FI117728B - Monikerrosmateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents
Monikerrosmateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI117728B FI117728B FI20045495A FI20045495A FI117728B FI 117728 B FI117728 B FI 117728B FI 20045495 A FI20045495 A FI 20045495A FI 20045495 A FI20045495 A FI 20045495A FI 117728 B FI117728 B FI 117728B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- layer
- precursor
- thickness
- oxide
- refractive index
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 56
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 145
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 62
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 36
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 22
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000010923 batch production Methods 0.000 claims description 5
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 4
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims description 3
- HLDBBQREZCVBMA-UHFFFAOYSA-N hydroxy-tris[(2-methylpropan-2-yl)oxy]silane Chemical compound CC(C)(C)O[Si](O)(OC(C)(C)C)OC(C)(C)C HLDBBQREZCVBMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 nioboxide Chemical compound 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UQMOLLPKNHFRAC-UHFFFAOYSA-N tetrabutyl silicate Chemical compound CCCCO[Si](OCCCC)(OCCCC)OCCCC UQMOLLPKNHFRAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 5
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I tantalum(v) chloride Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 83
- 239000010408 film Substances 0.000 description 81
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 49
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 38
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 17
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 235000021251 pulses Nutrition 0.000 description 11
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010068 TiCl2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003877 atomic layer epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HFLAMWCKUFHSAZ-UHFFFAOYSA-N niobium dioxide Chemical compound O=[Nb]=O HFLAMWCKUFHSAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- ZWYDDDAMNQQZHD-UHFFFAOYSA-L titanium(ii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ti+2] ZWYDDDAMNQQZHD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 102100024643 ATP-binding cassette sub-family D member 1 Human genes 0.000 description 1
- 241000694383 Alfalfa leaf curl virus Species 0.000 description 1
- 102100031239 Chromodomain-helicase-DNA-binding protein 1-like Human genes 0.000 description 1
- 101000777053 Homo sapiens Chromodomain-helicase-DNA-binding protein 1-like Proteins 0.000 description 1
- 101000635895 Homo sapiens Myosin light chain 4 Proteins 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003076 TiO2-Al2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical compound [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 150000005829 chemical entities Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- VJDVOZLYDLHLSM-UHFFFAOYSA-N diethylazanide;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CC[N-]CC.CC[N-]CC.CC[N-]CC.CC[N-]CC VJDVOZLYDLHLSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- LNKYFCABELSPAN-UHFFFAOYSA-N ethyl(methyl)azanide;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CC[N-]C.CC[N-]C.CC[N-]C.CC[N-]C LNKYFCABELSPAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910000311 lanthanide oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- IJHFIVUWUURYJD-UHFFFAOYSA-M lanthanum(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[La+3] IJHFIVUWUURYJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- MNWRORMXBIWXCI-UHFFFAOYSA-N tetrakis(dimethylamido)titanium Chemical compound CN(C)[Ti](N(C)C)(N(C)C)N(C)C MNWRORMXBIWXCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UBZYKBZMAMTNKW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrabromide Chemical compound Br[Ti](Br)(Br)Br UBZYKBZMAMTNKW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- NLLZTRMHNHVXJJ-UHFFFAOYSA-J titanium tetraiodide Chemical compound I[Ti](I)(I)I NLLZTRMHNHVXJJ-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
- C03C17/3417—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
- C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
- C03C17/3694—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer having a composition gradient through its thickness
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45529—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations specially adapted for making a layer stack of alternating different compositions or gradient compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45555—Atomic layer deposition [ALD] applied in non-semiconductor technology
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/3141—Deposition using atomic layer deposition techniques [ALD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/90—Other aspects of coatings
- C03C2217/91—Coatings containing at least one layer having a composition gradient through its thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
117728
Monikerrosmateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi Tekniikanala 5 Keksintö koskee ALD-tekniikalla valmistettua materiaalia, joka soveltuu käytettäväksi optisissa pinnoitteissa. Erityisesti keksintö koskee materiaalia, jossa on vuorottaiset kerrokset korkean taitekertoimen ja vähäisen optisen häviön aikaansaamiseksi, sekä sen käyttöä optisissa rakenteissa.
10 Tekniikan tausta
Optisia päällysteitä käytetään optisissa laitteissa erilaisten ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Sellaisiin päällysteisiin kuuluvat suodattimet, heijastusta estävät päällysteet ja reflekto-rit. Nämä päällysteet koostuvat tyypillisesti erilaista materiaalia olevista kerroksista, jotka materiaalit eroavat toisistaan sekä paksuuden että taiteominaisuuksien osalta vaadittavan 'il 15 spektrivasteen aikaansaamiseksi.’Optinen” tarkoittaa tässä yhteydessä elektromagneettisia aallonpituuksia alueella 180 nm-20/im. . '
Optiset häviöt (absorptio- ja sirontahäviö), taitekerroin ja kalvojännitys ovat erittäin tärkeitä parametrejä optisten ohutkalvopäällysteiden alalla. Pistevirheiden, kuten metallisten . . 20 epäpuhtauksien poissaolo on myös erittäin tärkeä sovelluksille, joissa käytetään laservaloa.
• · * .···, Lisäksi useimmilta käyttökohteilta vaaditaan sellaisia hyviä ominaisuuksia ympäristökö- , • · · keissa, että ilmankosteuden ja lämpötilan vaihtelut vaikuttavat mahdollisimman vähän.
• -• « * · : .*. Tyypillisessä rakenteessa optisten häviöiden tulisi olla mahdollisimman vähäisiä, jamah- M· · ··. dollisimman korkean ja mahdollisimman alhaisen taitekertoimen omaavia kalvokerroksia ··«· :***: 25 tulisi olla saatavana. Päällystysrakenne käsittää tyypillisesti useamman kuin yhden ohut- • · · kaivomateriaalin ja useita kerroksia. Moniosaiset optiset päällysteet voivat sisältää useita satoja vuorottaisia korkean ja alhaisen taitekertoimen omaavia kerroksia. Myös kerrosten • · * :...i paksuus vaihtelee vaadittujen ominaisuuksien mukaan. Sellaisia rakenteita suunnitellaan ; tavallisesti käyttämällä erityistietokoneohjelmia.
• · · . 30 • * • · · . · · ·. Amorfisista kalvoista aiheutuu tyypillisesti vähemmän häviöitä kuin kiteisistä kalvoista, • · · • § J oissa esiintyy erilaisia vuoro vaikutuksia, jotka aiheuttavat sironta-ja absorptiohäiriöitä.
* · • ti 2 i
117728 J
Optiset häviöt kiteitä sisältävissä ohutkalvoissa riippuvat tyypillisesti kidekoosta ja valon aallonpituudesta niin, että pidemmillä aallonpituuksilla esiintyy vähemmän häviötä kuin lyhyemmillä aallonpituuksilla. Häviöiden tärkeys riippuu tietenkin käyttötarkoituksesta, mutta yleisesti ottaen vähäiset häviöt mahdollistavat laajemman rakennevalikoiman tai 5 ovat suorituskyvyn kannalta edullisia.
Korkean taitekertoimen omaavat materiaalit ovat edullisia. Rakenteet toimivat paremmin, ja varsinaisten laitteiden valmistaminen on tyypillisesti helpompaa ja aiheuttaa alhaisempia kustannuksia, kun kalvon kokonaispaksuus on pienempi.
10
Optisia häviötä mitataan usein käyttämällä spektrofotometriä. Optisen interferenssin vuoksi kalvon läpäisevyys riippuu kalvon paksuudesta, mutta optisen interferenssin vaikutukset eivät ole olennaisia läpäisevyyden maksimiaallopituudella, ja jäljelle jäävä läpäisevyyshä-viö aiheutuu kalvon perusominaisuuksista kuten absorptiosta ja sironnasta. Erilaisten mate-15 naalien ja rakenteiden välinen vertailu tehdään helpoimmin mittaamalla eripaksuisia päällystetty]' ä kalvoj a, j a vertaamalla läpäisevyyden maksimiarvoj a. Kiteisellä kalvolla optiset häviöt ovat suurempia lyhyillä aallonpituuksilla. Siten esimerkiksi ihmissilmälle tarkoitetuissa käyttökohteissa on edullista mitata häviöitä noin 360 - 440 nm:n aallonpituudella, ->j lähellä ihmissilmän herkkyysrajaa.
20 • e · * · * " *. * Rakenteen alhainen kalvojännitys on erittäin tärkeää luotettavan optisen tuotteen valmis- « · · tuksessa. Mitä paksumpi päällyste on, sitä tärkeämpää on saavuttaa alhainen sisäinen jänni- ‘ * ·"·. tys kalvopinon kerrosten irtoamisen (delaminoitumisen) tai säröilyn estämiseksi. Kuormi- • I · -'4 • · · * tuksen mittaamiseksi on olemassa useita menetelmiä. Esimerkiksi, kun ohuen lasisubstraa-• · · · / .···. 25 tin toinen puoli on päällystetty, jännitys saa substraatin taipumaan. Kaareutuma voidaan « · · mitata, ja kalvojännitykset voidaan laskea substraattimateriaalin tunnettujen ominaisuuksi- ; en perusteella.
• · · *·· ·*· · ?/l . *·, Ohutkalvoihin voi diffimdoitua molekyylejä päällystämisen aikana ja/tai päällystämisen ··# · .·**. 30 jälkeen, mikä aiheuttaa erilaisia haitallisia vaikutuksia. Ihanteellisessa tapauksessa ohut- ^ • · · .1. kalvomateriaalien tulisi vastustaa diffuusiota. Suojaominaisuuksien mittaaminen on tapa- • · · ’ . uksesta riippuvaista. Joissakin tapauksissa haitallisia vaikutuksia esiintyy kalvon raj apin- • *
J
3 : 117728 f •il
Si ·.$ nassa päällystysprosessin aikana kemikaalien välisen yhteensopimattomuuden vuoksi, mikä lisää häviötä tai vaikuttaa kidekasvuun. Jotkin materiaalit saattavat aiheuttaa ongelmia lopullisessa optisessa komponentissa aiheuttamalla kerrosten irtoamista tai lisäämällä häviöitä, johtuen materiaalin diffuusiosta rajapinnan yli.
