222nm 전구, 172nm UV 램프 이온 빔-보조 증착 및 저-에너지 이온 소스
이온빔 보조 증착
이온빔 보조 증착(IBAD)의 기본 개념
이온빔 보조 증착(IBAD)주로 재료 표면 개질을 돕기 위해 저에너지 이온빔을 사용합니다.{0}}
(1) 이온- 보조 증착의 특성: 코팅 공정 중 에너지화된 이온빔에 의한 조사와 동시에 증착이 발생합니다. 기판 표면에 증착된 필름 입자는 이온 소스에서 에너지가 공급된 이온에 의해 지속적으로 충격을 받습니다.
(2) 이온-지원 증착 효과: 고-에너지 이온이 즉시 충격을 가해 느슨하게 결합된 필름 입자를 제거합니다. 에너지 전달을 통해 퇴적된 입자는 더 큰 운동 에너지를 얻음으로써 핵 생성 및 성장 패턴을 개선합니다. 필름 구조가 지속적으로 압축되어 얇은 필름이 더 조밀해집니다. 반응성 가스 이온이 주입되면 화학양론적 조성을 갖는 화합물 층이 재료 표면에 형성될 수 있으며, 화합물 층과 기판 사이에는 계면이 없습니다.
이온빔 보조 증착을 위한 이온 소스
이온빔 보조 증착의 특징은 기판 표면의 필름 원자(증착된 입자)가 이온 소스의 낮은 에너지 이온에 의해 지속적으로 충격을 받아 매우 조밀한 박막 구조와 향상된 필름 성능을 얻는다는 것입니다. 이온빔 에너지는 E 500eV 이하이다. 일반적으로 사용되는 이온 소스는 다음과 같습니다.카우프만 이온 소스, 종료-홀 이온 소스, 양극층 이온 소스, 중공 음극 홀 이온 소스, 그리고RF 이온 소스. 특정 광학 코팅 응용 분야에서 이러한 이온 소스는 다음과 결합될 수도 있습니다.222nm 전구또는172nm UV 램프필름 품질을 더욱 향상시키기 위한 보조 표면 청소 또는 활성화 처리용입니다.
(1) 카우프만 이온 소스
그만큼카우프만 이온 소스뜨거운 필라멘트 이온 소스입니다. 방전을 유지하기 위해 열전자를 방출하는 열음극이 특징입니다. 원통형 양극이 음극을 둘러싸고 있으며, 두 전극 사이에서 가스가 이온화됩니다. 이온화 효율을 높이기 위해 영구자석을 추가해 전자기장 아래에서 전자를 나선형으로 회전시켜 아르곤 가스와의 충돌 확률을 높인다. Kaufman 이온 소스에는 스크린 그리드와 가속기 그리드라는 두 개의 그리드가 있습니다. 음극에서 방출된 전자는 가스와 충돌하여 이온화됩니다. 생성된 이온은 스크린 그리드의 구멍을 통과하여 이온 빔을 형성하고, 가속기 그리드에 의해 추출되고, 기판이나 타겟에 직접 충격을 가하기 전에 중화 장치에 의해 중화됩니다. 중화는 기판에 전하가 축적되는 것을 방지하여 후속 이온을 밀어낼 수 있습니다.
Kaufman 이온 소스는 10⁻² ~ 10⁻¹ Pa의 낮은 압력, 약 50V의 낮은 방전 전압, 1~2A의 방전 전류, 100~1000eV의 이온 빔 전압, 20~40μA/cm²의 빔 전류 밀도로 작동합니다. 환경에 대한 민감도가 낮고 오염도가 낮으며 공작물 가열이 적고 저온 증착 기능, 가스 방출이 낮은 등의 장점을 제공하므로 광학 박막 준비, 특히 정밀 제어 시나리오에서 널리 사용됩니다.222nm 전구자외선 전{0}}처리용입니다.
(2) 최종-홀 이온 소스
그만큼종료-홀 이온 소스필라멘트-기반 이온 소스이기도 합니다. 음극 필라멘트는 양극 위에 위치하며 양극 아래에는 영구 자석이 있습니다. 이 소스에는 그리드가 없습니다. 양극 위의 음극에서 방출된 열이온 전자는 직교 전자기장 하에서 링- 모양의 홀 전류를 형성합니다. 이온은 음극 전위와 홀 전류에 의해 상하로 가속되어 충돌 확률이 높아집니다.
