Tehnologia de acoperire cu ioni

Principala caracteristică a metodei de evaporare în vid pentru depunerea filmelor este rata mare de depunere.Caracteristica principală a metodei de pulverizare este gama largă de materiale de film disponibile și uniformitatea bună a stratului de film, dar rata de depunere este scăzută.Acoperirea cu ioni este o metodă care combină aceste două procese.

Principiul de acoperire cu ioni și condițiile de formare a peliculei
Principiul de funcționare al acoperirii ionice este prezentat în Fig.Camera de vid este pompată la o presiune sub 10-4 Pa și apoi umplută cu gaz inert (de exemplu argon) la o presiune de 0,1~1 Pa. După ce se aplică pe substrat o tensiune continuă negativă de până la 5 kV, un Între substrat și creuzet se stabilește zona de plasmă cu descărcare luminoasă de gaz de joasă presiune.Ionii de gaz inert sunt accelerați de câmpul electric și bombardează suprafața substratului, curățând astfel suprafața piesei de prelucrat.După ce acest proces de curățare este finalizat, procesul de acoperire începe cu vaporizarea materialului de acoperit în creuzet.Particulele de vapori vaporizate intră în zona plasmei și se ciocnesc cu ionii și electronii pozitivi inerți disociați, iar unele dintre particulele de vapori sunt disociate și bombardează piesa de prelucrat și suprafața de acoperire sub accelerația câmpului electric.În procesul de placare cu ioni, nu există doar depunere, ci și pulverizare de ioni pozitivi pe substrat, astfel încât filmul subțire poate fi format numai atunci când efectul de depunere este mai mare decât efectul de pulverizare.

Procesul de acoperire cu ioni, în care substratul este întotdeauna bombardat cu ioni de înaltă energie, este foarte curat și are o serie de avantaje în comparație cu acoperirea prin pulverizare și evaporare.

(1) Aderență puternică, stratul de acoperire nu se dezlipește ușor.
(a) În procesul de acoperire cu ioni, un număr mare de particule de înaltă energie generate de descărcarea strălucitoare sunt utilizate pentru a produce un efect de pulverizare catodică pe suprafața substratului, pulverizarea și curățarea gazului și uleiului adsorbit pe suprafața substratului. substrat pentru a purifica suprafața substratului până la finalizarea întregului proces de acoperire.
(b) În stadiul incipient al acoperirii, pulverizarea și depunerea coexistă, care pot forma un strat de tranziție de componente la interfața bazei filmului sau un amestec de material film și material de bază, numit „strat de pseudodifuziune”, care poate îmbunătăți eficient performanța de aderență a filmului.
(2) Proprietăți bune de acoperire.Un motiv este că atomii materialului de acoperire sunt ionizați la presiune ridicată și se ciocnesc cu moleculele de gaz de mai multe ori în timpul procesului de atingere a substratului, astfel încât ionii materialului de acoperire să poată fi împrăștiați în jurul substratului.În plus, atomii de material de acoperire ionizat sunt depuși pe suprafața substratului sub acțiunea câmpului electric, astfel încât întregul substrat este depus cu o peliculă subțire, dar stratul de evaporare nu poate obține acest efect.
(3) Calitatea înaltă a acoperirii se datorează pulverizării condensului cauzată de bombardarea constantă a filmului depus cu ioni pozitivi, ceea ce îmbunătățește densitatea stratului de acoperire.
(4) O selecție largă de materiale de acoperire și substraturi pot fi acoperite pe materiale metalice sau nemetalice.
(5) În comparație cu depunerea chimică în vapori (CVD), are o temperatură mai scăzută a substratului, de obicei sub 500 ° C, dar puterea sa de aderență este pe deplin comparabilă cu filmele de depunere chimică în vapori.
(6) Rată mare de depunere, formare rapidă a filmului și poate acoperi grosimea filmelor de la zeci de nanometri la microni.

Dezavantajele acoperirii cu ioni sunt: ​​grosimea filmului nu poate fi controlată cu precizie;concentrația de defecte este mare atunci când este necesară acoperirea fină;iar gazele vor intra pe suprafață în timpul acoperirii, ceea ce va schimba proprietățile suprafeței.În unele cazuri, se formează și cavități și nuclee (mai puțin de 1 nm).

În ceea ce privește viteza de depunere, acoperirea ionică este comparabilă cu metoda de evaporare.În ceea ce privește calitatea filmului, peliculele produse prin acoperire cu ioni sunt apropiate sau mai bune decât cele preparate prin pulverizare.