'5 Tässä tekstissä ’’oksidilla” tarkoitetaan kaikkia erilaisen kemiallisen koostumuksen, faasin tai kiderakenteen omaavia oksideja (esimerkiksi titaanioksidia, alumiinioksidia, tantaaliok-sidia). Kun vastaavasti käytetään stökiometristä kemiallista kaavaa, mikä on tavanomaista > tällä alalla, tämä ei välttämättä tarkoita, että kyseessä olevalla kerroksella on vastaava ab- * 10 soluuttinen stökiometrinen koostumus. Ilmaisu’’kerroin” tarkoittaa taitekerrointa, mikäli ei ilmoiteta toisin.
Titaanioksidi on tunnettu korkeasta taitekertoimestaan. Titaanioksidi esiintyy erilaisen koostumuksen omaavissa yhdisteissä, esim. T1O2, T12O3 ja T13O5. Kolme kidemuotoa esiintyy: rutiili, brukiitti ja anataasi. Titaanioksidi esiintyy lisäksi amorfisessa muodossa. Omi-15 naisuudet riippuvat kidemuodosta. Faaseja voidaan sekoittaa, amorfinen ja kiteinen muoto voivat esiintyä samanaikaisesti samassa kalvossa. Näin ollen erilaisten kalvojen ominaisuudet eroavat huomattavasti toisistaan valmistusprosessissa esiintyvien erojen johdosta.
Valitettavasti atomikerroskasvatus-tekniikkaa (Atomic Layer Deposition (ALD) - , . 20 technology) käytettäessä amorfista titaanioksidia kehittyy helposti vain alle noin 150 °C:n • · · * * · *!!,* päällystyslämpötilassa. Tämä rajoittaa huomattavasti sen käyttökelpoisuutta optisissa ra- i • · · kenteissa. Yli noin 150 °C:n päällystyslämpötilassa syntyy kiteistä titaanioksidia, joka ai- * : . *. heuttaa optisia häviötä. Toisaalta korkeammat päällystyslämpötilat ovat toivottavia esi- f « · · · ~ • · · * .·'!*' merkiksi ' ϊ * 's φ * · * .***. 25 - titaanioksidin käytön mahdollistamiseksi päällystetyissä ohutkalvorakenteissa yhdessä • · · muiden materiaalien kanssa, jotka vaativat korkeampia päällystyslämpötiloja : ·*: - titaanioksidikalvontaitekertoimenja tiheyden parantamiseksi * · · - jäännösjännityksen säätämiseksi titaanioksidikalvossa • · * , .·, - ohutkalvon tarttuvuuden parantamiseksi substraattiin.
* · * * · ♦ r 30 ' • · « · ·
Kiderakenteeseen liittyvien ongelmien lisäksi titaanioksidin tiedetään olevan jonkin verran * · · .
• · · · heikko pidättämään happea. Muut materiaalit, joilla on rajapinta titaanioksidin kanssa, • · · .( ' ... .4 ··}
: I
•Vf
4 117728 I
voivat ottaa happea titaanioksidikerroksesta. Titaanioksidin tapauksessa tämä johtaa lisään-tyneen optisen absorption omaaviin kalvoihin.
Eräprosesseissa kasvavalla TiC>2-kalvolla on taipumusta joutua ympäröivien pintojen vai-5 kutuksen alaiseksi. Tästä seuraa erilaisia kalvon kasvunopeuksia ja mahdollisesti
TiCVkalvon vaihtelevia kiderakenteita, riippuen siitä mikä on vastakkainen pinta (alle noin 15...20 mm:n etäisyydellä näyttää olevan vaikutusta). Jos pinnassa on erilaisia rakenteita ja se on samansuuntainen kasvavan TiC>2-kalvopinnan kanssa, se aiheuttaa ’’valokuvan” '-V.
kaltaisia vaikutuksia kasvavaan TiC>2-kalvoon. Tämän vaikutuksen syytä ei tällä hetkellä 10 tunneta. Etenkin puhdas T1O2 -kalvo on erittäin herkkä ympäröivän tilan vaikutuksille.
Tämä vaikutus rajoittaa mahdollisuutta käyttää TKV.ta erä-ALD -sovelluksissa, koska se asettaa rajoituksia kasetin tai muun pitimen rakenteelle substraattin pitämiseksi paikallaan eräprosessin aikana. ΐ 15 Ilmeisesti titaanioksidiin perustuva materiaali, jolla ei olisi edellä mainittuja kide-, reaktii-visuus-ja herkkyyshaittoja, olisi erittäin edullinen.
Atomikerroskasvatus (Atomic Layer Deposition (ALD))-tekniikkaa, jota alunperin kut- . .
suttiin Atomic Layer Epitaxy -tekniikaksi, on ohutkalvon kasvatusprosessi jota on käytetty . . 20 yli 20 vuotta. Viime aikoina tämä tekniikka on herättänyt voimakasta kiinnostusta puoli- • » · '!!/ johde- ja tiedontallennusteollisuudessa. Tällä tekniikalla tuotetuilla kalvoilla on poikkeuk- • · ♦ *. · t sellisia ominaisuuksia, kuten että niissä ei ole huokosreikiä j a että niillä on erinomainen • · · · : yhdenmukaisuus ja askelpeitto korkeankin sivusuhteen omaavissa rakenteissa. ALD- ♦ · · · tekniikka soveltuu myös hyvin materiaalikoostumusten tarkkaan säätämiseen ja hyvin f • · · · .···. 25 ohuiden kalvojen (<lnm) valmistamiseksi.
* * * : Kalvon kasvattamiseksi ALD-tekniikalla substraatit sijoitetaan reaktiokammioon, jossa M» prosessiolosuhteet, mukaan lukien lämpötila ja paine, säädetään vastaamaan prosessikemi- . . *. an ja substraattimateriaalien vaatimuksia. Tyypillisesti lämpötila on alueella 20 - 600 °C ja • · » 30 paine alueella 1 - 1000 pascal. Kun substraatti on saavuttanut vakaan lämpötilan ja pai- * · · neen, ensimmäinen prekursorihöyry suunnataan substraateille. Osa tästä höyrystä kemi- • ♦ · sorptioituu pinnalle saaden aikaan yhden monomolekulaarikerroksen paksuisen kalvon.
* · 5 117723
Aidossa ALD-prosessissa höyry ei pidäty itseensä, ja tämä prosessi on siksi itserajoittava, Huuhtelukaasua johdetaan ensimmäisen höyryn ylimäärän ja haihtuvien reaktiotuotteiden poistamiseksi. Tämän jälkeen syötetään toista prekursorihöyryä, joka reagoi ensimmäisen kemisorptioituneen höyryn monomolekulaarikerroksen kanssa. Lopuksi huuhtelukaasua 5 johdetaan sisään toisen höyryn ylimäärän sekä haihtuvien reaktiotuotteiden poistamiseksi.
Tämä päättää yhden kasvatusjakson. Tämä menettely toistetaan kunnes saavutetaan haluttu kalvon paksuus. Avain menestykselliseen ALD-kasvattamiseen on pystyä syöttämään oikeat höyryprekursorit reaktiokammioon vuorotellen ilman päällekkäisyyttä. Toinen ALD-menetelmän edellytys on, että kutakin lähtömateriaalia on käytettävissä riittävänä konsent-10 raationa ohutkalvon muodostamista varten koko substraatin pinnalle, ja että prekursorin huomattavaa hajoamista ei tapahdu.
Esim. T. Suntola on kuvannut ALD-tyyppisten menetelmien periaatteita teoksessa Handbook of Crystal Growth 3, Thin Films and Epitaxy, Part B: Growth Mechanisms and Dy-15 namics, luku 14, Atomic Layer Epitaxy, sivut 601-663, Elsevier Science B.V. 1994. Tiivistelmä ALD-tekniikasta on löydettävissä Mikko Ritalan ja Markku Leskelän artikkelista Atomic Layer Deposition, Handbook of Thin Film Materials, H.S. Nalwa, Ed. Academic Press, San Diego (2001), nide 1, luku 2.
, , 20 Ohuita kerroksia, joissa käytetään vuorotelleen titaanioksidi- ja alumiinioksidikerroksia, on » f * • · · *!!/ kuvattu Skarpin U.S. patentissa no. 4,486,487. Tässä patentissa molekulaarisen A^C^m • « · *... suojakerrosominaisuuksien kuvataan suojaavan Ti02:ta AlC^a vastaan 500 °C:ssa. Arvi- : oitiin, että 0,6 nm (6Ä) ALC^a eliminoi AlCly.n vaikutuksia.
I I I * * * *
Eristysominaisuuksien optimoinnin lisäksi tässä patentissa kuvataan myös tämän TiCV
• · · .··*. 25 ALOs-yhdistelmäkalvon taitekertoimen optimointia käytettäväksi elektroluminenssinäytön «·« rakenteessa.
• · · • * · • · · j* “: US-patentti 5,314,759, Härkönen, Härkönen ja Törnqvist, kuvaa monikerroksista * * * . [·. fosforikerrosjärjestelmää elektroluminenssinäyttöjä varten. Muutamien ALCV.sta tai muis- • · * ,*··. 30 ta oksideista ja sekoitetuista materiaaleista koostuvien atomikerrosten (<100Ä, 5 - 50Ä, • · · edullisesti < 10Ä) käyttöä yhteensovittavana kerroksena on kuvattu tl* • * · - yhteensovittavan kerroksen molemmilla puolilla olevien erilaisten kerrosmateriaalien 5* • i 6 117728 f erilaisten kiderakenteiden yhteensovittamiseksi, - toimimaan kemiallisena puskurikerroksena kemiallisten reaktioiden ja diffuusion estämiseksi, - tasoittamaan kidehilaparametrien ja lämpölaajenemisominaisuuksien eroista aiheuvia 5 jännityksiä.
