었다. AlF3 및 GdF3 필름의 고-반사(HR) 코팅은 함께 193 nm에서 약 0.2 %의 투과율 및 약 97.3 %의 반사율을 얻었다.
광학 박막에서의 광학 손실은 필름을 통과하여 투과되는 광의 파장에 의존하며 이는 흡수(필름 화학 조성물/화학량론에 의존), 결정 구조/형태 및/또는 필름 내 결함 밀도에 의한 광의 산란 및 표면의 산란(이는 표면의 조도 때문이며 필름 형태 및/또는 필름 층 내 결함 밀도의 지표일 수 있다)을 포함하는 다양한 요인들 때문이다. 특히, 산란 손실은 낮은 파장, 예를 들어 250 nm 미만의 UV 파장에서 점점 더 중요하게 될 수 있다. 표면 평활성은 광학 박막에서의 낮은 산란 손실과 연관성이 있는 중요한 파라미터이다.
표면 평활성을 특성화하는 하나의 방법은 강력하게 연마된 기판(예를 들어, 약 1 Å RMS 미만의 조도를 갖는 기판) 위의 필름 증착 전후에 표면 조도를 측정하는 것이다. 표면 조도의 증가는 낮은 산란 손실과 연관성이 있어, 낮은 조도 증가는 낮은 산란 손실과 연관성이 있다. 하나의 실시에서, 증발된 코팅은 밝은 가시광 하에서 희뿌연 외관을 가지는 것으로 관찰되는데, 이는 통상 약 10 Å RMS 초과 표면 조도와 관련성이 있다. 본원에 개시된 이온 빔 증착된 코팅은 깨끗하고 투명한 외형을 가질 수 있는데, 이는 약 10 Å RMS 미만의 표면 조도와 관련성이 있다.
앞서 언급된 AlF3 및 GdF3 중의 하나 이상의 표면 조도의 증가(미코팅 기판과 비교)의 분석에서, 단일-층 필름은 이하의 결과를 보여준다. AlF3 단일-층 필름의 표면 조도 변화의 증가는 미코팅 기판에 대해 약 5 Å 내지 6 Å RMS의 범위이다. GdF3 단일-층 필름은 측정 해상도 내에서 검출가능한 표면 조도의 변화를 보여주지 않았다(예를 들어, 약 0.2 Å RMS 미만 또는 2 nm 높이 미만 조도 특징의 경우 +/- 10 %). 표면 조도 측정은 AlF3-GdF3 및 AlF3-LaF3의 다양한 조합의 각각 2 및 3 층 AR 코팅으로 제조되었다. 이러한 다중-층 AR 코팅의 표면 조도 변화는 약 0.2 Å 내지 0.5 Å RMS의 범위였다.
앞서 언급된 AlF3 및 LaF3 단일-층 필름의 표면 및 표면-아래 화학량론적 분석은 이하의 결과를 보여준다. AlF3 단일-층 필름의 표면은 약 56.5 % 플루오린, 약 19.3 % 알루미늄, 약 13.3 % 산소, 및 약 9.5 % 탄소를 보여준다. AlF3 단일-층 필름의 표면의 플루오린 대 알루미늄의 비는 약 2.93 %이다. AlF3 단일-층 필름의 표면-아래는 약 61.4 % 플루오린, 약 23.7 % 알루미늄, 약 13.0 % 산소, 및 약0.3 % 탄소를 보여준다. AlF3 단일-층 필름의 표면의 플루오린 대 알루미늄의 비는 약 2.59 %이다. AlF3 단일-층 필름 표면의 탄소 함량은 표면 오염에 기인하는 것일 수 있다.
LaF3 단일-층 필름의 표면은 약 56.1 % 플루오린, 약 21.6 % 란타늄, 약13.5 % 산소 및 약 8.7 % 탄소를 나타낸다. LaF3 단일-층 필름의 표면의 플루오린 대 란타늄의 비는 약 2.60 %이다. LaF3 단일-층 필름의 표면-아래는 약 55.2 % 플루오린, 약 34.0 % 란타늄, 약 10.4 % 산소, 및 약 0.0 % 탄소를 보여준다. LaF3 단일-층 필름 표면의 플루오린 대 란타늄의 비는 약 1.62 %이다. LaF3 단일-층 필름의 표면 위의 탄소 함량은 표면 오염에서 기인하는 것일 수 있다. 앞서 언급된 퍼센트들은 앞서 언급된 원소들의 대략적인 원자 퍼센트를 가리키는 X-선 광전자 분광법에 의해 관찰된 것이다.
