Технологија распршивања јонским снопом (ИБС) је снажно унапредила УВ ласерску оптику у последњих 25 година због своје способности да депонује висококвалитетне оптичке филмове за примену ултраљубичастих (УВ) ласера (види слику 1). Висококвалитетна оптика манипулише и усмерава ласерски сноп и кључна је за перформансе и животни век ласера. Биомедицинска, полупроводничка обрада, микромашинска обрада и друге УВ ласерске апликације настављају да расту захваљујући ИБС технологији.
Док се УВ оптички филмови суочавају са многим изазовима, појава ИБС технологије је омогућила наношење висококвалитетних УВ оптичких филмова.
Суочавање са изазовима УВ ласерске оптике
Изазови са којима се суочава УВ ласерска оптика су двоструки: побољшање апсорпције, које смањује снагу ласера, и побољшање расејања, које смањује интензитет ласера. Оптички филмови могу бити додатно оштећени ако напон филма, стехиометрија или густина филма нису оптимизовани. Премазивање је најслабија карика, а оптички премази ће бити оптимизовани ако се направе побољшања у кључним корацима обраде као што су дизајн оптичког премаза, чишћење подлоге, таложење и обрада након таложења.
Наше истраживање се фокусира на различите производне аспекте оптичког премаза, укључујући избор циља, притисак кисеоника, енергију распршивања и време жарења, са циљем побољшања квалитета оптичких премаза за ИБС системе (видети слику 2) [1]. Последњих година истражују се ефекти различитих услова процеса и жарења након таложења на оптичке танке филмове ХфО2 и СиО2. Анализирани параметри укључују:
-Утицај мета металног и диелектричног распршивања на УВ својства;
-Утицај парцијалног притиска кисеоника (О2) на стехиометрију и својства филма;
-Утицај извора потпомогнутих јоном и енергије зрака на својства филма и таложења;
-Утицај жарења на стехиометрију, напрезање и својства филма.
Овај пројекат у Веецо-у се фокусира на оптичке премазе у Нд:ИАГ ласерима. Оксидни филмови могу бити распршени са оксидних или металних мета. [2] Металне мете имају нижу апсорпцију, али веће стопе распршивања. Већа брзина распршивања ће побољшати ефикасност премаза све док су остали параметри филма задовољени. Приликом наношења танких филмова ХфО2, парцијални притисак О2 је кључни параметар процеса, а ако парцијални притисак О2 не испуњава захтеве, филмови су склони структурним дефектима. Конкретно, недостатак кисеоника производи електронска стања подпојасних размака која индукују ласерско оштећење оптичких компоненти. Неравнотежни ХфО2 филмови са ниским садржајем кисеоника су високо упијајући и непрозирни и не могу да задовоље захтеве УВ ласерске оптике.
Енергија јонског снопа и жарење
Енергија јонског снопа је још један критични елемент процеса. Приликом наношења СиО2 филмова, смањење енергије снопа јона смањује апсорпцију филма СиО2, чиме се побољшавају перформансе ласерског система. Међутим, ово долази по цени. Док смањење енергије снопа јона побољшава квалитет филма, такође смањује стопу таложења, што утиче на продуктивност. У процесу СиО2, употреба помоћног снопа помаже да се повећа брзина преноса.
За ХфО2 филмове, отпорност на ласерско оштећење опада са повећањем енергије помоћног зрака. Очигледно, оптимизација енергије прскања игра кључну улогу у квалитету филма.
Жарење такође игра кључну улогу у квалитету филма, јер је критичан корак за постизање најмањих губитака и највеће отпорности на ласерско оштећење. Током процеса распршивања, депоновани филмови су подложни компресионим напонима и дефектима услед високоенергетског таложења. Жарење помаже да се ослободи напетост и елиминише висеће везе настале током процеса прскања.
Процес жарења такође мало мења стехиометријски однос филма. У идеалном случају, жарење би требало да смањи напрезање филма и резултира оптималним оптичким својствима. Веецо-ово истраживање је показало да жарење може побољшати својства депонованих филмова, али предуго жарење или на превисокој температури такође може бити штетно. Када услови жарења нису одговарајући, храпавост интерфејса се повећава и филм може да кристалише. Број слојева и састав оптичких филмова може да варира за различите примене УВ ласера, тако да време жарења треба оптимизовати за сваки слој.