M. Ritalan väitteessä (’’Atomic Layer Epitaxy growth of Titanium, Zirconium and Hafnium dioxide thin films”, Helsinki, Finland 1994, ISBN 951-41-0755-1), on mainittu, että kun Ti02-kalvoja, joiden paksuus on alle 200 nm, päällystettiin amorfiselle substraatille, 10 kalvot olivat olennaisesti amorfisia, kun taas ne, jotka päällystettiin kiteisille substraateille, olivat kiteisempiä. Kalvot, joita kasvatettiin käyttämällä alkoksideja, johtivat kalvoihin, joiden rakenne oli kiteisempi kuin niiden, jotka kasvatettiin käyttäen TiCL^ää. Ritala mai- f nitsee Lindforsin julkaisemattomia tuloksia, joiden mukaan valon sirontaa Ti02-kalvoista voitiin vähentää tehokkaasti sisällyttämällä niihin muutaman nm:n paksuinen AI2O3-15 välikerros. Al203-välikerrosten sisällyttäminen Ti02-kalvoihin vähensi kiteisyyttä. Tehtiin koesaija näytteistä, jotka koostuivat 20:stä Ti02-Al203-kalvoparista. ALD-jaksojen lukumäärä Al203-kerrosten väliin tulevalle Ti02: lie oli 900 j a 990 välillä. Al203-kerrosten paksuus oli 10 - 100 ALD- j aksoa. Kasvatuslämpötila oli noin 500 °C, ja sekä ALC^in että i:
Ti02:n kasvunopeus oli noin 0,5 Ä /ALD- jakso. Al203:a valmistettiin käyttämällä AlCl3:a , , 20 ja H20;ta prekursoreina. Ti02 käytti TiCLuää ja H20:ta prekursoreina.
• * * • · ·
Ml * • * * * · « * * *
Ritalan teoksessa pintakarkeutta mitattiin sen ajatuksen perusteella, että valon sironta (hä- !“! viö) kasvaa pintakarkeuden lisääntyessä. Erityisesti mainitaan, että Al203-kerroksen 10 * · · ·.;>* jaksolla ei ollut merkittävää vaikutusta pinnan morfologiaan. Paksummat Al203-kerrokset ,/ • · * · __ ,···, 25 vähensivät progressiivisesti pinnan karkeutta. Havaittiin, että läpäisevyys lisääntyi (häviöt » · * * · vähenivät) Al203-välikerroksen paksuuden lisääntyessä, kunnes kyllästystaso saavutettiin . noin75:n Al203-jakson kohdalla. Tämä vastasi noin 30...40Ä:ta.
·♦· • « ·
Ml .1*. Tömqvistin ja Pitkäsen US-patentissa no. 6,388,378 kuvataan eristävää kalvoa ohutkalvo- .···. 30 rakenteita varten. Tässä patentissa kuvataan sähköisesti eristävää, Ti02:ta ja Al203:a sisäl-
Ml tävää kalvoa, joka on optimoitu kestämään säröilyä alkalimetallia sisältämättömällä lasilla.
• * · 1 * ·
Siinä korostetaan, että korkea Ti02/Al203-pitoisuus aiheuttaa säröilyä.
• · \ f ' 4 ····! 7 117728 ί
Julkaisu EP 1 229 356 (Dickey, Long, Törnqvist) kohdistuu menetelmiin ja laitteistoon optisten suodattimien valmistamiseksi. Menetelmät käsittävät substraatin pinnan altistamisen vuorotellen kahdelle tai useammalle prekursorille, jotka yhdistyvät muodostaen osaker-5 roksen substraatille. Mittausvalovirtaa käytetään osakerroksen tai osakerrosjoukon optisten ominaisuuksien mittaamiseksi. Mittauksen perusteella valitaan osakerrosten määrä ennalta määritellyt ominaisuudet omaavan optisen suodattimen, kuten Fäbry-Perot -suodattimen valmistamiseksi.
10 Japanilaisen patenttihakemuksen 200017607 mukaan tyhjöhaihdutusta ja sirotushöyrytystä (sputterointia) on käytetty optisten päällysteiden valmistamiseksi. Tähän verrattuna ALD-tekniikalla valmistetuilla kalvoilla on kuitenkin poikkeuksellisia ominaisuuksia, kuten että niissä ei ole huokosreikiä, että niillä on erinomainen yhtenäisyys ja askelpeitto hyvinkin korkean sivusuhteen omaavissa rakenteissa. ALD-tekniikka soveltuu myös paremmin ma-15 teriaalikoostumusten tarkkaan tapauskohtaiseen säätämiseen ja erittäin ohuille kalvoille sekä kustannustehokkaaseen automatisoituun eräprosessiin.
ALD-tekniikalla valmistettuja monikerrosrakenteita on tutkittu aktiivisesti ja tämä työ on johtanut useisiin patentteihin. Tämä työ on kuitenkin yli viimeisten 10 vuoden ajan omis-20 tettu pääasiassa puolijohdekomponenttien eristeille transistorihilaoksidi-ja muistikennoso- • · * I · · *;;. * velluksia varten. Nämä julkaisut kuvaavat erilaisia menettelyitä sähköisen permittiivisyy- ) t * • · ' . den parantamiseksi, vuotovirran vähentämiseksi ja läpilyöntijännitteen ja niihin liittyvien φ !*" # eliniän, tai luotettavuuden parantamiseksi. Puolijohdealalla käytettävien kalvojen koko- « « a • V naispaksuus on erittäin pieni optisiin sovelluksiin käytettyihin kalvoihin verrattuna, ja tyy- .···. 25 pillisesti puolijohdesovelluksia koskevat julkaisut eivät käsittele kalvojännitystä tai optisia • · * * · ominaisuuksia.
* • · · *·· • · · • « · • 4 4 4 4 4 4· Φ · 4 ,···, 30 Keksinnön kuvaus *4t • Keksintö koskee ALD-tekniikalla valmistettua materiaalia ja menetelmää mainitun maten-
4 · · J
4*4 '* . aalin valmistamiseksi. Optisten häviöiden vähentämiseen ALD-tekniikalla valmistetuissa .
4 4 4 * * • · ; Ϊ 8 ' 117728 monikerroksisissa kaivorakenteissa kohdistuvan tutkimuksemme kuluessa havaittiin, että kun substraatti päällystetään korkean taitekertoimen omaavasta materiaalista koostuvalla monikerrosrakenteella ALDrtä käyttäen alle noin 450 °C:n lämpötilassa, edullisia tuloksia saavutaan, kun korkean taitekertoimen omaava materiaali (materiaali A) päällystetään toi-5 sella materiaalilla (B) sen jälkeen kun tietty materiaalin A paksuus on saavutettu. Keksinnön mukainen materiaali käsittää täten ainakin yhden materiaalia A olevan kerroksen, ja ainakin yhden materiaalia B olevan kerroksen, jolloin materiaaleilla A ja B on vähintään yksi yhteinen rajapinta. Kunkin materiaalia A olevan kerroksen paksuus on alueella noin 2 nm...noin 100 nm, ja kunkin materiaalia B olevan kerroksen paksuus on pienempi kuin 10 viereisen A:ta olevan kerroksen tai kerrosten paksuus. Korkean taitekertoimen omaavan materiaalin A+B tehollisen kokonaistaitekertoimen tulee olla suurempi kuin 2,20 aallonpituudella 600 nm. Keksinnön mukainen ALD-menetelmä käsittää seuraavat vaiheet, jotka suoritetaan alle 450 °C:n päällystyslämpötilassa: a) materiaalia A olevan kerroksen kasvattamisen noin 2 ...100 nm:n paksuuteen, 15 b) materiaalia B olevan kerroksen kasvattamisen kerroksen A paksuutta pienempään paksuuteen, c) halutessa vaiheet a) j a b) toistetaan kunnes saavutetaan halutun kokonaispaksuuden omaava materiaali sellaisen materiaalin valmistamiseksi, jonka tehollinen kokonaistaite-kerroin on suurempi kuin 2,20 aallonpituudella 600 nm.
20 » i i • · *
Piirustusten lyhyt kuvaus • « ·
Kuvio 1 esittää esimerkin 1 mukaista XRD (röntgendiffraktio)-tulosta (500*A10 + 7000* * * · · t , : TiO) noin 285 °C:n lämpötilassa. Tämä edustaa titaanioksidin kiteistä anataasimuotoa.
» « · · · · ··· ***· .*·*. 25 Kuvio 2 esittää kiteiden aiheuttamia optisia häviöitä kuvion 1 mukaisessa puhtaassa kal vossa (500* AIO + 7000*TiO).
* · · • · a M» i1: Kuvio 3 esittää esimerkin 2 mukaista XRD-tulosta, 30*(234*TiO +8*AIO) noin 285 °C:n . lämpötilassa. Jonkin verran kiteisyyttä on jäljellä, mutta kiteisyys on vähentynyt kuvioon 1 * · · ,···, 30 verrattuna.
• · ··· a * · • * ♦ a a · 117728 f
Kuvio 4 esittää esimerkin 3 mukaista XRD-tulosta, 60*(117*TiO+S*AIO) noin 285 °C:n lämpötilassa. Kiteitä ei ole nähtävissä.
Kuvio 5 esittää esimerkin 4 mukaista XRD-tulosta, 60*(117*Ti0+8*A10) noin 335 °C:n 5 lämpötilassa. Titaanioksidin toinen kiteinen muoto esiintyy korkeamman lämpötilan johdosta.
Kuvio 6 esittää läpäisevyyshäviöitä erilaisilla rakenteilla. Kalvosta, jolla ei ole kiteistä rakennetta, aiheutuu selvästi alhaisimpia häviöitä. Huomattakoon, että substraatille kunkin 10 koerakenteen alapuolelle päällystetty noin 50 nm Al203:a aiheuttaa interferenssistä johtuvaa häviötä. Vertaa kuviota 7, joka esittää kalvoa ilman AhC^ia.
Kuvio 7. Kalvolla ilman alla sijaitsevaa Al203-kalvoa saadaan aikaan erittäin vähäisen optisen häviön omaava kalvo.
15
Kuvio 8 esittää ohutkalvon jännityksen riippuvuuden alumiinioksidin ja titaanioksidin välisestä suhteesta.
Yksityiskohtainen selitys 20 Keksinnön mukaisessa materiaalissa materiaalia B oleva kerros toimii suojakerroksena, * * * joka tässä yhteydessä tarkoittaa, että kerros B estää kemiallisesti ja fysikaalisesti haitallisia • · « * . vaikutuksia, joita kerroksella A muutoin olisi sille päällystetyn kerroksen kanssa joko pääl-·«* "" lystämisen aikana tai myöhemmin valmiissa optisessa rakenteessa. Täten kerros B voi es- « * · * · · *'*.* tää kerroksen A taipumuksen kiteytyä, mitä esiintyisi kerroksen A paksuuden lisääntyessä.