GdF3 단일-층 필름은 LaF3 단일-층 필름 및 AlF3 단일-층 필름의 하나 혹은 둘 다와 관련하여 상술된 바와 유사한 표면 및/또는 표면-아래 화학량론적 특징을 가질 수 있다.
낮은 손실 광학 적용을 위해, 구체적으로 UV 범위 내에서, 필름 내의 산소의 존재는 광 흡수를 증가시킬 수 있다. 그러나, 심지어 상대적으로 높은 산소 함량에서도, 앞서 언급된 필름은 상대적으로 낮은 전반적 손실을 가진다. 이는 본원에 개시된 필름을 UV AR 코팅에 유용하게 하고 다른 적용을 위한 증착 방법의 실행 가능성을 입증하는 낮은 표면 조도 특징 때문일 수 있다. 보다 구체적으로, 본원에 개시된 금속-옥시-플루오린화물 필름은 이들의 기계적, 전기적 및 유전적 성질 때문에 다른 비-광학 적용에 유용할 수 있다.
도 3은 수조력 이온 빔 스퍼터 증착 시스템을 이용한 융합된 석영 기판(예를 들어, 실리카)에 증착된 AlF3 단일-층 필름의 분광 투과 스캔(300)의 예를 묘사한다. AlF3 단일-층 필름 증착 동안, H2O 증기는 약 10 - 20 sccm 에서 이온 공급원을 통해 흐른다. 증착된 AlF3 필름 두께는 약 40 - 60 nm이다.
곡선(305)는 비코팅된 석영 기판의 분광 투과를 묘사하며, 곡선(310)은 H2O를 이용하지 않고 석영 기판에 대해 증착된 AlF3 단일-층 필름을 묘사하며, 곡선(315)은 H2O를 이용하여 석영 기판에 대해 증착된 AlF3 단일-층 필름을 묘사한다. 이상적인 AlF3 단일-층 필름의 경우, 분광 투과 스캔의 파동-형태가 비코팅된 기판의 것 위에 있어, 그의 투과 최소치가 비코팅된 기판의 분광 투과 선에 접근한다.
국소 분광 최소치들(예를 들어, 곡선(315)의 최소치(325) 및 곡선(310)의 최소치(320))이 "코팅 없는" 곡선의 분광 선에 가까운 경우, AlF3 단일-층 필름은 낮은 손실을 가진다. 대조적으로, 국소 최소치가 "코팅 없는" 곡선의 분광 선 아래로 움직임에 따라, AlF3 필름의 손실은 증가한다. 낮은-손실 조건은 대부분의 UV 코팅에서 바람직하다.
곡선(315)은 H2O 처리 기체를 AlF3 필름에 적용하는 데 이용하는 것은 H2O 처리 기체 없이 적용된 유사 AlF3 필름을 묘사한 곡선(310)과 비교하여 분광 최소치(325)를 비코팅된 기판의 분광 투과에 실질적으로 가깝도록 이동시킨다는 점을 묘사한다. 결과적으로, H2O 처리 기체가 적용된 코팅은 훨씬 더 낮은 손실 조건을 나타낸다. AlF3 단일-층 필름을 위한 처리 환경에 물을 추가하는 것은 UV 코팅을 제조하는 데에 바람직한 낮은-손실 필름을 수득할 수 있다.
도 4는 수조력 이온 빔 스퍼터 증착 시스템을 이용한 융합된 석영 기판(예를 들어, 실리카)에 증착된 LaF3 단일-층 필름의 분광 투과 스캔(400)의 예를 묘사한다. LaF3 단일-층 필름 증착 동안, H2O 증기는 약 10 - 20 sccm에서 이온 공급원을 통해 흐른다. 증착된 LaF3 필름의 두께는 약 40 - 60 nm이다.
