[发明专利]解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法

摘要

一种解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法，综合采用电子束沉积技术和离子束辅助沉积技术，采用离子束辅助沉积技术沉积应力临界层，采用电子束沉积技术沉积应力临界层之外的其他膜层。本发明能够解决电子束沉积较厚膜层时，因膜层张应力太大导致的膜层龟裂问题，且不会增加膜系设计难度和实际制备工艺难度。

主权项

一种解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法，其特征在于：采用离子束辅助沉积应力临界层，采用电子束沉积应力临界层之外的其他膜层，包括以下步骤：1)向计算机输入参数：包括设计波长λD、高折射率材料折射率nH、低折射率材料折射率nL、高折射率材料在沉积环境的应力σH、低折射率材料在沉积环境的应力σL、所需镀制的膜系、多层膜的抗裂强度Г、取决于裂纹特性的无量纲参数Z、多层膜的杨氏模量Ef、多层膜的泊松比Vf；2)计算机计算应力临界层的层膜应力和临界层厚度：①根据公式(1)依次计算第j层膜沉积完成后的多层膜应力σTj：σTj=σ1t1/n1+σ2t2/n2+...+σjtj/njt1/n1+t2/n2+...+tj/nj---(1)]]>其中：j＝1、2……M，M为总膜层数，tj为第j层膜层的厚度系数，σj为第j层膜的应力，nj为第j层膜的材料折射率；②根据公式(2)计算第j层膜层的临界层厚度hcj：hcj=ΓEfZσTj2(1-Vf2)---(2)]]>当hcj≤(t1/n1+t2/n2+...+tj/nj)×λD/4时，令临界层的判据Fj＝1；否则，令Fj＝0；③输出每层膜的临界层判据；3)基底清洗：对基底进行清洗并晾干；4)薄膜制备：①将基底加热至120℃～250℃；当真空度优于9.0×10‑3Pa时，开始镀膜：②令m＝1，③开始镀制第m层膜：如果Fm＝0，采用电子束沉积技术镀制该膜层，如该膜层为HfO2层，氧分压为1.5×10‑2Pa～5.0×10‑2Pa，沉积速率为0.05nm/s‑0.3nm/s；如该膜层为SiO2层，氧分压为本底真空至3.0×10‑2Pa，沉积速率为0.3nm/s～1.0nm/s；否则如果Fm＝1，采用离子束辅助沉积技术镀制该膜层，打开等离子体源，将等离子体偏压设置为70V～170V，镀完该膜层后关闭等离子体源：④令m＝m+1，当m+1>M时，进入步骤⑤，否则返回步骤③，⑤完成镀膜。