離子束證言 - 應用和好處由牛津儀器等離子技術

包括的事宜

概覽
什麼是離子束來源?
從牛津儀器的離子束來源
     網格
     中性化器
基本的雙重離子束飛濺房間設置
材料的證言使用離子束證言的
影片控制屬性和增長使用工具的從牛津儀器
離子束證言和低壓環境
離子束證言和表面預洗并且攝製壓力控制
離子束存款影片的質量
離子束證言的可靠性和增殖率
離子束證言的應用
     激光棒塗層
     唯一洞補白
     三個洞鏡子
     環式激光器陀螺儀
彙總

概覽

本文存在離子束技術回顧。 在此覆核離子束技術的證言進程的,當與技術比較例如等離子或蒸發 (PVD) 將存在主要應用和好處使用。 要開始從,概覽離子束如何被生成將被描述。 這將由關於離子束技術的一些有利應用的介紹和論述然後跟隨。

什麼是離子束來源?

本質上,離子束來源是等離子來源符合一套網格使離子流被提取。 我們的離子束來源有下列三個主要零件: 放電房間、網格和中性化器。

離子在放電房間被生產通過從屬於氣體 (通常氬) 對 RF 域。 氣體被投向與一個 RF 關閉的框形天線的石英或氧化鋁房間在它附近。 RF 域激發自由電子,直到他們有足够的能源闖進氣體原子離子和電子; 這指 「電感耦合 「。 氣體因而被電離,并且等離子被設立。 在天線的端到端 RF 電壓可能到達上限值。 此電壓的作用對離子可以是將創建高度被加強的離子的靜電力。 雖然此作用將使離子源容易開始,這些離子將通過飛濺,損壞它和創建汙穢腐蝕離子源在這個進程中; 這指 「電容耦合」。

從牛津儀器的離子束來源

在牛津離子源,電容耦合通過安置在石英房間裡面的靜電盾允許仅 RF 磁性要素抑制調用能源到氣體原子。 靜電盾防止這個電場,被生成在 RF 天線的捲間,輸入離子源。 它也幫助破壞從存款的所有持續執行的塗層在可能篩選和減少 RF 功率的等離子生成效率石英等離子管的於。

網格

網格的角色根本是加速與一種高速度的離子。 一般,我們的網格集由二或三網格做成 (參見圖 1a)。 網格有與許多開口的一個特定孔網; 它是形成這條射線所有各自的 beamlets 的組合。 相互網格分隔和網格曲度根據根據目標範圍將被飛濺或沉積率需要的,例如這種應用也是重要的。

我們的離子源生產與可以從離子源被提取通過與一個明確定義的能源的網格,并且不導致網格結構的任何重大的侵蝕的慢的 (冷) 離子 (<1eV) 的低溫等離子。

就三網格系統而論,特定應用的電位差或電壓在網格間為離子提供驅動力。 與等離子聯繫的內在網格,稱 「屏柵極」,是設置射線電壓或能源的那個。 這被設置在正潛在相對陸運。 一次通過屏柵極漏洞,負電位相對陸運並且負相對屏柵極用於加速離子。 總電位差表示這條射線的提取電壓。 第三 「減速箱」網格被接地和幫助射線準直 (減少這條射線的分歧),通常抑制後面放出的電子并且減少被飛濺的材料返回的再沉澱在加速數網格和於上的這個來源。 這為網格清潔反過來增加在停機之間的期間並且使網格清洗更加容易。 提取的離子的最終能源與集射線能源是等於的 (V)B (參見圖 1b)。

圖 1。 三網格射線形成結構

中性化器

終於,構成牛津離子源的第三個要素是中性化器,基本上是電子來源平衡離子充電在這條射線的以便減少導致射線分歧的空間電荷作用通過離子相互厭惡和為了防止充電這個有啟發性薄酥餅或目標。 通常,更多電子從中性化器比從這個來源的離子散發,然而這些通常直接地不結合以離子流形成中立原子。 射線分歧是許多參數、 V (射線電壓B), I (射線當前B), V (加速數電壓A), I (中性化器當前N) 等等的功能和也是受分散根據房間壓的氣體的影響的,是一個原因儘可能低保留房間壓。 交往是複雜的,并且優化是平衡多種參數的進程,直到這個預期的結果得到。