곡선(405)는 비코팅된 석영 기판의 분광 투과를 묘사하며, 곡선(410)은 H2O를 이용하지 않고 석영 기판에 대해 증착된 LaF3 단일-층 필름을 묘사하며, 곡선(415)은 H2O를 이용하여 석영 기판에 대해 증착된 LaF3 단일-층 필름을 묘사한다. 이상적인 LaF3 단일-층 필름의 경우, 분광 투과 스캔의 파동-형태가 비코팅된 기판의 것 아래에 있어, 그의 투과 최대치가 비코팅된 기판의 분광 투과 선에 접근한다.
곡선(410, 415)이 곡선(405)에 가까운 때, LaF3 단일-층 필름은 낮은 손실을 가진다. 대조적으로, 곡선(410, 415)이 곡선(405)으로부터 멀어짐에 따라, LaF3 단일-층 필름의 손실은 증가한다. 낮은-손실 조건이 대부분의 UV 코팅에서 바람직하다. 두 곡선(410, 415) 모두가 전체 묘사된 파장 범위에 걸쳐 높은 손실을 나타내는 반면, 이 범위의 하한에서(예를 들면, 약 190 - 230 nm 내), 곡선(415)은 곡선(410)보다 상당히 낮은 손실을 묘사한다. 결과적으로, LaF3 단일-층 필름을 위한 처리 환경에의 물의 추가는 UV 코팅을 제조하는 데에 바람직할 수 있는 더 낮은 손실을 수득할 수 있다.
도 5는 수조력 이온 빔 스퍼터 증착 시스템을 이용한 융합된 석영(예를 들어, 실리카) 기판의 양 측면에 증착된 AlF3/LaF3 AR 코팅에서의 분광 투과 스캔(500)의 예를 묘사한다. AlF3/LaF3 AR 코팅된 기판의 예에 대한 투과(곡선(505)에 의해 묘사)는 약 193 nm에서 약 99.0 %를 초과하는데, 이는 같은 파장 대역 내의 "비코팅된" 실리카 기판(곡선(510)에 의해 묘사)의 대략 90 % 투과에 비해 상당히 개선된 것이다. 또한, AR 코팅의 광학 성능은 엑시머(excimer) 레이저 장치에 대응하는 193 nm 및 248 nm 파장의 하나 혹은 둘 다의 주변에 대해 특히 관련이 있을 수 있다.
도 6은 수소 및 산소 중의 하나 또는 둘 다 및 해리된 플루오린을 이용한 플루오린계 광학 박막의 증착 조력 작업(600)의 예를 묘사한다. 로딩 작업(602)은 하나 이상의 기판을 이온 스퍼터링 증착 시스템으로 로딩하고 시스템을 진공(또는 유사 진공) 조건으로 펌핑시킨다. 공급 작업(605)은 플루오린 공급원 또는 수소/산소 공급원을 제공한다. 플루오린 공급원은 기체 플루오린 운반체(예를 들어, F2, NF3, 및 CF4)일 수 있다. 수소/산소 공급원은 기체상 수소/산소 운반체(예를 들어, H2O)일 수 있다.
해리 작업(610)은 공급된 플루오린 공급원의 플루오린을 높은 반응성의 원자 또는 분자로 해리시킨다. 예를 들어, 기체상 플루오린 운반체는 더 반응성인 원자 또는 라디칼화된 분자 성분(예를 들면, F-, NF-, 및 NF2-)으로 해리될 수 있다. 몇몇 실시에서, 해리 작업(610)은 공급된 수소/산소 공급원 내 수소 및/또는 산소를 높은 반응성의 원자 또는 분자로 또한 해리시킨다. 예를 들어, 기체상 H2O는 더 반응성인 원자 또는 라디칼화된 분자 성분(예를 들어, HO- 및 O-)으로 해리될 수 있다. 하나의 실시에서, 해리 작업(610)은 원거리 ICP(유도 결합 플라즈마) 공급원을 이용하여 달성될 수 있다.
주입 작업(620)은 해리된 플루오린, 수소 및/또는 산소를 이온 스퍼터링 증착 시스템으로 주입한다. 플루오린, 수소 및/또는 산소 공급원이 진공(또는 유사 진공) 하의 시스템으로 주입된다. 이온 스퍼터링 증착 시스템은 금속-플루오린화물 화합물 타깃에 이온 빔을 집중시킨다. 이온 빔은 타깃으로부터 금속-플루오린화물 물질의 기둥을 스퍼터하고 이를 기판 쪽을 향하여 지정한다. 금속-플루오린화물 물질의 기둥은 기판 위에 플루오린계 광학 필름(예를 들어, GdF3, MgF2, LaF3, AlF3, HfF4, YF3, 및 LiF3)을 만드는 데 이용된다.