25 Optisissa rakenteissa kiteisyys johtaa häviöihin.
• · • · ♦
Sellaisella vuorottaisista kerroksista A (korkean taitekertoimen kerros) ja B koostuvalla • · · * * ♦ .··*, kerro srakenteella on edullisia optisia ja mekaanisia ominaisuuksia, ja sitä voidaan käyttää ··· optisissa päällysteissä. Lopullisessa optisessa rakenteessa materiaali N* (A+B) voi olla • · · * · · 30 yksittäisenä korkean taitekertoimen omaavana materiaalina niin kauan kuin sähkömagneet- • ·
*·* tisen säteilyn aallonpituus on riittävästi suurempi kuin kummankaan materiaalin Aja B
*•‘1 paksuus. Kokonaiskerrosrakenteen N* (A+B) tehollisen kokonaistaitekertoimen tulee olla ·*··· • · 10 1 1 7728 suurempi kuin 2,20 aallonpituudella 600 nm. Edullisesti se on suurempi kuin 2,25; edullisemmin suurempi kuin 2,30; vielä edullisemmin se on suurempi kuin 2,35. Keksinnön mu- ;; kaan päällystysprosessi suoritetaan alle noin 450 °C:n lämpötilassa, edullisesti noin 200 °C:n-noin 350 °C:nlämpötilassa.
5
Suositeltava materiaali materiaali A:ta varten on titaanioksidi, joka on erittäin sopiva optisiin tarkoituksiin erittäin korkean taitekertoimensa vuoksi. Muita mahdollisia A-materiaaleja ovat tantaalioksidi, niobioksidi, hafniumoksidi, zirkoniumoksidi ja sulfidit, esimerkiksi sinkkisulfidi.
1° .
Edullisesti suojamateriaali (B -kerros) on alumiinioksidia. Muita suojakerrosmateriaaleja ovat esim. piioksidi, lantanidioksidi, tantaalioksidi, niobioksidi, hafiiiumoksidi, zirkoniumoksidi ja näiden yhdistelmät. Samassa optisessa kerrosrakenteessa voi myös olla erilaisista materiaaleista tai yhdistelmistä koostuvia B-kerroksia. B-kerros voi myös sisäl-15 tää A-kerroksen materiaalina esiintyvää materiaalia.
A-ja B—materiaalikerroksista koostuvaan rakenteeseen voidaan edullisesti yhdistää materiaali C, jonka taitekerroin on pienempi kuin A+B:n taitekerroin. Sellaisia yhdistelmiä voidaan käyttää edullisesti valmistettaessa optisia päällysteitä. Esimerkkejä suositeltavista 20 materiaaleista materiaalille C ovat piioksidi, alumiinioksidi, näiden seokset tai yhdistelmät.
« · ·
Myös fluoridit ovat mahdollisia materiaaleja. C-materiaalin taitekerroin on suositeltavasti • · · • ♦ ♦ * . ' vähemmän kuin 1,8.
··· ···· • · • · · • · * * * V Lisäksi B-välikerros tekee mahdolliseksi C-kerroksen muodostamisen A-kerroksen päälle ]···, 25 (kuten johdannossa on selitetty, optisissa kalvoissa käytetään korkean ja alhaisen taiteker- · ··· § toimen kalvoj a, j a C voi toimia alhaisen taitekertoimen kalvona), j oka voisi muuten rea- , goida kemiallisesti A-kerroksen kanssa A:n ja C:n rajapinnassa.
··· ··· • · • · **·
Eräs esimerkki on titaanioksidi, joka reagoi trimetyylialumiinin (TMA) kanssa. Alumiini- » t · '"t 30 oksidia oleva B-kerros, joka on valmistettu alumiinikloridi prekursorista, mahdollistaa kai- • · vojen päällystämisen käyttämällä TMA-prekursoria ilman optisia häviöitä aiheuttavia reak- « · ♦ • · · * «»·«· • · i 11 1 1 77 2 s’ 1 tioita. TMA on erittäin tavallinen prekursori ALD-tekniikassa useiden kalvojen, myös AI2O3 - ja Si02:AI - kalvojen tuottamiseksi.
A^Os-kalvo voidaan muodostaa käyttämällä AICI3- tai TMA-prekursoreita, mutta muodos- il 5 tuva kalvo on optisilta ominaisuuksiltaan yhtenäisempi silloin kun käytetään TMA:ta. Täten AI2O3 -suojakerroksella, joka on valmistettu käyttämällä AlC^a, on merkitystä, kun suojakerroksen päälle pinnoitetaan Al203:a käyttämällä TMA-prekursoria.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan edellä kuvattu ALD-tekniikalla kasvatettu mo-10 nikerrosmateriaali valmistetaan siten, että materiaali B käsittää samaa kemiallista entiteet-tiä kuin materiaali A, mutta on valmistettu käyttämällä erilaista prekursoria kuin A:ta valmistettaessa.
Ihanteellisesti kerroksen B tulee olla mahdollisimman ohut ja sen taitekertoimen tulee olla 15 korkea. Lisäksi A-kerrosmateriaalin ja B-kerroksen välillä ei tulisi olla haitallisia vaikutuk sia kasvattamisen aikana tai myöhemmin valmiissa kalvopinossa.
Amorfisen materiaalin käyttö kalvolle B on luotettava tapa saada aikaan haluttu suojavaikutus monissa olosuhteissa. Esimerkkejä materiaaleista, jotka ovat amorfisia laajalla läm-20 pötila-alueella, ovat alumiini-, lantanidi-, niobi- ja tantaalioksidi. B:tä varten voi ollamah- • · f · · :·· · dollisista käyttää myös kiteisiä materiaaleja, mutta kiteinen A-kerros on helposti vuorovai- • t · • 1 1 t 1 kutuksessa kiteisen B-kerroksen kanssa aiheuttaen helposti lisää vaatimuksia varsinaiselle * 1 1 "1J kasvatusprosessille.
• · • · 1 ··· · ·2 3 ♦ 25 Tärkeä parametri keksinnön mukaiselle korkean taitekertoimen omaavalle materiaalille on • · A-materiaalikerroksen paksuus. Liian paksu A-kerros aiheuttaa häviöitä kiteiden kasvun johdosta, ja ohut A-kerros lisää epäsuorasti materiaalin B pitoisuutta, mikä saattaa huonon- • · · • · « ,···, taa taitekerrointa. Lisäksi saatavan kalvon jännitys riippuu A-keiroksen paksuudesta.
• ♦ • 1 · a 1 e 1 1 · 30 Rakenteellisesti ja optisesti luotettaville kalvoille vaaditaan tavallisesti alhaista veto-tai S s
puristusjännitystä. Esillä olevan keksinnön erään näkökohdan mukaan materiaalien Aja B
2 • · · 3 I toisistaan poikkeavia jännitysominaisuuksia käytetään hyväksi minimaalisen jännityksen .,,.ι. 12 1 1 7728 omaavan lopullisen optisen materiaalin aikaansaamiseksi. Jos esimerkiksi muodostetaan vain titaanioksidista koostuva atomikerros 285 °C:ssa, muodostuu noin 190 MPa:n veto-jännitys (kalvo kutistuu ja muuttaa substraatin koveraksi). Samassa lämpötilassa muodostettu alumiinioksidiatomikerros aiheuttaa absoluuttiselta arvoltaan noin 65 MPa:n puristus-5 jännityksen (kalvo muuttaa substraatin muotoa tehden sen kuperaksi). Valitsemalla materiaalien A j a B paksuus optimaalisesti voidaan titaanioksidista j a alumiinioksidista valmistettu materiaali A+B muodostaa siten, että käytännöllisesti katsoen ei synny lainkaan jännitystä. Kuvio 8 esittää materiaalille A+B mitatun erilaisista alumiinioksidin ja titaanioksidin välisistä suhteista aiheutuvan jännityksen. Seuraavissa esimerkeissä selitään materiaalien 10 rakenne-ja päällystysolosuhteita.
Joissakin sovelluksissa tavoiteltua jännitystä materiaalia A+B olevassa korkean taiteker- toimen kalvossa voidaan käyttää alhaisen taitekertoimen materiaalista C koostuvan kalvon ; jännityksen kompensoimiseksi lopullisessa optisessa rakenteessa.
15 Periaatteessa keksinnön mukainen menetelmä on mahdollinen kaikissa ALD-reaktoreissa, joissa on lähdejäijestelmä kaikkien tarvittavien kemikaalien syöttämiseksi substraateille vaadittavissa lämpötila- ja paineolosuhteissa. Tuotantokustannusten alentamiseksi päällys-tysmenetelmä on suositeltavasti eräprosessi, jossa useita substraatteja tai kohteita päällystetään samanaikaisesti. Sovelluksesta riippuen substraattien määrä voidaan laskea tuhansissa.
20 Erä-ALD -menetelmässä substraatit voivat olla olennaisesti tasomaisia kohteita, jolloin • « « pinnat voidaan jäljestää pystysuoraan, vaakasuoraan tai kaltevaan asentoon. Päällystämisen • « · « · « * , kannalta substraatit voivat olla yksipuolisia, niillä voi olla kaksi avointa puolta tai ne voi- ·«· V". daan jäljestää pareittain takasivut vastakkain siten, kullakin substraatilla on yksi avoin si- • · · Y vu, tai etusivut toisiaan kohden, tai edellä mainittujen yhdistelminä. Muita mahdollisia .··«, 25 substraatteja ovat makroskooppisen tai mikroskooppisen kolmiulotteisen rakenteen omaa- • · 1 · via kohteita kuten pintoja, joissa on mikro-optisia elementtejä, diffraktiivisia optisia ele- , menttejä tai muita kolmiulotteisia osia.
·2 :3. Edullisesti substraattien välinen etäisyys yhdessä erässä on enintään noin 8 mm. Suositel- • 1 1 tavasti substraatit päällystetään ainakin kahdelta puolelta, puolten ollessa esimerkiksi lins- • · · 30 sin molemmat pinnat. On edullista tukea substraatit hyllyrakenteeseen, jonka aukot ovat • · • · · pienemmät kuin itse substraatit, suositeltavasti vain vähän pienemmät, jolloin suurempi osa • 1 · • · ♦ , ylä-tai alapinnasta on vapaana päällystettäväksi.
2 ···#· 3 • · 13 117728
Alla on lueteltu useita mahdollisia prekursoreita titaanioksidin kasvattamiseksi ALD-menetelmällä.
