耐用的3d几何形状保形抗反射涂层的制作方法_3

文档序号:9703404阅读:来源:国知局
且具有相对高的硬度,并且二氧化硅与氮化硅键合剂键合得很好,因为它们每个都包括硅基基质(base silicon matrixes)。因此,与由更不太类似的材料制成的膜相比,当暴露给磨蚀力时,二氧化硅和氮化硅膜层将不太容易彼此剥离。出于至少这些原因,二氧化硅和氮化硅AR涂层可以很好地适于在消费者产品的、暴露给大量磨损和磨蚀的暴露表面上应用。
[0042]沉积每个膜212、222、230和232之间的定时可以依赖于沉积技术以及其它处理参数而变。例如,在溅射系统中,每个相继的膜一般可以在每个前一个膜沉积之后非常快地沉积。在其中膜212、222、230和232包括不同材料的PECVD系统中,在引入第二类型的反应性气体之前允许源有时间充分抽空并清除第一种反应性气体会是有益的。
[0043]图3示出了根据所述实施例被用来利用备选的薄膜沉积技术在非平坦表面上形成AR涂层的系统300的示意图。系统300被配置为在基板302的表面304上沉积膜312。系统300可以是被配置为沉积膜312的任何合适的沉积系统,诸如溅射沉积系统或者PECVD系统。表面304是非平坦的(例如,弯曲的),并且因此难以利用上述常规技术以均匀的方式沉积到其上。系统300包括具有元件a-g的一系列源308,这些元件布置成使有效表面318具有其形状密切对应于基板302的表面304的形状。在一些实施例中,元件a_g当中每一个都可以具有基本平坦的表面,但是共同构成粗略地模拟基板302的弯曲表面304的有效表面318。当难以获得其形状对应于表面304的单个源时,诸如以上参考图2A和2B所描述的源208,这一系列源308实现起来会更容易。在一些实施例中,系统300包括支撑件303,它相对于一系列源308支撑并定位基板302。
[0044]这一系列源308可以包括任何合适数量的元件a-g,并且不限于所示出的元件a_g的数量。一般而言,这一系列源308应当具有用于提供具有充分均匀厚度的膜312的元件a-g的合适数量。这可以依赖于系统300的类型(例如,溅射或PECVD)、这一系列源308之间的距离d、表面304的三维几何形状以及特定应用的膜均匀性需求而变。在其中系统300是溅射沉积系统的实施例中,元件a-g每个都对应于溅射靶材。在其中系统300是PECVD系统的实施例中,元件a-g每个都可以对应于离子源。膜312可以由任何合适的材料制成,包括Si3N4 (氮化硅)、Si02 ( 二氧化硅)、Nb205、Ti02 (氧化钛)、Ta02 (氧化钽)和/或其它合适的AR膜材料。系统300可以被用来形成后续的膜层,类似于以上参考图2B和2C所描述的。
[0045]如上所述,在一些实施例中,利用中空阴极源的PECVD系统被用来沉积AR膜。图4示出了具有线性形状的中空阴极源400的一种实施例的透视图。中空阴极源400具有包括腔体402的管道形状。当气体经过腔体402时,射频(RF)和/或其它电流放电可以应用到中空阴极源400,从而形成等离子体。例如,含硅的气体,诸如硅烷气体,可以经过腔体402,以形成具有含硅离子和反应性组分的等离子体。离子和反应性组分朝基板表面流动并且作为膜沉积到基板表面上。
[0046]由于中空阴极源400具有基本上线性的形状,因此它可以被用来在基板的线性或平坦表面上形成具有基本均匀表面的薄膜,诸如图1A中所示。但是,使用单个线性形状的中空阴极源400以沉积到弯曲表面上会使得结果薄膜具有不均匀的厚度,诸如图1B中所示。为了适应非平坦的基板表面,两个或更多个中空阴极源400可以彼此结合使用,诸如图3中所示。特别地,这两个或更多个中空阴极源400可以构成模拟基板的非平坦表面的有效表面。以这种方式,等离子体内的离子和反应性组分可以在与基板表面基本上垂直的方向上朝基板的非平坦表面流动,由此形成具有基本上均匀厚度的膜。
[0047]在一些实施例中,中空阴极源的形状被定制为形成模拟基板的非平坦表面的有效表面。图5示出了根据所述实施例具有弯曲形状的有效表面504的中空阴极源500。中空阴极源500包括腔体502,在那里,射频(RF)和/或其它电流放电应用到气体,从而形成具有离子和/或其它反应性化学组分的等离子体。弯曲形状的有效表面504模拟基板的弯曲表面的形状,诸如图2A-2D中所示。然后,离子和/或其它反应性组分在与弯曲的基板表面基本上垂直的方向上朝弯曲的基板流动,由此形成具有基本上均匀厚度的膜。