조력 작업(625)은 해리된 플루오린, 수소 및/또는 산소와 함께 기판(들) 위의 플루오린계 광학 필름을 증착시키는 것을 조력한다. 플루오린계 타깃 물질에 비해 증착된 필름(들)의 플루오린의 화학량론적 감소가 있을 수 있다. 결과적으로 증착된 필름에서의 플루오린의 결핍을 초래하고 그러므로 자외선 범위에서 증착된 박막의 광학 감소에 기여하는 타깃 표면으로부터의 물질 성분의 차등 스퍼터링에 의해 본 현상이 일어날 수 있다. 해리된 플루오린는 이온 스퍼터링 증착 시스템에 추가적인 플루오린을 제공할 수 있는데, 이는 증착된 필름 화학량론에서의 플루오린 농도의 앞서 언급된 결핍을 완화하는 것을 도울 수 있다.
하나의 실시예에서, 150 - 200 nm UV 파장 분광 선 범위에서 적은 손실을 갖는 단일 층 플루오린계 박막은 작업(600)을 이용하여 생성된다. 또다른 실시예에서, 높고 낮은 지수의 플루오린계 박막(예를 들어, AlF3/LaF3 및 MgF2/LaF3 )의 다중-층 스택이 작업(600)을 이용하여 생성된다. 높고 낮은 지수의 플루오린계 박막의 다중-층 스택이 기판의 한쪽 또는 양 측면에 고투과 저손실 AR 코팅을 가질 수 있고 99.0 % 초과의 투과를 생성할 수 있다. 다양한 실시에서, 앞서 언급된 투과 효율성은 플루오린계 박막의 UV 경화 전후에 달성될 수 있다.
반응 작업(630)은 수소 및/또는 산소와 이온 스퍼터링 증착 시스템의 내부 표면에 부착된 해리된 플루오린을 반응시킨다. 예를 들어, 해리된 F-원자는 스퍼터 증착 시스템이 대기로 배기되기에 앞서 조력 작업(625)과 동시에 휘발성 HF를 형성하기 위해 수소/산소 운반체의 수소 성분과 결합한다. 휘발성 HF는 그리고 나서 배기 작업(635)에 앞서 기판 어셈블리 위에 플루오린계 박막 및/또는 스퍼터 기둥, 이온 빔으로 플루오린 공급원으로서 소비될 수 있다.
배기 작업(635)은 이온 스퍼터링 증착 시스템을 대기로 배기시킨다. 배기 작업(635)은 플루오린계 광학 필름(들)이 있는 기판이 이온 스퍼터링 증착 시스템으로부터 제거되는 것을 가능하게 하고 및/또는 새로운 기판이 플루오린계 광학 필름(들)의 증착을 위한 이온 스퍼터링 증착 시스템으로 삽입되도록 한다. 반응 작업(630)은 대기 공기와 반응하여 매우-독성인 HF 기체를 형성하는 이온 스퍼터링 증착 시스템의 내부 표면에 부착된 F- 원자의 양을 감소시킨다. 결과적으로, 배기 작업(635)은 주변 직원에게 위험을 제기하지 않고 수행될 수 있다.
하나의 실시예에서, 배기 작업(635)은 두 배기-퍼징 순환 및 1 ppm 보다 상당히 미만의 피크 과도 HF 농도(수소/산소 운반체가 이용되지 않을 때 1-3 피크 HF ppm과 비교하여)로 수행된다.
명확하게 달리 주장되지 않거나 특정한 지시가 청구항 언어에 의해 내재적으로 요구되지 않으면, 타당한 작업이 임의의 지시, 추가 또는 생략 작업으로 바람직하게 수행될 수 있다. 상단의 설명, 예, 데이터들은 본 발명의 예시적 실시태양의 용도 및 구조의 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 많은 실시태양이 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 제조될 수 있는 바, 본 발명은 이제 첨부된 청구항에서 인용된다. 또한, 다른 실시태양의 구조적 특징은 인용된 청구항으로부터 벗어나지 않고 또다른 실시태양으로 조합될 수 있다.