基本的雙重離子束飛濺房間設置

基本的 DIBS (飛濺雙重的離子束) 房間設置,參見下面的圖 2,包括準確地集中在一個目標上的被中立化的離子束以最小的溢出物以便避免存款的影片的汙穢的證言來源。 這啟用材料例如澳大利亞、哥斯達黎加、鈦、 Pt 金屬跟蹤的,磁性材料例如 Fe, Co、例如 SiO、 AlO 等等2存款的23 Ni、等等或者電介質 (列表是非詳盡的)。

它也包括可能執行多種功能的協助/銘刻來源: 它可以用於銘刻 (或離子磨房) 這個基體; 它可能提供 「援助」給證言進程通過砲擊這部存款的影片可能由實際並且/或者化學效應改進或修改影片屬性或化學計量學的精力充沛的離子; 它可能也使用作為低能源預洗這個基體在證言之前。 有時,此來源使用,不用網格作為 ` 熱量』被激活的基的等離子來源存款的材料的化工修改的,當使這個基體的實際砲擊減到最小時。

Ionfab 工具只可能也供應以一个或其他上述離子源,任一為協助或銘刻沒有對於這個進程是必需的證言,或者作為沒有需要證言的蝕刻/碾碎/表面修改工具。

圖 2. Ionfab 系統的概要視圖

材料的證言使用離子束證言的

存款的某些最公用的材料是氧化物例如 AlO23、陶25、 SiO2 和 TiO2 (通常從 AlO23、 Ta、 Si、 SiO2 和鈦目標和與 O2 被添加到處理氣體)。 的確, O2 可以被引入直接地到這個房間或通過證言和協助來源; 這在被飛濺的金屬原子被氧化可能在這個目標,在運輸期間到這個基體或在這個基體的易反應的模式下允許化學計量學的電介質存款二者之一從一個 stochiometric 電介質目標,在飛濺期間的氧氣取盡被替換,或者從一個金屬目標,如果使用氧氣軸承協助射線或等離子。 第二個源可能為基體也使用預洗對,例如,请達到影片的被改進的黏附力或在證言時去除當地氧化物,或者,當實際協助進一步 densify 影片。

同樣可以為氮化物證言,即使用罪孽34 目標和 N 的34 罪孽執行在2 房間或協助來源。 其他,異乎尋常更多的 `』,材料,例如 MgF、 LaF2、 NbO32 ZrO5、 YO32 HfO3 YF23 ,可能由 (飛濺易反應並且/或者協助解決的) 的離子束也存款,并且列表包括這樣材料像要求X 非常處理氣體比例準確的控制允許非常詳細的熱電屬性為敏感熱成像應用達到的 VO。

影片控制屬性和增長使用工具的從牛津儀器

我們的工具也允許這個基體被轉動和傾斜相對飛濺漲潮方向啟用 『進一步調整』電影發展/屬性以及步驟覆蓋範圍控制證言的在表面拓撲上。 沉積率低於蒸發,但是這准許與一個更加再現和更加可預測的沉積率的更多控制允許非常準確的厚度控制通過計時。 材料在一個低溫環境裡比蒸發也被飛濺并且存款。 實際基體溫度可能因而被保持非常低在處理期間使用被提供的氦氣後側方冷卻的功能。

離子束證言和低壓環境

離子束證言在一個低壓環境裡運行 (在 10-4 乇範圍或比飛濺標準的磁控管请降低),因此其中任一飛濺在這部影片的氣體 (即 Ar) 包括是無足輕重問題 (像也真實對蒸發)。 也禁止被飛濺的材料熱化離子和被飛濺的材料的平均自由程非常地相應地被增加,造成存款的原子動能 (典型地在 1 到 100 eV 之間) 高於,例如,一旦被蒸發的原子。

離子束證言和表面預洗并且攝製壓力控制

從基體準備和影片重點通常是問題的原因在黏附力的濃厚塗膜的,離子束證言可能提供表面由第二個離子源預洗和影片壓力控制。 而且,離子束證言不遭受在蒸發』經常看到的 『分散的問題。

離子束存款影片的質量

存款影片質量可能分開成光學和機械類別:
薄膜的光學性能描繪的是為下列質量:

  • 透射率 (與分散性值和同質性相關)
  • 吸收 (與透明度屬性相關)
  • 消散 (與地面粗糙度和數量缺陷相關)