[0048]应当指出,中空阴极源500的有效表面504可以具有符合基板表面形状的任何合适形状,并且不限于图5中所示的弯曲形状。在一些实施例中,有效表面504模拟基板的二维表面。在其它实施例中,有效表面504模拟基板的三维表面。在一些实施例中,两个或更多个中空阴极源500可以让相同或不同形状的有效表面504组合起来,以模拟基板表面的形状。在一些实施例中,一个或多个非平坦形状的中空阴极源500与一个或多个线性形状的中空阴极源500组合,以模拟基板表面的三维形状。以下参考图6-9来描述中空阴极源的一些组合。
[0049]在一些应用中,基板表面具有相对大的三维表面,这不容易利用单个中空阴极源覆盖。图6A和6B示出了可被用作PECVD装置的一部分,以便在具有相对大表面的基板上均匀地沉积膜的中空阴极系统。图6A示出了中空阴极系统600的示意图,该系统包括用于把膜603沉积到基板604上的中空阴极源602。基板604具有表面606,该表面具有非平坦形状。在一些实施例中,基板604是用于电子设备的窗口或透镜。在一些实施例中,系统600包括支撑件601,该支撑件相对于中空阴极源602支撑并定位基板604。表面606相对大,因为表面606基本上跨越X、y和z方向。
[0050]中空阴极源602具有其形状符合基板602的表面606的一部分的有效表面610。为了在其三个维度中完整地覆盖表面606,基板604在沉积过程期间相对于中空阴极源602平移,如由箭头608指示的(z方向)。以这种方式,中空阴极源602可以提供具有充分接近表面606的不同区域以便在沉积过程期间不同时间沉积膜603的离子和/或其它反应性组分的等离子体。在一些实施例中,支撑件601包括平移机制,诸如传送带系统,其在中空阴极源602保持静止的情况下平移基板604。在其它实施例中,在基板604保持静止的情况下,平移中空阴极源602。在其它实施例中,中空阴极源602和基板604都被平移并且任何一方都不保持静止。
[0051]在一些实施例中,基板604相对于中空阴极源602平移的速率被控制,以便控制到表面606上的沉积速率。例如,平移速率可以被微调,使得膜603具有预定的厚度。一般而言,平移越快,膜603将越薄。在一些实施例中,平移速率贯穿沉积过程都是一致的。在其它实施例中,平移速率在沉积过程期间变化。即,平移速率可以在沉积过程的不同点增加或减小。这种技术可以被用来例如补偿表面606的不同区域离有效表面610处于不同距离。例如,与区域616相比,在区域612和614处表面606离中空阴极源602的有效表面610更远(S卩,在y和x方向)。这种变化的距离会导致膜603在区域616比在区域612和614具有更大的厚度。为了提供在区域616以及区域612和614处具有均匀厚度的膜603,当中空阴极源602的有效表面610在区域612和614之上定位时,平移速率可以较慢,而当在区域616之上定位时,平移速率较快。这可以允许在区域612和614更多的停留时间并沉积更多材料,以补偿离有效表面610的更大距离。结果在表面606上产生的膜603将具有均匀的厚度。
[0052]根据一些实施例,提供给中空阴极源602的反应性气体的流速变化,以便控制到表面606上的沉积速率。不同的流速可以代替改变基板604相对于中空阴极源602的平移速率来实现或者作为其附加来实现。一般而言,更高的气体流速将导致更高的沉积速率,并且更低的气体流速将导致更低的沉积速率。例如,当中空阴极源602的有效表面610在区域612和614之上定位时,可以应用较高的气体流速,并且当在区域616之上定位时,应用较低的流速。这可以补偿区域612和614离有效表面610的更大距离。
[0053]如上所述,在一些应用中,多层膜被沉积,以形成AR涂层。在用来沉积膜603的第一沉积过程充分完成之后,基板604可以移动到第二中空阴极源(未示出)以沉积第二膜,或者基板604可以第二次被传送通过中空阴极源602。图6B示出了在基板604第二次被传送通过中空阴极源602的第二沉积过程期间的中空阴极系统600。第二沉积过程把第二膜616沉积到已经沉积的膜603上。在一种实施例中,与用于沉积膜603的第一沉积过程相比,第二沉积
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