5 - Titaanihalidit, esim.: titaani(IV)kloridi, T1CI4 titaani(IV)bromidi, Τ1ΒΓ4 titaani (I V)j odidi, T1I4 10 - titaanialkoksidit, esim.: titaani(IV)etoksidi, Ti[OC2H5]4 titaani(IV)i-propoksidi, Ti[OCH(CH3)2]4 titaani(rV)t-butoksidi, Ti[OC4H9]4 15 - titaaniamidit, esim.: tetrakis(dimetyyliamino)titaani, Ti[N(CH3)2]4 tetrakis(dietyyliamino)titaani, TitN(C2H5)2]4 tetrakis(etyylimetyyliamino)titaani, Ti[N(C2H5)(CH3)]4 20 - titaaniasetamidinaatit.
• · * * · * · · * · * · • · · 1 · t * , Lisäksi on olemassa useita organometallisia titaaniyhdisteitä, jotka soveltuvat prekurso- *·* **" reiksi.
• · · 4| • * t ···· 25 T1CI4 on suositeltava valinta alhaisen hintansa vuoksi ja koska sitä on saatavana useilta toimittajilta. Käyttökelpoisia hapen prekursoreita ovat vesi, happi, otsonit ja alkoholit.
. .·, Esimerkkejä käyttökelpoisista piioksidin tai piioksidinja alumiinioksidin seosten piipre- • * * ·«· .**·. kursoreista ovat tris(tert-butoksi)silanoli ja tetrabutoksisilaani.
• · · « « · t!!!> 30 Titaanioksidin kiderakenne on erittäin herkkä subtraatin pintaolosuhteille. Tämä saattaa *·| aiheuttaa rajoituksia TiC^n käytölle ensimmäisenä materiaalikerroksena substraatin päällä.
• · · t · · ····« • ·
117728 I
14
Sopivilla substraattimateriaaleilla TiC^ta voidaan kuitenkin käyttää ensimmäisenä kerroksena substraatin päällä, ja tämä voi olla suositeltavaa tietyissä optisissa sovelluksissa.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan A:ta varten käytetään titaanioksidia, ja 5 A-materiaalia olevien kerrosten paksuus on 2 - 100 nm. Titaanioksidikerrokset valmistetaan edullisesti käyttäen 90 - 250 ALD-jaksoa, ja edullisesti 110-180 ALD -jaksoa. Alumiinioksidisuojakerroksen (B) paksuus on pienempi kuin viereisen A-keiroksen tai-kerrosten paksuus, ja se valmistetaan tyypillisesti käyttäen 1-10 ALD-jaksoa. Vielä edullisemmin suojakerrokset valmistetaan käyttäen 5 - 9 ALD-jaksoa.
10
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan kunkin A-kerroksen paksuus on alueella 2-20 nm, edullisesti alueella 3-8 nm.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan kunkin B-kerroksen paksuus on alueella 0,1 - 1,5 nm, edullisesti alueella 0,3 - 1 nm.
15
Alumiinioksidikerrokset valmistetetaan ALD-tekniikalla tavanomaisesti käyttäen trimetyy-lialumiinia (TMA) ja vettä prekursoreina. TMA ei kuitenkin sovellu titaanioksidille päällystettävän alumiinioksidisuojakerroksen alkupäällystysjaksoihin. TMA reagoi titaanioksidin kanssa molekyylien ollessa yhteydessä toisiinsa. Tämä aiheuttaa muodostuvaan ker- ; 20 rosrakenteeseen alhaisen läpäisevyyden. Sen sijaan alumiinikloridi on suositeltava prekur- • · · 1 · # sori alumiinioksidin alkujaksoille titaanioksidm päälle päällystettäessä. 8 jakson alkujakso • · · on riittävä. Seuraavat jaksot voidaan suorittaa haluttaesssa käyttäen trimetyylialumiinia.
«··1 : Trimetyylialumiinia voidaan käyttää yhdessä muiden prekursoreiden, esim. piitä sisältävi- ··· · .·· en kemikaalien kanssa sellaisen kerroksen (edellä määritellyn C-kerroksen) aikaansaami- ···· 25 seksi, jolla on Al203:n ominaisuuksista poikkeavia ominaisuuksia.
* 1 1 : : : Tavanomaisesti substraatti on lasia, mutta yleisesti ottaen kaikkia substraattimateriaalej a, ··· jotka sallivat vaaditun päällystyslämpötilan, voidaan käyttää. ALD-tekniikka on erityisen ; edullinen kolmiulotteisen rakenteen omaaville substraateille, tai substraateille, joilla on * · · :"1· 30 kolmiulotteisia ominaisuuksia omaava pinta.
• · · * • · · · · 1 · 117728 15
Edullinen päällystysprosessi käsittää substraatin sijoittamisen reaktioillaan, inertin kaasun syöttämisen reaktio tilaan, reaktiotilan kuumentamisen haluttuun lämpötilaan ja reaktiotilan paineen säätämisen haluttuun paineeseen. Reaktioilla toimii edullisesti alennetussa paineessa, suositeltavasti noin 1 Pa:n ja noin 500 Pa:n välillä. Keksinnön mukaan päällystys-5 prosessi suoritetaan alle 450°C:n lämpötilassa, edullisesti noin 200 °C:n ja noin 450 °C:n välillä, tai vielä edullisemmin noin 250 °C:n ja noin 320 °C:n välillä.
Tämän jälkeen ALD-kalvon yksittäisen kerroksen muodostamiseksi suoritettava jakso tehdään seuraavasti. Titaania sisältävää kemikaalia johdetaan reaktioillaan. Osa titaania sisäl-10 tävästä kemikaalista adsorboituu ainakin yhteen substraatin pintaan ja muodostaa tällöin adsorboituneen kerroksen substraatin pinnalle. Sen jälkeen reaktioilla huuhdellaan inertillä huuhtelukaasulla, jotta pääosa titaania sisältävän kemikaalin ylimäärästä (ei pintasitoutu-neesta) sekä adsorbtiosivutuotteet poistuisivat. Seuraavaksi reaktioillaan johdetaan happea sisältävää kemikaalia. Osa happea sisältävästä kemikaalista reagoi adsorboituneen kerrok-15 sen kanssa ja muodostaa titaanioksidikalvon. Reaktioilla huuhdellaan jälleen inertillä huuhtelukaasulla ylimääräisen happea sisältävän kemikaalin ja reaktiosivutuotteiden poistamiseksi. Tämä vaihesaija voidaan toistaa N kertaa, jolloin N kuvaa jaksojen kokonaislukua, kunnes riittävästi kerroksia on muodostunut halutun paksuuden omaavan titaanioksidikalvon aikaansaamiseksi. Vaihtoehtoisesti jakso voi sisältää vaiheet päinvastaisessa jäqestyk- ; ; .·. 20 sessä siten, että happea sisältävä kemikaali johdetaan sisäään, jonka jälkeen tapahtuu en- • ♦ · * · · · . ·: ·. simmäinen huuhtelu huuhtelukaasulla, j a sen j älkeen syötetään sisään titaania sisältävä • · · kemikaali, jonka jälkeen seuraa toinen huuhtelu huuhtelukaasulla.
···· # * * · * • · · ··· Ilmaisua TiO käytetään kuvaamaan jakso titaania ja happea sisältävien yhdisteiden valmis- «t·· 25 tamiseksi, ja ilmaisua AIO kuvaamaan jakso alumiinia ja happea sisältävien yhdisteiden ··« valmistamiseksi.
# · * ·*·: • * * * * * : : Eräässä edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mukainen materiaali sisältää titaanioksi- • ·· • .*. dia olennaisesti amorfisessa muodossa.
• φ * * · * :***; 30 * · · ,···.'. A:njaB:n kasvunopeus (paksuuden lisäys jaksoa kohti) riippuu monista muuttujista, mu- • · φ kaan lukien käytetyt spesifiset lähtökemikaalit. Tyypilliset kasvunopeudet vaihtelevat noin 16 1 1 7728 : 0,01 nm:n ja noin 0,15 mn:n välillä yhtä jaksoa kohti. 100 jaksolla saadaan siten tuotettua kalvoja, joiden paksuus vaihtelee noin 1 nm:sta noin 15 nm:ään.
Huomattakoon, että yksittäisellä jaksolla voidaan kasvattaa vähemmän kuin yksi kalvon 5 monomolekulaarinen kerros, koska jommankumman kemikaalin molekyylin fysikaalinen koko voi estää täyden (100%:isen) adsorption. Kalvon yhden monomolekulaarisen kerroksen muodostamiseksi voidaan tarvita useita jaksoja.
Esimerkit ; 10 Kehitystyö suoritettiin käyttämällä päällystystyövälinettä Planar Systems P400 ALD -reaktoria (kaupallisesti saatavana Planar Systems Oy:ltä, Espoo, Finland).
Tämä ALD-reaktori sisälsi eräkasetin, jossa oli 23 hyllyä. Hyllyjen välinen etäisyys oli noin 8 mm pinnasta pintaan.
Suorakulmainen, niitoiltaan 195 mm x 265 mm x 1,1 mm oleva lasisubstraatti (OA-2, 15 NEG) ja pyöreä 100 mm:n lasikiekkosubstraatti (S-BSL7, OHARA) asetettiin ALD- reaktorin reaktiotilaan sijoitetun kasetin keskihyllyille. Pyöreän lasisubstraatin päälle asetettiin piikiekko, jotta vain lasisubstraattipinnan toinen puoli altistuisi kaasuvirralle. Suorakulmainen substraatti sijoitettiin pitimelle molempien pintojen altistamiseksi kaasuvirralle.
Sen jälkeen kun substraatit oli sijoitettu reaktoriin, reaktioilla evakuoitiin (tyhjennettiin) ja . 20 huuhdeltiin N2-kaasulla (puhtaus 99,999%, AGA Oy). N2-kaasuvirtanopeus säädettiin 3 ! * · * SLM:ään (standardilitraa minuutissa) noin 100 Pa:n paineen ylläpitämiseksi reaktiotilassa.
* · ·
Kuumennetun reaktiotilan annettiin stabiloitua 12 tunnin ajan, jonka ajan aikana reaktiotila * · · * : ja substraatit saavuttivat noin 285 °C:n lämpötilan. ; **·* ··· Suorakulmaista substraattia käytettiin röntgendiffraktio(XRD) -mittauksiin.
···* 25 S-BSL7-substraattia käytettiin läpäisymittauksiin; mittauksia tehtiin myös päällystämättö- *·· mästä substraatista. Käytettiin Perkin-Elmer Lambda 900 -instrumenttia.
