随着镀膜技术应用越来越广泛,越来越多的客户来咨询真空镀膜。真空镀膜设备中,有一个重要的部件,就是离子源。那么,常用的离子源究竟有哪些呢?
我们先来了解一下,什么是离子源?
离子源是使中性原子或分子电离,并从中引出离子束流的装置,随着离子源技术的不断发展,其在镀膜中应用也越来越广泛,对离子源本身的要求也越来越高。离子源技术有多种多样,如何选择合适的离子源成为了镀膜应用中的重要环节。
离子源是各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀及清洗装置、离子束溅射装置、离子束辅助沉积装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备的不可缺少的部件。
离子源的起源源于空间推进器的制造,在离子源推进器试验中,人们发现有推进器材料从离子源飞出,这就开始了离子源在材料,尤其是材料表面改性的应用。20世纪60年代,美国Kaufman教授主持研制的宽束低束流密度的离子轰击电推进器为带栅网的离子源,被称为考夫曼离子源(Kaufman);而苏联则以霍尔离子源(End-Hall)为主。
常见的离子源种类
栅网型离子源
考夫曼离子源由阴极加热发射电子,电子被正偏压阳极所吸引,由于受限于磁场的作用,电子在磁场轨道上漂移。当电子运动时,它们将电离通入工艺腔室的中性原子(分子)气体从而产生等离子体。通过栅网对离子的约束作用,形成设定离子束。
● 放电室的线圈在电感耦合作用下产生等离子体
● 离子束及屏栅通过电源连接,使等离子体相对于地为正电位加速栅通过电源 连接,对地为负电位。通过屏棚筛选的离子束会进行加速
● 在栅网下游处,通过中和器向离子束注入电子形成电荷平衡
主要特点:
● 汽耗大,污染较为严重
● 束型约束较差
● 相比栅网型离子源束能低
● 主要适用于离子束辅助沉积及清洗
霍尔离子源
ICP射频等离子体源的发射天线绕在电绝缘的石英放电室外边,当通过匹配器将射频功率加到线圈上时线圈中就有射频电流通过,于是产生射频磁,射频磁通在放电室内部沿着轴向感应出射频电场,其中的电子被电场加速,从而产生等离子体,同时线圈的能量被耦合到等离子体中,除了常规的采用很厚的石英罩将线圈包裹在真空中外,也有采用线圈不在真空中的设计结构,从而有效提高离子能量。
主要应用于:
● 光学镀膜领域可用于电子束辅助沉积以及磁控溅射辅助,主要是后氧化及后氮化太阳能行业可用于 PECVD沉积减反层、钝化层、吸收层和阻挡层等
● 显示行业可用于 PECVD沉积阻隔膜、透明导电膜和透明硬质涂层等
● 玻璃行业可用于表面活化及清洗、阻挡层及大面积沉积氧化物和氮化物
● 装饰镀膜行业可用于氧化物和氮化物镀膜及DLC镀膜等
CCP 等离子源
主要应用于:
● 离子束刻蚀
● PECVD沉积
● 离子束溅射
● 离子束抛光和清洁
● 离子束辅助沉积辅助