Claims (33)

  1. 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상의 존재 하에 기판 위에 이온 빔 스퍼터링된 금속-플루오린화물 코팅을 증착시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상이 증착 작업을 조력하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 이온 빔을 이용하여 타깃으로부터 기판 위로 금속-플루오린화물 물질을 스퍼터링하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 타깃이 금속-플루오린화물 및 금속 합금 중의 하나 또는 둘 다로 제조된 것인 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상이 스퍼터링 작업을 조력하는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상을 증착 작업이 그 안에서 일어나는 인클로저 내로 주입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 해리된 플루오린이 증착 작업 동안 금속-플루오린화물 코팅의 일부가 되는 것인 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 해리된 플루오린이 증착 작업 동안 타깃 및 기판 중의 하나 또는 둘 다와 반응하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수소 및 산소 중의 하나 또는 둘 다가 기체상 및 수증기의 형태로 하나 이상 해리되는 것인 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 주입 작업이 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상과 혼합된 Ar, Ne, He, Kr 및 Xe의 하나 이상을 이용하여 추가로 수행되는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 해리된 플루오린이 수소와 반응하여 플루오린화 수소를 형성하고 플루오린화 수소가 증착 작업에 의해 적어도 부분적으로 소비되는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 증착 작업에 의해 소비되지 않은 플루오린화 수소의 적어도 일부를 배출시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 광학 코팅인 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 10 Å RMS 미만의 표면 조도 증가를 일으키는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 0.1 부피% 내지 20 부피% 사이의 산소 함량을 포함하는 것인 방법.
  16. 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상의 존재 하에 기판 위에 이온 빔 스퍼터링된, 10 Å RMS 미만의 표면 조도 증가를 갖는 금속-플루오린화물 코팅.
  17. 제16항에 있어서, 상기 해리된 플루오린이 금속-플루오린화물 코팅의 일부가 되는 것인 금속-플루오린화물 코팅.
  18. 제16항에 있어서, 상기 수소 및 산소 중의 하나 또는 둘 다가, 기체상, 및 수증기 형태로 하나 이상 해리된 것인 금속-플루오린화물 코팅.
  19. 제16항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 광학 코팅인 것인 금속-플루오린화물 코팅.
  20. 제16항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 0.1 부피% 내지 20 부피% 사이의 산소 함량을 포함하는 것인 금속-플루오린화물 코팅.
  21. 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중 하나 이상을 인클로저에 주입하는 프로세스 기체 공급원; 및
    스퍼터링된 금속-플루오린화물 코팅을 수용하는 인클로저 내 기판
    을 포함하는 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 이온 빔에 의해 스퍼터링된 금속-플루오린화물 물질로부터의 타깃을 더 포함하는 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 타깃을 향하도록 지정된 이온 빔을 발생시키는 이온 공급원을 더 포함하는 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 상기 타깃이 금속-플루오린화물 및 금속 합금 중의 하나 또는 둘 다로 제조된 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 상기 해리된 플루오린이 금속-플루오린화물 코팅의 일부가 되는 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  26. 제22항에 있어서, 상기 해리된 플루오린이 타깃 및 기판 중의 하나 또는 둘 다와 반응하는 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  27. 제21항에 있어서, 상기 수소 및 산소 중의 하나 또는 둘 다가, 기체상, 및 수증기 형태로 하나 이상 해리된 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  28. 제21항에 있어서, 상기 프로세스 기체 공급원이 해리된 플루오린과 수소 및 산소 중의 하나 이상과 혼합된 Ar, Ne, He, Kr 및 Xe의 하나 이상을 인클로저로 더 주입하는 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  29. 제21항에 있어서, 상기 해리된 플루오린이 수소와 반응하여 플루오린화 수소를 형성하고 플루오린화 수소가 금속-플루오린화물 코팅에 의해 적어도 부분적으로 소비되는 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 금속-플루오린화물 코팅에 의해 소비되지 않은 플루오린화 수소의 적어도 일부가 배출되는 것을 더 포함하는 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  31. 제21항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 광학 코팅인 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  32. 제21항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 10 Å RMS 미만의 표면 조도 증가를 가지는 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
  33. 제21항에 있어서, 상기 금속-플루오린화물 코팅이 0.1 부피% 내지 20 부피% 사이의 산소 함량을 포함하는 것인 이온 빔 스퍼터링 시스템.
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