理想的光学薄膜应该具有光学和化学性质稳定, 无散射和吸收, 机械性能强等特征, 而离子束溅射技术适用于这些要求.
离子束溅射镀膜设备包含两个重要核心, 一.用于提供离子束的离子源, 二.一定的真空环境.
某国内镀膜制造商的镀膜设备中采用双射频离子源, 其简单构造图如下:
该设备的工作原理是:
在一定真空条件下, 利用溅射的射频离子源引出高速、高能量的离子束, 经中和器产生的负电子中和变成中性离子束后轰击靶材, 将靶材以原子、分子或者原子团的状态溅射出来, 再沉积到基片上形成薄膜.
在镀膜设备中辅助离子源主要作用是成膜前对基片进行预溅射清洗并使衬底表面活化, 改善膜基过渡层的结构和性质, 使制备的薄膜更加致密, 附着力更强.
经过深入了解制造商的工艺要求, 伯东工程师为其推荐美国考夫曼博士的考夫曼公司 KRI 射频离子源 RFICP 380和射频离子源 RFICP 100, 其中用于溅射的离子源为KRI 聚焦型射频离子源 RICP380, 用于清洗辅助的离子源为 KRI 发散型离子源 RICP 100.
推荐理由：
1、在氧化物薄膜沉积工艺中需要引入氧气, 对热灯丝离子源而言, 灯丝因被氧化导致使用寿命很短；同时, 由于氧化物进入离子源内部, 使内部电极绝缘, 产生点击穿打火, 导致工作周期短. 而射频离子源采用电磁感应产生离子束, 由于内部无灯丝, 放电室为石英材料, 可解决离子束溅射制备氧化物薄膜的问题.
2、聚焦型溅射离子源一方面可以增加束流密度, 提高溅射率, 另一方面减小离子束的散射面积, 减少散射的离子溅射在靶材以外的地方引起的污染.
美国 KRI 射频离子源 RFICP 380 特性:
1. 大面积射频离子源
2. 提供高密度离子束, 满足高工艺需求
3. 采用射频技术产生离子, 无需电离灯丝, 工艺时间更长, 更适合时间长的工艺要求
4. 离子束流: >1500 mA
5. 离子动能: 100-1200 V
6. 中和器: LFN 2000
7. 采用自动控制器, 一键自动匹配
8. RF Generator 可根据工艺自行选择离子浓度, EX: 1kW or 2kW
9. 离子源采用模块化设计, 方便清洁/ 保养/ 维修/ 安装
10. 栅极材质钼和石墨, 坚固耐用
11. 通入气体可选 Ar, Kr, Xe, O2, N2, H2, others
3、用于清洗辅助的离子源使用发散离子源可以增大清洗面积, 提高工作效率.
同时根据制造商的要求, 伯东工程师为其真空系统采用大抽速分子泵组 Hicube 700 Pro, 采用金属密封, 极限真空度可达1x10-7hpa, 抽速可达 685 L/s, 很好保证成膜质量.
运行结果：
1、与之前镀膜工艺相比, 薄膜质量得到了较大提高, 致密性高, 附着力更强, 更加稳定, 薄膜机械性能更强
2、成膜可以精确控制
3、镀膜设备能支持更长的工艺时间, 而且运行稳定, 维护周期更长
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