Realizace funkčního vzorku antireflexní vrstvy na vlnové délce 266nm splňující požadavekR < 0,5 %. pro úhel dopadu 0°± 20° pomocí depozice dielektrických vrstev technologií depozice z pevné fáze a depozicí atomárních vrstev.  

Technická zpráva 

Technologie výroby optických oxidových vrstev napařováním pomocí elektronového děla  za podpory plasmového děla (e-gunbeamevaporation - EBG) a depozicí atomárních vrstev (AtomicLayerDeposition – ALD). Depozice vysokoindexového dielektrického materiálu HfO2 v kombinaci se středněindexovýmAl2O3 pro realizaci antireflexní vrstvy s odrazivostí R(l=266 nm) < 0,5 % v rámci dopadových úhlů 0° až 15°.  

V případě EBG jsou vrstvy HfO2, tak i vrstvy Al2O3 deponovány technologií napařování, kdy dochází k odpařování jejich krystalických forem pomocí elektronů. Dopadající fokusovaný svazek elektronůřízeně rastrující po malé plošerozžhaví krystalický materiál, který prochází dvěma fázovými přeměnami: tavením a následně vypařováním. Vše probíhá ve vakuové depoziční komoře. Odpařený materiál stoupá vzhůru, kondenzuje na substrátech. Ty jsou z důvodu rovnoměrnosti a uniformity vrstvy umístěny na otáčejícím se karuselu (33ot/min). 

V případě ALD dochází k reálnému růstu po atomárních vrstvách. Základním principem technologie je střídavé řízené napouštění plynného materiálu o opticky vysokém, středním nebo nízkém indexu lomu – prekurzoru – do procesní vakuové komory. Následuje jeho reakce s podložkou ve formě kondenzace provázené růstem tenké vrstvy. Kontrolováním doby depozice je možno dosáhnout růstu tenké vrstvy požadované fyzické tloušťky. Vhodným výběrem prekurzorůje možno tento výrobní proces aplikovat při výrobě tenkých optických vrstev. Technologie ALD je koncipována tak, aby řízenou kombinací prekurzorů v symbióze s dalšími reaktivními plyny a teplotou substrátu umožnila růst pouze po monovrstvách.   

Antireflexní vrstva kombinující HfO2 a Al2O3 byla navržena z dostupných kombinací vysoko- astředněindexových materiálů stroje BühlerOpticsSYRUSpro 1110 DUV a ALD Ultratech/CambridgeNanoTech FIJI 200. Z hlediska optického jsou HfO2 i Al2O3 vhodnou volbou pro svoji spektrální propustnost kompatibilní s hlubokou ultrafialovou vlnovou oblastí od cca 200 nm  do  300 nm (DeepUltraViolet - DUV). I přes nízký vzájemný rozdíl indexu lomu λEBG(266 nm) = 2,06, λALD(266 nm) = 2,04 pro HfO2 a lomu λEBG(266 nm) = 1,62, λALD(266 nm) = 1,64 pro Al2O3je možno dosáhnout nízkých hodnot odrazivosti. Vrstva byla navržena na základě společných depozičních materiálů pro obě technologie a pro svoji aplikovatelnost na běžné optické povrchy (rovina, sféra, asféra). Aplikace těchto vrstev nachází uplatnění především při realizaci antireflexních, dělicích v hluboké ultrafialové oblast, dále tvoří součást vysokoodrazných vrstev u optických prvků ve stejném vlnovém spektru. 

Technologie byla vyvinuta pro substráty typu Corning HPFS 7980, obecně lze aplikovat i na další typy skel, zde však narážíme na jejich omezení snížením propustnosti právě v této inkriminované oblasti.  

Z hlediska návrhu tenkých vrstev se jedná o 4 vrstevnatý laděný systém vzduch/Al2O3/HfO2/Al2O3/HfO2/substráts jasnou vizí minimalizace počtu vrstev, snížení absorpce a definovaného rozložení vektoru intenzity elektrického pole. Systém je navržen rozladěný (ne běžný v λ/4 poměru optických tlouštěk).Je postaven na dvou tlustších a dvou tenčích dvojicích Al2O3/HfO2 pro dosažení vyšších hodnot prahu laserového poškození (Laser InducedDamageThreshold – LIDT). (Mechanismus výpočtu a hodnoty jednotlivých zdvihů jsou součástí IP Meopty.) 

Pro splnění podmínek odrazivosti R < 0,5 % a propustnosti vrstvy TPVD > 99,5 % u PVD, resp. TALD > 98,5 % u ALDa z hlediska stability výroby je nutné udržet v disperzní datavelmi blízko nominálních hodnot, viz obrázek 1. Tolerance kladená na index lomu je ± 0,05, na koeficient extinkce< 1´10-4, klíčově v intervalu á256, 276ñnm. V případě zvýšené nestability je nutno ověřit jednotlivé materiály depozicí jednoduchých single-vrstev (tloušťka od 100 nm do 300 nm) a následným stanovením disperzních dat vyhodnocovacím SW (např. MacleodThin Film, obálková metoda). 

Obrázek 1: Průběh indexu lomu a koeficientu extinkce pro technologie PVD (BühlerOpticsSYRUSpro 1110 DUV (11)) a ALD (Ultratech/CambridgeNanoTechFiji 200). 

Předpokládanéteoretické průběhy a spektrální průběhy funkčních vzorků 4 vrstevnatých systému antireflexního pokrytí pro PVD i ALD jsou zobrazeny na obrázku 2. S ohledem na oblast použití HfO2 od cca 240 nm a výše, jsou výsledky v dobré shodě. Naměřené a na vrstvu přepočtené hodnoty odrazivosti a propustnosti na l=266 nm viz tabulka 1. 

V případě PVD jsou jednotlivé kroky a nastavení depozice uloženy a definovány v programu DP36-4AR_266nm_Corning_ODEG_HFAL2O3, u ALD jsou uloženy v receptu XXX.  

Obrázek 2: Teoretický návrh a spektrální průběh AR vrstvy realizované technologiemi PVD a ALD kombinující dostupné depoziční materiály Al2O3 a HfO2, (vlevo) spektrální propustnost dvou ploch a teoretická odrazivost AR vrstvy připravené pomocí PVD, (vpravo) AR vrstvy připravené pomocí ALD. 

Tabulka 1: Dosažené hodnoty odrazivosti a propustnosti 4AR vrstev na vlnové délce l=266 nm připravených technologií PVD a ALD.