真空镀膜设备离子束溅射(IBS)镀膜离子束溅射法,简称IBS。这是用离子源发出离子,经引出、加速、聚焦,使其成为束状,用此离子束轰击置于高真空的靶,将溅射出的原子进行镀膜。
离子源是IBS装置中最重要的部分,离子源通常由产生离子的放电室引出并加速(或减速)离子的网状电极群,以中和离子电荷的灯丝所构成。这种离子源的特点是装备有多极磁场和多孔式离子引出系统,容易引出大直径大电流的离子束。目前已有人做出直径为430cm的考夫曼(Kaufman)源。现在,商用IBS装置几乎都是安装这种类型的离子源。其放电气压为1.33
x10-2Pa。
放电电压较低,大约为50V左右,离子能量分布在1~10eV较窄的范围内。离化效率较高,为50%~70%,可以引出500~2000eV,1~2mA/CM2的Ar+离子束。这种离子源的关键技术在于,利用中间电极和磁场,使阴极(热灯丝)与阳极之间发生的等离子体收聚,并使其通过直径φ1mm左右的细孔,射入到高真空一侧。在放电气压为1.33
x 10-1~1.33 x
102Pa、放电电压为60~80V条件下,放电电流为1~2A;在1~20keV下可以引出数毫安的Ar+离子束。为了引出更大的离子束,人们开发了带有等离子体扩张室的改进型离子源。从离子源引出的离子束由于空间电荷效应容易发散,给离子束的传输带来困难。
为了解决这一问题,往往在离子引出电极的后方供应电子,使空间电荷互相中和。这种提供电子的装置称为中和极,通常多采用热灯丝。一般认为,用这种方式提供的电子在靶上与离子再结合。采用了这种中和装置以后,就可以对绝缘靶进行溅射。在对绝缘靶进行溅射时,也有采用在靶表面直接供应电子的方法,用以防止电荷的积累。当用离子束轰击靶时,为使离子束不射到靶以外的部位,一般要对离子束进行收聚。这可采用透镜系统。
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