: Materiaalijänmtysanalyysi suoritettiin S-BSL7-lasilevyillä käyttäen MESA LD- • · · järjestelmää (Zygo Corporation).
e ’ : Titaanioksidi valittiin korkean taitekertoimen omaavaksi materiaaliksi A.
«* · 30 • · · .···. Substraatin pinnan laadun vaikutusten vähentämiseksi Ti02-kalvoon, ohut Al203-kerros • · · (500*A10, paksuus noin 50 nm) muodostettiin erikseen kussakin esimerkkimenetelmässä 17 1 1 7728 f: juuri ennen päällystystestin suorittamista korkean taitekertoimen omaavalle kalvolle. Tässä päällystämisessä käytettiin seuraavia kemikaaleja: vettä ja TMA:ta (puhtaus 99,9%,
Crompton). Pulssin pituudet olivat seuraavat: 5 pulssilähteet pulssin pituus (sekunneissa) vesi 0,75 N2-huuhtelu 2,0 TMA 1,0 N2-huuhtelu 2,0 10 Tässä työssä käytettiin seuraavia ALD-prosessin prekursoreita: - titaanioksidia valmistettiin käyttäen TiCLt:ää (puhtaus 99,9%, Aldrich) ja vettä - alumiinioksidia valmistettiin käyttäen AlCl3:a (rakeisena, 1 — 10 mm, Merck 8.19178.0000) j a vettä 15 Määriteltiin, että 117 jaksolla TiC^ita saatiin aikaan erittäin alhainen jännitys. 321 jaksolla Ti02'.ta kehittyi vetojännitys, joka voi aiheuttaa ongelmia paksummissa sovelluksissa.
ESIMERKKI 1 (70001 TiO)
Vuorottaisia pulsseja titaanitetrakloridia (T1CI4), siirtymämetallikemikaaliaja siirtymäme- . 20 talli lähdettä, ja vettä, happea sisältävää kemikaalia, höyrystettiin ulkopuolisista lähdeasti- • 1 ♦ öistä ja johdettiin reaktiotilaan siten, että ne joutuivat peräkkäin kosketukseen substraattien • · · suojaamattomien pintojen (ja reaktiotilan seinämien) kanssa. Pulssien välillä reaktioilla »··· : huuhdeltiin N2-kaasulla. Siten pulssitusjakso oli seuraavanlainen: vesipulssia seurasi N2- ··· « huuhtelu, jota seurasi TiCh-pulssi, jota seurasi N2-huuhtelu. Tätä jaksoa toistettiin 7000 «··· ·'2; 25 kertaa. Pulssin pituudet olivat seuraavat: ·· · : pulssin lähteet pulssin pituus (sekunneissa) vesi 1,0 ·»· 3 * . N2-huuhtelu 2,0 30 TiCl, 0,4 * · · (.|.f N2-huuhtelu 2,0 • · 1 · 1 · · 2 * 1 18 1 1 7728
Sen jälkeen kun 7000 jaksoa oli suoritettu loppuun, substraatit poistettiin reaktiotilasta ja niiden annettiin jäähtyä huoneen lämpötilaan. Kaikissa substraateissa oli titaanioksidikal-vo, jonka fysikaalinen paksuus oli noin 290 nm. Titaanioksidikalvo peitti täydellisesti la-sisubstraattien suojaamattomat pinnat, kun taas suojatuilla pinnoilla oli titaanioksidikalvon 5 jälkiä vain reunojen lähellä.
Kuten kuviossa 1 on esitetty, lasisubstraatilla olevan titaanioksidikalvon XRD-kuviot osoittivat selkeätä kiteisyyttä.
Kuten kuviosta 2 on nähtävissä, optiset häviöt ovat suuria kiteisestä kalvosta aiheutuvan alhaisen läpäisevyyden vuoksi. Tälle kalvolle syntyi noin 190 Mpa:n jännitys.
1°
Samanlaisia prosesseja (esimerkit 2 ja 3) suoritettiin käyttäen 234 ja 117 TiO-jaksoa ohuiden A^C^-kerrosten välissä. Yksi prossessi suoritettiin korkeammassa lämpötilassa läm-pötilaherkkyyden osoittamiseksi. Lisäksi esimerkki 5 suoritettiin osoittamaan, että kalvo-häviö on alhainen silloin kun aluksi ei muodosteta ALCh-kerrosta.
15 ESIMERKKI 2. 30*(234*TiO + 8*A10), jotka suoritettiin noin 285 °C:n lämpötilassa, saivat aikaan korkean taitekertoimen omaavan materiaalikalvon, jonka paksuus oli 350 nm.
Kuten kuviosta 3 on nähtävissä, tämän lasisubstraatille päällystetyn kalvon XRD-kuvio osoittaa edelleen kiderakennetta, jolla oli jonkin verran optisia häviöitä (ks. kuvio 6).
. 20 Tälle kalvolle muodostui noin 156 Mpa:n vetojännitys.
* * · * * * * ··· , * * ESIMERKKI 3. 60*(117*TiO+8*AIO), jotka suoritettiin noin 285 °C:n lämpötilassa, sai- • · · · : vat aikaan korkean taitekertoimen omaavan materiaalin, jonka fysikaalinen paksuus oli 337 • * · * nm.
*·· .*··. 25 Kuten kuviossa 4 on esitetty, tämän lasisubstraatille päällystetyn kalvon XRD-kuvion mu- ··· kaan kiteisyyttä ei esiinny ja optiset häviöt olivat hyvin vähäisiä (ks. kuvio 6).
: Γ: Tälle kalvolle syntyi noin 66 Mpa:n vetojännitys.
• · .
···''' * : ;*. ESIMERKKI 4. 60*(117*Ti0+8*A10), jotka suoritettiin noin 335 °C:n lämpötilassa, sai- · % 30 vat aikaan korkean taitekertoimen omaavan materiaalin, jonka fysikaalinen paksuus oli 390 • · · ·*·· nm.
·*· ··*··-* · 19 1 1 7728 "
Kuten kuviossa 5 on esitetty, tämän lasisubstraatille hieman korkeammassa lämpötilassa päällystetyn kalvon XRD-kuviot osoittivat kiteisyyttä ja jonkin verran optisia häviöitä (ks. kuvio 6). Tälle kalvolle muodostui noin 305 Mpa:n vetojännitys.
5 ESIMERKKI 5. 321(1171Ti0+81A10), jotka suoritettiin noin 285 °C:n lämpötilassa, saivat aikaan korkean taitekertoimen omaavan materiaalin, jonka fysikaalinen paksuus oli 168 nm. Alla olevan A^C^m vaikutusten poistamiseksi esimerkki 3 toistettiin ilman AkCV.ta.
Optiset häviöt olivat hyvin vähäisiä (ks. kuvio 7). Tämän kokeen tarkoituksena oli osoittaa suoraan valmistetun kalvon alhaisen optisen häviön ominaisuus käyttämättä matemaattista 10 käsittelyä A^C^m vaikutusten eliminoimiseksi aikaisemmissa esimerkeissä.
Tälle kalvolle syntyvä vetojännitys oli < 5 Mpa.
Ilman prosessin erityistä optimointia paksuusarvot olivat kaikissa esimerkeissä suhteellisen yhtenäiset, epäyhtenäisyyden ollessa vähemmän kuin 10% suojaamattoman lasilevy- , 15 substraatin koko pinnan yli.
Alan asiantuntijoille on ilmeistä, että edellä kuvattujen suoritusmuotojen yksityiskohtiin voidaan tehdä monia muutoksia poikkeamatta keksinnön pohjimmaisista periaatteista. Esillä olevan keksinnön suoja-ala määräytyy siten vain seuraavien vaatimusten perusteella.
. . 20 « 1 • · · mmm · • · · * · · .
··· ···· * 1 j • 1 · • · · · ··1 • . : ·1·· • 1 · • · • · ·#· * · · .....
• · · ··1 mm'': • · ♦ · .
·«1 ·1· • · mm • mm m * · · ··· * 1 · · · · 1 • m
Claims (53)
1. ALD-tekniikalla valmistettu materiaali, joka käsittää ainakin yhden ensimmäistä materiaalia (A) olevan kerroksen ja ainakin yhden toista materiaalia (B) olevan kerroksen, jolloin 5 materiaaleilla A j a B on ainakin yksi yhteinen raj apinta, tunnettu siitä, että kerrokset on valmistettu alle 450 °C:n lämpötilassa, että kunkin materiaalia A olevan kerroksen paksuus on alueella noin 2 nm - noin 100 nm, kunkin materiaalia B olevan kerroksen paksuus on pienempi kuin viereisen A-kerroksen tai-kerrosten paksuus ja materiaalin A+B tehollinen kokonaistaitekerroin on suurempi kuin 2,20 aallonpituudella 600 nm. 10
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaalin A+B tehollinen kokonaistaitekerroin on suurempi kuin 2,30 aallonpituudella 600 nm.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali A on ainakin 15 yksi ryhmästä, joka koostuu titaanioksidista, tantaalioksidista, niobiumoksidista, haf- niumoksidista, zirkoniumoksidista, sinkkisulfidista ja näiden yhdistelmistä.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali A on titaanioksidia. 20 • * · # * · .···.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali B on ainakin * · * yksi ryhmästä, joka koostuu alumiinioksidista, piioksidista, lantanidioksideista, tantaaliok- * · * · : ♦ *. sidista, hafhiumoksidista, zirkoniumoksidista j a niobiumoksidista j a näiden yhdistelmistä. • · · · ·«· • · * *
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali B on alumii- ·»· nioksidia. • · · ' ‘ • Λ ·
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali B on piioksi-dia· 30 ··« .«t i
8. Patenttivaatimukseni mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali Bon piioksi- * · dinja alumiinioksidin yhdistelmä. • « 21 1 1 7728
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali B on tantaalioksidia.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että jokin B-kerros käsittää materiaalia joka esiintyy A-kerrosmateriaalina.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali B sisältää samaa kemiallista entiteettiä kuin materiaali A, mutta se on valmistettu käyttäen eri 10 prekursoria kuin A:n valmistamiseksi.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi materiaalia C, jonka taitekerroin on pienempi kuin A+B:n taitekerroin. ; * 15
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että C:n taitekerroin on pienempi kuin 1,8.
14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali C on alumiinioksidia, piioksidia tai näiden seosta. . . 20 • # · • · ·
15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali C on • · * • · * . alumiinioksidia. ··· ··#· • · * ♦ · ··* * ,j.
