200035. lajstromszámú szabadalom • Eljárás dielektrikum vékonyrétegek utókezelésére
1 HU 200035 B 2 A találmány tárgya eljárás dielektrikum vékonyrétegek utókezelésére, amelynek segítségével megnövelhető a vékony dielektromos rétegek (pl. SiO, SÍO2, TÍ2O3, stb.) tapadása a hordozón (pl. üvegen) és mechanikai szilárdsága, továbbá befolyásolhatók, trimmelhetók 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. Az optikai vékonyrétegeket általában üveg hordozóra viszik fel vákuumgözöléssel, katódporlasztással vagy egyéb más eljárással. A rétegek összetétele leggyakrabban SiO, Si02, illetve TÍ2O3, ezeket gyakran több egymást követő lépésben, szendvicsszerű szerkezetet kialakítva viszik fel. 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 ionnyalób 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. 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. 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, L. R. Bloom, Appl. Phys. Lett., 25, 329 (1974)/. Az optikai anyagok ionimplantálásénak 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. 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. Célunk a találmánnyal egy olyan eljárás létrehozása dielektrikum vékonyrétegek utókezelésére, amely lehetővé teszi a hordozóra felvitt vékonyrétegek mechanikai és optikai tulajdonságainak javítását. 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. 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 1,540-15 - 240‘1S 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. A besugárzásra felhasznált ionok megválasztásénál 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. 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. A leggyakoribb vékonyrétegek esetén mindkét említett feltételnek megfelelnek, és előnyösen alkalmazhatók a nitrogén, az oxigén és az argon ionjai. Az eljárás illusztrálására kísérleteket végeztünk üveghordozón levő SiOz, TÍ2O3, valamint SÍO2, és TÍ2O3 szendvicsszerkezetű rétegeken. A kívánt eredmény eléréséhez 1,5'10'15 - 2-10*15 J energiára felgyorsított ionokkal, 6-1012 - 34014 ion/cm2 dózissal homogén módon, közvetlenül sugároztuk be a dielektrikum vékonyréteg felületét. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
