[发明专利]平衡薄膜应力的薄膜制作系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种平衡薄膜应力的薄膜制作方法，特别是指利用热蒸镀与离子助镀(IAD)工艺对薄膜应力的影响不同来平衡薄膜的表面翘曲，以改善镀膜后表面的平整度。

背景技术

现今应用于各式光学设备的光学组件中，由于除了基本的光谱与表面清洁度的要求以外，越来越多技术亦需要高精度的表面平整度，如CD、DVD等光学读写头等相关组件等，目前的镀膜机大致上能符合在光谱上的要求，已经不是主要问题，但是镀膜后的表面平整度才是主要需要解决的问题，所以若需要光学组件的光谱与表面平整度皆符合需求，则需要能改善上述问题的工艺方法。

在镀膜的工艺中，可利用下列方式：

离子辅助蒸镀法(Ion-beam Assisted Deposition，IAD)是结合离子布植法(Ion Implantation)与溅镀法(sputtering)或其它物理气相沉积法(PhysicalVapor Deposition)的镀膜方法，可在镀膜时在基材上逐渐形成薄膜，使其之间的张力能减至最低，并其结合的状态可经久不衰。

离子辅助蒸镀法的主要态样如图1所示，图中显示于一真空的环境中结合离子辅助与一种物理气相沉积法的镀膜方法。在一真空室10中设置一基材夹具12，并有一蒸发器(evaporator)14，其上设置有介电质与氧化物(oxide)等用于镀膜的蒸发源；另一端有一激发离子束的离子源16，其射出的离子束可由钝气或是如同氮气或氧气等的气体产生。此离子辅助蒸镀法的离子源16是利用交流电环绕于充入气体的石英腔，使通入的反应气体激发产生电浆(Plasma)，再利用偏压或其它方式将离子束引至基材进行离子撞击，由离子源所发射出来的大动能离子借着碰撞把动量传给由电子枪所蒸发蒸镀源的原子或是分子，使它们有足够的大动能，来改善镀膜与基材夹具12上的基材18间的附着力，以提高镀膜材料生长的速率与密度，因此在膜层的成型与成长过程中，能使蒸发的原子或是分子把孔洞等膜质缺陷补起来，形成膜质致密、缺陷少的连续膜。

另有电子束蒸镀法(Electron-Beam Vapor Deposition Method)，其蒸镀速度快且制作多层膜较为便利，但是其膜质较溅镀法为松散，而溅镀法虽可得到膜质结构致密且均匀的膜层，但是溅镀法速率慢，而上述离子辅助蒸镀法则兼具此两种方法的优点。

请参阅图2，美国专利公开第2002/0110330号所示的离子辅助蒸镀法设备示意图，其中所示的设备是为了制作该案之一障碍层(barrier layer)。其中显示为一沉积系统200，包括有一真空室210与抽真空的泵(pump)212，还有蒸发器220与此案需要蒸镀的蒸发源222，另有一提供离子源的离子枪(ionizer)230，可由控制器234控制，其中气体由气体供应器232提供，并有一旋转夹具250装载需要镀膜的基材260。

上述蒸发器220包括的蒸发源222是为了制作基材260上的薄膜，蒸发器220即将蒸发源222气化后打入真空室210中，然后利用电压控制气体供应器232所提供气体的气流，由控制器234控制由离子枪230释放(游离化)具有能量的离子，旋转夹具250的旋转轴与蒸发器220共轴，使材料能够平均蒸镀在基材260上。以此离子辅助蒸镀法，让离子枪230所释放的离子辅助蒸发器220打出的镀膜材料能在基材260上形成膜质致密、符合所需特性的薄膜。且因为具有能量的离子会提供整体镀膜时的能量，使基材260本身不需藉加热或其它方式帮助此工艺，另外，离子与镀膜材料分子或原子的交互作用可帮助镀膜顺利稳定地附着于基材260上，并产生均匀、附着力强、低张力的膜，并适用于各种材质的基材工艺。

然而，在需要更精密的光学特性的装置的光学组件时，薄膜材料与基材间所产生的应力仍有可能影响其中光学特性，即薄膜在基材上产生的应力有可能会造成整体薄膜装置发生表面翘曲的现象，即使是微小的翘曲现象，仍有可能发生重大的影响，本发明即针对上述现有技术利用离子辅助蒸镀法进行的镀膜方式配合另一热蒸镀方式改善上述工艺的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种利用热蒸镀(Vapor DepositionMethod)与离子助镀(IAD)对薄膜应力相反特性的薄膜制作方法与其系统，使制造出的光学薄膜组件不但不影响光谱上的要求，亦能大大改善工艺组件表面平整度，符合光学组件的光谱与表面平整度的要求。