16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali C on pii- * ···· .···. 25 oksidia. • a ...
• · * . .·, 17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että kunkin kerroksen A • · · * * * .***. paksuus on alueella 2 - 20 nm. ··· • · .30
18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että kunkin kerroksen A ···*· ’ ’ • · • paksuus on alueella 3-8 nm. ; • **· * · »·· ····· • · Ί 22 1 1 7 7 2 8
19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että kunkin kerroksen B paksuus on alueella 0,1 - 1,5 nm.
20. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että kunkin kerroksen B 5 paksuus on alueella 0,3-1,0 nm.
20 1 1 7 7 2 8 Patenttivaatimukset '
21. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali A muodostaa vetojännitysominaisuuksia omaavan kalvon.
22. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaali B muodostaa puristusjännitysominaisuuksia omaavan kalvon.
23. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että materiaalilla A+B on minimaalinen veto-tai puristusjännitys. 15
24. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että se käsittää materiaalin A+B, jossa A:lle kehittyy puristusjännitystä ja B:lle kehittyy vetojännitystä ALD-kasva- tuksen aikana. : .t 20
25. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että se valmistetaan erä- * » · prosessilla. • » · m ···· j :*.
26. ALD -menetelmä materiaalin valmistamiseksi, joka materiaali käsittää ainakin yhden • · · · • · · ensimmäistä materiaalia (A) olevan kerroksen j a ainakin yhden toista materiaalia (B) ole-···♦ ·'**· 25 van kerroksen, jolloin materiaaleilla Aja Bon ainakin yksi yhteinen rajapinta, tunnettu siitä, että seuraavat vaiheet suoritetaan alle 450 °C:n päällystyslämpötilassa: * ί#ϊφϊ a) materiaalia A olevan kerroksen kasvattaminen noin 2 ...100 nm:n paksuuteen, • · · :. „! b) materiaalia B olevan kerroksen kasvattaminen A kerroksen paksuutta pienempään pak- : suuteen, • * · :*’*· 30 c) vaiheiden a) ja b) toistaminen haluttaessa, kunnes saadaan aikaan materiaalin haluttu .···. kokonaispaksuus sellaisen materiaalin valmistamiseksi, jonka tehollinen kokonaistaiteker- 1 • · · ; roin on suurempi kuin 2,20 aallonpituudella 600 nm. • * I 23 117728
27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali A on ainakin yksi ryhmästä, joka koostuu titaanioksidista, tantaalioksidista, niobiumoksidista, il hafniumoksidista, zirkoniumoksidista, sinkkisulfidista ja näiden yhdistelmistä. 5
28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali A on titaanioksidia.
29. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että titaanikloridia käyte-10 tään prekursorina.
30. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että titaanietoksidia yksinään tai yhdistelmänä titaanikloridin kanssa käytetään prekursorina.
31. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali Bon ainakin yksi ryhmästä, joka koostuu alumiinioksidista, piioksidista, lantanidioksideista, tantaalioksidista, hafniumoksidista, zirkoniumoksidista ja niobiumoksidista ja näiden yhdistelmistä. . 20
32. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali B on • ♦ · .1λ* alumiinioksidia. • · · • · · ··· »M»
: 33. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali Bon pii- « · · • # · · oksidia. • ' ·♦·1 25 • · • · ·
34. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali B on tan- : taalioksidia. ··· ··· • · t * • · e • .
35. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alumiinikloridia «e· .***. 30 käytetään prekursorina. • · · • · · • · m • i · 24 1 1 7728
36. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että trimetyylialumiinia käytetään prekursorina.
37. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tris(tert-5 butoksi)silanolia käytetään prekursorina.
38. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tantaalikloridia käytetään prekursorina.
39. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tantaalietoksidia käytetään prekursorina.
40. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaalia A kasvatetaan B-materiaalikerroksessa. 15
41. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali Aja materiaali B valmistetaan samasta kemiallisesta entiteetistä mutta eri prekursoreita käyttäen.
42. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi . , 20 yhden tai useamman materiaalista C koostuvan kerroksen kasvattamisvaiheen, jonka mate- » i » !!/ riaalin C taitekerroin on pienempi kuin A+B:n taitekerroin. • · · * ····
43. Patenttivaatimuksen 42 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali C on pii- • · · * ··· « oksidia, alumiinioksidia, näiden seoksia tai yhdistelmiä. *··· . 25 * · ·*«
44. Patenttivaatimuksen 43 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alumiinikloridia ; ·’: käytetään prekursorina. • * · • · * • t * * «·· .
45. Patenttivaatimuksen 43 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että trimetyylialumiinia * » · • · « .···. 30 käytetään prekursorina. • · t ·· • · · • · · 1 • · :: 25 : 1 1 7728
46. Patenttivaatimuksen 43 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tris(tert-butoksi)-silanolia käytetään prekursorina.
47. Patenttivaatimuksen 43 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tetrabutoksisilaania 5 käytetään prekursorina.
48. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin B-kerroksen > alkupäällystysjakso(t) suoritetaan käyttäen alumiinikloridia prekursorina.
49. Patenttivaatimuksen 48 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seuraavat alumiini- oksidipäällystysjaksot suoritetaan käyttäen trimetyylialumiini a prekursorina. 4
50. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä on erä- ; ALD -prosessi. 15
51. Patenttivaatimuksen 50 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistuserä sijoitetaan niin, että substraattien välinen etäisyys on enintään 8 mm:n, jolloin substraatit päällystetään ainakin kahdelta puolelta. : . .·; • ,·, 20
52. Patenttivaatimuksen 50 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistuserä sijoite- • 1 · * 1 · · taan niin, että substraattien välinen etäisyys on enintään 8 mm, jolloin substraatit sijoite- • 1 · taan takaosat vastakkain. (IM * · ··· • 1 1 ··· 1 ·1·
53. Patenttivaatimuksen 50 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että substraatit sijoite- 25 taan hyllyille, joiden aukot ovat pienemmät kuin substraattien koko. * 1 1 • · 1 *·· • · • · *·· e * • · · • ♦ · · · *·· • · • · ··· ···«* • · · # • · · • · · 26 117728
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20045495A FI117728B (fi) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Monikerrosmateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi |
EP05397024.0A EP1674890B1 (en) | 2004-12-21 | 2005-12-16 | Multilayer material and method of preparing the same |
US11/305,024 US7901736B2 (en) | 2004-12-21 | 2005-12-19 | Multilayer material and method of preparing same |
CNB2005101361262A CN100526915C (zh) | 2004-12-21 | 2005-12-21 | 多层材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20045495A FI117728B (fi) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Monikerrosmateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi |
FI20045495 | 2004-12-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20045495A0 FI20045495A0 (fi) | 2004-12-21 |
FI20045495A FI20045495A (fi) | 2006-06-22 |
FI117728B true FI117728B (fi) | 2007-01-31 |
Family
ID=33548091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20045495A FI117728B (fi) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Monikerrosmateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7901736B2 (fi) |
EP (1) | EP1674890B1 (fi) |
CN (1) | CN100526915C (fi) |
FI (1) | FI117728B (fi) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100867520B1 (ko) * | 2007-04-23 | 2008-11-07 | 삼성전기주식회사 | 결상 렌즈 및 그 제조 방법 |
US20090081360A1 (en) * | 2007-09-26 | 2009-03-26 | Fedorovskaya Elena A | Oled display encapsulation with the optical property |
GB0718841D0 (en) * | 2007-09-26 | 2007-11-07 | Eastman Kodak Co | Method of making a colour filter array |
FI120832B (fi) * | 2007-12-03 | 2010-03-31 | Beneq Oy | Menetelmä ohuen lasin lujuuden kasvattamiseksi |
US9279120B2 (en) * | 2008-05-14 | 2016-03-08 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Implantable devices having ceramic coating applied via an atomic layer deposition method |
WO2010044922A1 (en) * | 2008-06-12 | 2010-04-22 | Anguel Nikolov | Thin film and optical interference filter incorporating high-index titanium dioxide and method for making them |
US7888195B2 (en) * | 2008-08-26 | 2011-02-15 | United Microelectronics Corp. | Metal gate transistor and method for fabricating the same |
US20120145240A1 (en) * | 2009-08-24 | 2012-06-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Barrier films for thin-film photovoltaic cells |
FI20095947A0 (fi) * | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Beneq Oy | Monikerrospinnoite, menetelmä monikerrospinnoitteen valmistamiseksi, ja sen käyttötapoja |
DE102010010937A1 (de) | 2009-10-26 | 2011-04-28 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Fresnel-Zonenplatte |
FI20096154A0 (fi) * | 2009-11-06 | 2009-11-06 | Beneq Oy | Menetelmä kalvon muodostamiseksi, kalvo ja sen käyttöjä |
FI20096153A0 (fi) * | 2009-11-06 | 2009-11-06 | Beneq Oy | Menetelmä koristepäällysteen muodostamiseksi, koristepäällyste ja sen käyttötapoja |
FI20096262A0 (fi) * | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Beneq Oy | Menetelmä koristepinnoitteen muodostamiseksi jalokiveen, jalokiven koristepinnoite, ja sen käytöt |
FI20105498A0 (fi) * | 2010-05-10 | 2010-05-10 | Beneq Oy | Menetelmä kerroksen valmistamiseksi ja silikonisubstraatin pinnalla oleva kerros |
