Ionenstrahlsputtern von dielektrischen Schichten auf großen optischen Substraten

Die homogene Ab­scheidung optischer Schichten auf großen ebenen Substraten gestaltet sich durch die meist punkt­förmigen Verdampfer­quellen und die Ab­wesenheit eines komplexen Bewegungs­systemes schwierig. Die Nutzung von Ionen­strahlsputtern (engl. Ion Beam Sputtering, IBS) ermöglicht, verglichen mit kon­kur­rie­renden Verfahren, deutlich höhere Energien der am Substrat an­kommenden Teil­chen. Daher ergibt dieses Abscheidungs­verfahren im Allgemeinen dichtere Schichten mit Eigen­schaften nahe den der entsprechenden Bulk­materialien.

Al₂O₃ wurde in dieser Anwendung als Teil einer Anti­reflex­schicht auf einem optischen Glas abgeschieden. Der Prozess wurde reaktiv vom metallischen Target durch­geführt, in dem Sauer­stoff als reaktives Hinter­grund­gas benutzt wurde.

Die Substrat­abmessung betrug 500 mm x 300 mm. Die Ho­mo­ge­ni­tät wurde durch eine pendelnde lineare Bewegung des Substrates und ein Shaper­system sichergestellt. Die statische Abscheide­rate von Al₂O₃ liegt bei 7 nm/min. Die ab­geschiedene Schicht­dicke wurde in-situ mit einem Schwing­quarz­system überwacht, welches in die Anlagensoftware integriert ist und das End­punkt­signal liefert. Die Messung der Schicht­dicke erfolgte ellipso­metrisch über ein Sentech-SE400-Ellipsometer. Die Ver­messung der großen Substrat­fläche wurde auf fünf 150 mm Substraten durchgeführt. Die Re­produzier­barkeit der Schicht­dicken wurde aus drei auf­einander­folgenden Prozess­durchläufen bestimmt.

Statische Abscheideraten von verschiedenen Materialien Materialien:
Silizium (Si): 3,0 nm/min, Aluminium (Al): 5,5 nm/min, Molybdän (Mo): 3,5 nm/min, Titan (Ti): 2,8 nm/min, Aluminiumoxid (Al₂O₃): 7,0 nm/min