我們專用的離子束光學塗料工產生好消散損失結果由於平穩的影片證言。 在 Si 薄酥餅的圖 3 下面顯示 SiO 和 TiO 氧化物2 層的有些2 示例。 0.22nm rms 的地面粗糙度在34 Si 薄酥餅存款的罪孽的也被評定了。

圖 3. 地面粗糙度由 AFM 的評估評定

離子束證言的可靠性和增殖率

然而,如果同樣結果将獲得為了能存款的下部影片除非常好的影片平滑性之外,離子束工具必須有可靠和再現來源。 當存款多層塗層時,膠片厚度和 R.i. 增殖率是非常重要的。

在下面的表 4 顯示陶25 證言三連續的運行被評定在一 8" 在 Si 薄酥餅存款的薄酥餅。 圖 5 顯示對應的 R.i. 反覆性獲得在同樣三連續的證言運行。 圖 6 顯示罪孽證言均一的34 示例 100mm 在與 ±0.1% R.i. 均一的 Si 薄酥餅。 圖 7 顯示 SiO 證言均一的2 示例 200mm 在與更好比 ±0.1% R.i. 均一的 Si 薄酥餅與 5mm 邊緣排除。 可以注意到曲線的另外配置文件與陶25 證言比較與影響射線分歧的不同的臺板確定和射線參數鏈接。

在 200mm Si25 薄酥餅的圖 4. 陶證言均一三連續的運行

圖 5. 陶的 R.i. 可重複的25 散射三連續的運行

在 Si 薄酥餅的34 圖 6. 罪孽證言均一 100mm

在 Si 薄酥餅的2 圖 7. SiO 證言均一 200mm

離子束證言的應用

有些示例如下所示應用我們的工具使用為:

  • 激光棒塗層
  • 唯一洞補白
  • 三個洞鏡子
  • 環式激光器陀螺儀

激光棒塗層

  • 激光各自的棒的棒塗層在兩個小平面: 與一塊 (AR) 8 塊層陶/SiO 塗層的雙倍波長的25抗反射膜2 參數。
  • 傳輸 @532nm : 99.815%
  • 傳輸 @1064nm : 99.390%

圖 8. 與塗上陶/SiO 的 8 塊層的反反映塗層 (AR25) 塗層2

唯一洞補白

在下面的表 9 能被看見理論上的透射率如計算與 MacLeod 與存款多層掃描一起評定與分光光度表

  • 銳化插入損耗 - 0.08dB
  • FWHM = 2.021nm
  • 中心波長: 1553.4 毫微米,
  • 40 个 QW

圖 9. 唯一洞透射率

三個洞鏡子

圖 10 下面顯示插入損耗掃描與波長。

  • 中心波長 1549.8nm (ITU = 1549.72nm)
  • 入場帶帶寬 (@ - 0.5dB) = 1.07nm
  • 終止範圍帶寬 (@ - 25dB) = 2.7nm
  • 插入損耗 (@1549.7nm :193.45THz) = -0.086dB

圖 10. 插入損耗掃描與三個洞鏡子的波長

環式激光器陀螺儀

圖 11 為 633nm 設計的下面鏡子的顯示傳輸掃描在 45°。

  • 鏡子損失 <60ppm
  • 均一 <±0.0005
  • 地面粗糙度 <1Å

圖 11. 為 633nm 設計的鏡子的傳輸掃描在 45°

我們的一些客戶達到全面損失在他們的環式激光器陀螺儀鏡子的 20 ppm 以下。 潔淨室環境和工藝過程最佳化以及系統準備是關鍵的為了全面損失能將被保留對最小數量。

應用列表是廣泛的與顯示的仅一些個示例。 多層塗層的許多類型是可行的,并且,根據需要的塗層、處理量和質量的種類,多種平均值可以為監控提供他們的增長例如石英晶體監控程序或在原處光學監控。

彙總

被看見了以上,離子束證言提供的主要福利是:

  • 高表面質量
  • 密集的平穩的影片
  • 非常低分散
  • 非常低光學損失
  • 非常運行處理反覆性的好運行
  • 非常好的均一
  • 最大的靈活性
  • 應用範圍

來源: 牛津儀器等離子技術

關於此來源的更多信息请請參觀牛津儀器等離子技術

Date Added: Nov 25, 2010 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 05:39

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