US8564095B2 (en) | 2011-02-07 | 2013-10-22 | Micron Technology, Inc. | Capacitors including a rutile titanium dioxide material and semiconductor devices incorporating same |
US8609553B2 (en) | 2011-02-07 | 2013-12-17 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming rutile titanium dioxide and associated methods of forming semiconductor structures |
WO2013132024A2 (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Method of producing a fresnel zone plate for applications in high energy radiation |
CN102703880B (zh) * | 2012-06-12 | 2014-01-15 | 浙江大学 | 利用原子层沉积制备高精度光学宽带抗反射多层膜的方法 |
CN103804963B (zh) * | 2012-11-14 | 2015-09-09 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种具备较高饱和度的光学干涉变色颜料的制备方法 |
TW201615882A (zh) * | 2014-10-23 | 2016-05-01 | 國立臺灣大學 | 氧化鈦薄膜以及包含其之複合薄膜之製備方法 |
JP5906507B1 (ja) * | 2015-02-27 | 2016-04-20 | 株式会社昭和真空 | 多層膜被覆樹脂基板およびその製造方法 |
JP6536105B2 (ja) * | 2015-03-17 | 2019-07-03 | 凸版印刷株式会社 | 積層体及びその製造方法、並びにガスバリアフィルム及びその製造方法 |
EP3329088A4 (en) * | 2015-07-30 | 2019-02-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | INTEGRATED COMPUTING ELEMENTS INCLUDING A CONSTRAINTS RELAXATION LAYER |
US20170178899A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Lam Research Corporation | Directional deposition on patterned structures |
US11320568B2 (en) | 2018-05-11 | 2022-05-03 | Corning Incorporated | Curved surface films and methods of manufacturing the same |
KR20210123404A (ko) | 2019-02-27 | 2021-10-13 | 램 리써치 코포레이션 | 희생 층을 사용한 반도체 마스크 재성형 |
CN110767668B (zh) * | 2019-12-30 | 2020-03-27 | 杭州美迪凯光电科技股份有限公司 | 含纳米级表面的clcc封装体盖板、封装体和摄像模组 |
US11542597B2 (en) | 2020-04-08 | 2023-01-03 | Applied Materials, Inc. | Selective deposition of metal oxide by pulsed chemical vapor deposition |
CN112526663A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-19 | 浙江大学 | 一种基于原子层沉积的吸收膜及其制作方法 |
FI130280B (fi) * | 2021-03-19 | 2023-05-31 | Beneq Oy | Menetelmä ja käyttö kalvoon liittyen ja kalvo |
CN115086845B (zh) * | 2022-08-19 | 2022-12-20 | 江苏光微半导体有限公司 | 一种高灵敏度的mems光纤麦克风传感器 |
Family Cites Families (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3432225A (en) | 1964-05-04 | 1969-03-11 | Optical Coating Laboratory Inc | Antireflection coating and assembly having synthesized layer of index of refraction |
US3675619A (en) * | 1969-02-25 | 1972-07-11 | Monsanto Co | Apparatus for production of epitaxial films |
US4010710A (en) * | 1974-09-20 | 1977-03-08 | Rockwell International Corporation | Apparatus for coating substrates |
US4235650A (en) * | 1978-09-05 | 1980-11-25 | General Electric Company | Open tube aluminum diffusion |
FI64878C (fi) * | 1982-05-10 | 1984-01-10 | Lohja Ab Oy | Kombinationsfilm foer isynnerhet tunnfilmelektroluminensstrukturer |
FI84960C (fi) | 1990-07-18 | 1992-02-10 | Planar Int Oy | Lysaemnesskikt foer elektroluminescensdisplay. |
FR2670199B1 (fr) * | 1990-12-06 | 1993-01-29 | Saint Gobain Vitrage Int | Procede de formation d'une couche a base d'oxyde d'aluminium sur du verre, produit obtenu et son utilisation dans des vitrages a couche conductrice. |
US5508091A (en) | 1992-12-04 | 1996-04-16 | Photran Corporation | Transparent electrodes for liquid cells and liquid crystal displays |
DE4407909C3 (de) * | 1994-03-09 | 2003-05-15 | Unaxis Deutschland Holding | Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Beschichten von Brillengläsern |
US5858819A (en) * | 1994-06-15 | 1999-01-12 | Seiko Epson Corporation | Fabrication method for a thin film semiconductor device, the thin film semiconductor device itself, liquid crystal display, and electronic device |
EP1452622A3 (en) * | 1995-08-23 | 2004-09-29 | Asahi Glass Ceramics Co., Ltd. | Target and process for its production, and method for forming a film having a high refractive index |
US5719891A (en) * | 1995-12-18 | 1998-02-17 | Picolight Incorporated | Conductive element with lateral oxidation barrier |
JP4076028B2 (ja) * | 1997-02-18 | 2008-04-16 | 大日本印刷株式会社 | 偏光分離フィルム、バックライト及び液晶表示装置 |
US6266193B1 (en) | 1997-07-24 | 2001-07-24 | Cpfilms Inc. | Anti-reflective composite |
DE19809409A1 (de) | 1998-03-05 | 1999-09-09 | Leybold Systems Gmbh | Messingfarbige Beschichtung mit einer farbgebenden nitridischen Schicht |
JP3735461B2 (ja) * | 1998-03-27 | 2006-01-18 | 株式会社シンクロン | 複合金属の化合物薄膜形成方法及びその薄膜形成装置 |
FI108355B (fi) | 1998-07-28 | 2002-01-15 | Planar Systems Oy | Nõyt÷n ohutkalvorakenteen eristekalvo sekõ ohutkalvo-elektroluminesessi-nõytt÷laite |
US6165598A (en) | 1998-08-14 | 2000-12-26 | Libbey-Owens-Ford Co. | Color suppressed anti-reflective glass |
JP2000171607A (ja) | 1998-12-02 | 2000-06-23 | Canon Inc | 高緻密な多層薄膜およびその成膜方法 |
US6576053B1 (en) * | 1999-10-06 | 2003-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming thin film using atomic layer deposition method |
KR100363084B1 (ko) * | 1999-10-19 | 2002-11-30 | 삼성전자 주식회사 | 박막 구조를 위한 다중막을 포함하는 커패시터 및 그 제조 방법 |
US6780704B1 (en) * | 1999-12-03 | 2004-08-24 | Asm International Nv | Conformal thin films over textured capacitor electrodes |
FI118474B (fi) * | 1999-12-28 | 2007-11-30 | Asm Int | Laite ohutkalvojen valmistamiseksi |
CA2355021C (en) | 2000-08-29 | 2004-11-02 | Hoya Corporation | Optical element having antireflection film |
FR2814094B1 (fr) | 2000-09-20 | 2003-08-15 | Saint Gobain | Substrat a revetement photocatalytique et son procede de fabrication |
US6660660B2 (en) * | 2000-10-10 | 2003-12-09 | Asm International, Nv. | Methods for making a dielectric stack in an integrated circuit |
EP1229356A3 (en) | 2001-01-31 | 2004-01-21 | Planar Systems, Inc. | Methods and apparatus for the production of optical filters |
JP4427254B2 (ja) * | 2001-03-20 | 2010-03-03 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | 誘電体皮膜を堆積するための方法 |
US20020160194A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-10-31 | Flex Products, Inc. | Multi-layered magnetic pigments and foils |
DE10316671A1 (de) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Röhm GmbH & Co. KG | Verfahren zur Herstellung transparenter Kunststoffe für optische Materialien |
JP2005538028A (ja) * | 2002-09-14 | 2005-12-15 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | 被覆物 |
JP2004176081A (ja) * | 2002-11-25 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 原子層堆積法による光学多層膜の製造方法 |
US6890656B2 (en) * | 2002-12-20 | 2005-05-10 | General Electric Company | High rate deposition of titanium dioxide |
US7294360B2 (en) * | 2003-03-31 | 2007-11-13 | Planar Systems, Inc. | Conformal coatings for micro-optical elements, and method for making the same |
US20050181128A1 (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-18 | Nikolov Anguel N. | Films for optical use and methods of making such films |
-
2004
- 2004-12-21 FI FI20045495A patent/FI117728B/fi active IP Right Grant
-
2005
- 2005-12-16 EP EP05397024.0A patent/EP1674890B1/en active Active
- 2005-12-19 US US11/305,024 patent/US7901736B2/en active Active
- 2005-12-21 CN CNB2005101361262A patent/CN100526915C/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060134433A1 (en) | 2006-06-22 |
CN1794014A (zh) | 2006-06-28 |
EP1674890B1 (en) | 2018-05-30 |
EP1674890A3 (en) | 2010-06-09 |
EP1674890A2 (en) | 2006-06-28 |
FI20045495A (fi) | 2006-06-22 |
FI20045495A0 (fi) | 2004-12-21 |
CN100526915C (zh) | 2009-08-12 |
US7901736B2 (en) | 2011-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI117728B (fi) | Monikerrosmateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi | |
Aarik et al. | Influence of substrate temperature on atomic layer growth and properties of HfO2 thin films | |
US11393681B2 (en) | Methods to deposit and etch controlled thin layers of transition metal dichalcogenides | |
Schuisky et al. | Atomic layer chemical vapor deposition of TiO2 low temperature epitaxy of rutile and anatase | |
JP6550176B2 (ja) | 時計構成要素の表面の処理方法およびその方法によって得られる時計構成要素 | |
KR100275738B1 (ko) | 원자층 증착법을 이용한 박막 제조방법 | |
EP1838893B1 (en) | Thin films prepared with gas phase deposition technique | |
Zaitsu et al. | Optical thin films consisting of nanoscale laminated layers | |
Kukli et al. | Niobium oxide thin films grown by atomic layer epitaxy | |
US20100143710A1 (en) | High rate deposition of thin films with improved barrier layer properties | |
Niinistö | Atomic layer epitaxy | |
US20130177760A1 (en) | Mixed metal oxide barrier films and atomic layer deposition method for making mixed metal oxide barrier films | |
CN107313027A (zh) | 用于半导体工艺腔室部件的保护涂层的原子层沉积 | |
US11447862B2 (en) | Methods to deposit controlled thin layers of transition metal dichalcogenides | |
US20050277223A1 (en) | Method of forming metal oxide using an atomic layer deposition process | |
US9909211B2 (en) | Vapor deposition of LiF thin films | |
KR20150026748A (ko) | 기판 구조물 및 이의 제조 방법 | |
WO2010044922A1 (en) | Thin film and optical interference filter incorporating high-index titanium dioxide and method for making them | |
Niemelä et al. | Tunable optical properties of hybrid inorganic–organic [(TiO 2) m (Ti–O–C 6 H 4–O–) k] n superlattice thin films | |
WO2012121677A1 (en) | Method for depositing gradient films on a substrate surface by atomic layer deposition | |
TW202033807A (zh) | 抗電漿多層塗層及其製備方法 | |
KR20020037293A (ko) | Ta2O5 및 높은-k 유전체 원자층 증착법 | |
US20180037017A1 (en) | Laminate and method for fabricating the same | |
KR101003700B1 (ko) | 원자층 증착을 이용한 금속 산화막 형성 방법 | |
Abdulagatov | Growth, characterization and post-processing of inorganic and hybrid organic-inorganic thin films deposited using atomic and molecular layer deposition techniques |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 117728 Country of ref document: FI |
|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: BENEQ OY |