高真空离子束溅射设备原理

伯东 KRI 双离子源辅助离子束溅射技术获取高反射吸收Ta₂O₅薄膜

为了获取高性能紫外激光薄膜元件, 急需研制紫外高吸收薄膜, 某研究所采用伯东 KRI 双离子源辅助离子束溅射沉积技术镀制 Ta2O5 薄膜进行研究.

其系统工作示意图如下：

该研究所的离子束溅射镀膜组成系统主要由溅射室、双离子源、溅射靶、基片台等部分组成.

其中双离子源中的一个离子源适用于溅射靶材, 另个离子源是用于基材的预清洗.

用于溅射的离子源采用伯东的 KRI 聚焦型射频离子源 380, 其参数如下:

伯东 KRI 聚焦型射频离子源 RFICP 380 技术参数：

理由：

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污染

用于预清洗的离子源是采用伯东 KRI 霍尔离子源 Gridless eH 3000

KRI 霍尔离子源 Gridless eH 3000 技术参数:

其溅射室需要沉积前本底真空抽到 1×10-5Pa, 采用伯东分子泵组  Hicube 80 Pro, 其技术参数如下：

运行结果：

伯东 KRI 双离子源辅助离子束溅射技术可以制备不同吸收率的355nm高反射吸收 Ta2O5 薄膜.

伯东是德国 Pfeiffer 真空泵, 检漏仪, 质谱仪, 真空计, 美国 KRI 考夫曼离子源, 美国HVA 真空阀门, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.

离子束刻蚀（IBE）技术研究

1.离子束刻蚀（IBE）技术的原理？

离子束刻蚀（IBE，Ion Beam Etching）也称为离子铣（IBM，Ion Beam Milling），也有人称之为离子溅射刻蚀，是利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。刻蚀过程即把Ar气充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面轰击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理刻蚀。工件表面有制备沟槽的掩膜，最后裸露的部分就会被刻蚀掉，而掩膜部分则被保留，形成所需要的沟槽图形。

离子束刻蚀使高方向性的中性离子束能够控制侧壁轮廓，优化纳米图案化过程中的径向均匀性和结构形貌。另外倾斜结构可以通过倾斜样品以改变离子束的撞击方向这一独特能力来实现。

在离子束刻蚀过程中，通常情况下，样品表面采用厚胶作为掩模层，刻蚀期间富有能量的离子流会使得基片和光刻胶过热。为了便于后面光刻胶的剥离清洗，一般需要对样品台进行冷却处理，使整个刻蚀过程中温度控制在一个比较好的范围。

图1 离子束刻蚀设备结构图

图2 离子束刻蚀工艺原理图

2.离子束刻蚀（IBE）适合的材料体系？

可用于刻蚀加工各种金属（Ni、Cu、Au、Al、Pb、Pt、Ti等）及其合金，以及非金属、氧化物、氮化物、碳化物、半导体、聚合物、陶瓷、红外和超导等材料。

目前离子束刻蚀在非硅材料方面优势明显，在声表面波、薄膜压力传感器、红外传感器等方面具有广泛的用途。

3. 离子束刻蚀（IBE）技术的优点和缺点？

a 优点：

 （1）方向性好、无钻蚀、陡直度高；

 （2）刻蚀速率可控性好，图形分辨率高，可达0.01um；

 （3）属于物理刻蚀，可以刻蚀各种材料（Si、SiO2、GaAs、Ag、Au、光刻胶等）；

 （4）刻蚀过程中可改变离子束入射角来控制图形轮廓，加工特殊的结构；

b 缺点：

 （1）刻蚀速率慢、效率比ICP更低；

 （2）难以完成晶片的深刻蚀；

 （3）属于物理刻蚀，常常会有过刻的现象。

4.反应离子束刻蚀（RIBE）技术简介及优点？

反应离子束刻蚀（RIBE）是在离子束刻蚀的基础上，增加了腐蚀性气体，因此它不但保留了离子束物理刻蚀能力，还增加了腐蚀性气体（氟基气体、O2）离化后对样品的化学反应能力（反应离子束刻蚀：RIBE），也支持腐蚀性气体非离化态的化学辅助刻蚀能力（化学辅助离子束刻蚀：CAIBE），对适用于化学辅助的材料可以大幅度提升刻蚀速率，提高刻蚀质量。

5. 离子束刻蚀（IBE）的案例展示  

典型应用：

1、三族和四族光学零件

2、激光光栅

3、高深宽比的光子晶体刻蚀

4、在二氧化硅、硅和金属上深沟刻蚀

5、微流体传感器电极

6、测热式微流体传感器

最近小伙伴对于溅射仪使用和技术参数问的问题比较多，今天总结一下溅射仪的一些常见的技术问题：

1、膜厚检测仪原理：膜厚监测仪是采用石英晶体振荡原理，利用频率测量技术加上先进的数学算法，进行膜厚的在线镀膜速率和实时厚度计算。主要应用于MBE、OLED或金属热蒸发、磁控溅射设备的薄膜制备过程中，对膜层厚度及镀膜速率进行实时监测。

2、溅射仪是否可以镀镍：可以镀镍  但是 镍是导磁金属 所以 需要靶材尽量薄 0.5mm-1mm  太厚磁场无法穿透  溅射速率很低。

3、直流溅射镀膜调节：1 靶材需要良好的导电性, 如果具备这个条件  可以镀    2 遇到容易氧化的金属 需要配备分子泵把本底真空抽到1E-3Pa 放氩气维持真空到1Pa左右镀膜的金属接近本色。

郑科探小型溅射仪KT-Z1650PVD

以上是小伙伴近期问的比较多的问题，如果还有什么问题欢迎咨询。

小型溅射仪仪问仪答

最近小伙伴对于溅射仪使用和技术参数问的问题比较多，今天总结一下溅射仪的一些常见的技术问题：

1、膜厚检测仪原理：膜厚监测仪是采用石英晶体振荡原理，利用频率测量技术加上先进的数学算法，进行膜厚的在线镀膜速率和实时厚度计算。主要应用于MBE、OLED或金属热蒸发、磁控溅射设备的薄膜制备过程中，对膜层厚度及镀膜速率进行实时监测。

2、溅射仪是否可以镀镍：可以镀镍  但是 镍是导磁金属 所以 需要靶材尽量薄 0.5mm-1mm 太厚磁场无法穿透  溅射速率很低。

3、直流溅射镀膜调节：1 靶材需要良好的导电性, 如果具备这个条件  可以镀    2 遇到容易氧化的金属 需要配备分子泵把本底真空抽到1E-3Pa 放氩气维持真空到1Pa左右镀膜的金属接近本色。

郑科探小型溅射仪KT-Z1650PVD

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