End{0}}Hall 이온 소스는 50~150eV의 에너지, 1500mA의 최대 빔 전류, 9×10⁻³~6×10⁻² Pa의 작동 진공으로 이온 빔을 추출하고 아르곤, 산소, 질소, 공기와 같은 가스와 함께 작동합니다. 이는 높은 이온 플럭스 밀도, 큰 발산각, 손쉬운 유지 관리를 제공하며 저가-광학 코팅 장비에 선호되는 선택입니다. 엔드-홀 이온 소스는 일반적으로 전자빔 증발 코터에 사용되며 때로는 다음과 결합됩니다.172nm UV 램프표면 개질 효과를 강화합니다.
Kaufman 및 End{0}}홀 이온 소스는 모두 뜨거운 필라멘트를 사용하므로 반응성 가스에 의한 부식에 취약하고 효율이 낮으며 수명이 짧습니다.
(3) 중공 음극 홀 이온 소스
홀 소스의 짧은 필라멘트 수명으로 인해 전자 생성을 위해 중공 음극 방전을 사용하는 중공 음극 홀 이온 소스가 등장했습니다. 이 제품은 필라멘트가 없고 양극과 자기장이 있으며 탄탈륨 튜브 또는 기타 내화성 금속을 중공 음극으로 사용하여 고밀도 방전 전류를 방출합니다.- 홀 이온 소스와 비교하여 중공 음극 홀 이온 소스는 표 9-1에 표시된 것처럼 많은 장점을 제공합니다.
최신 이온 도금 기술에서 이 이온 소스는 더 높은 안정성을 제공하며 일부 응용 분야에서는 다음과 쌍을 이룰 수 있습니다.222nm 전구더 낮은 오염 수준을 달성하기 위해.
표 9-1 중공음극 홀 이온 소스와 홀 이온 소스의 특성 비교
| 특성 | 중공 음극 홀 이온 소스 | 홀 이온 소스 |
|---|---|---|
| 필라멘트 | 없음 | 예 |
| 공간 온도 / 정도 | 70 | 200 |
| 제품 오염 | 없음 | 예 |
| 작동 시간 /h | 100 | 10 |
| 이온빔 전류 /A | 1–3 | 5–7 |
| 작동 가스 | 산소, 불활성 가스 | 불활성 가스 |
(4) RF 이온 소스
그만큼RF 이온 소스가스를 이온화하고 장거리 이온 흐름을 위해 양극을 통해 이온을 추출하는 외부 유도 코일이 있는 필라멘트 없는 이온 소스입니다.- 높은 빔 에너지, 1000시간 이상의 긴 작동 시간, 모든 작업 가스와의 호환성, 70도 미만의 공간 온도 영향 및 제품 오염 없음을 제공합니다. 광학 분야에서는 긴 수명이 통합에 적합합니다.172nm UV 램프지속적인 생산 공정을 위해.
(5) 양극층 이온 소스
그만큼양극층 이온 소스필라멘트가 없는 차가운 이온 소스입니다. 유입된 작동 가스는 이온화되어 플라즈마 영역을 형성하며, 바닥에는 양극이 있고 중앙과 주변에는 음극이 있습니다. 캐소드와 애노드 사이의 방전으로 인한 전자는 플라즈마 영역의 전자기장 아래 닫힌 링에서 표류합니다. 전기장은 양극에서 이온을 가속시킵니다. 음극-양극 간격은 넓은 진공 범위에서 부드러운 글로우 방전을 허용합니다.
양극층 이온 소스는 길이가 공작물 홀더와 일치하는 직사각형일 수 있습니다. 이는-코팅 전 작업물 세척 및 유연한 폴리머 기판의 표면 활성화에서 중요한 역할을 합니다. 때로는222nm 전구활성화 효율을 향상시키는 보조.
이온빔 보조 증착의 효과
이온 주입의 주요 한계는 침투 깊이가 수백 나노미터 정도로 얕아서 특히 금속의 표면 개질에는 불충분하다는 것입니다. 이를 해결하기 위해 이온 주입과 필름 증착을 결합하면 이온빔 보조 증착 표면 개질 기술이 형성됩니다.
이온빔 보조 증착은 이온 주입과 기상 박막 증착을 결합한 새로운 표면 변형 기술입니다. 이온빔 에너지가 낮으면 이온이 깊게 침투하지 않습니다. 코팅 중에 저에너지 이온빔 조사는 필름 원자에 에너지를 제공하여 핵 생성 및 성장을 개선합니다. 폭격은 우수한 원소막을 생성합니다. 특정 에너지 충격 혼합은 이상적인 화학량론으로 복합 필름을 합성할 수 있습니다. 이는 낮은 충격 에너지에서 더 두꺼운 필름의 지속적인 성장을 가능하게 합니다.
(1) 이온빔 보조 증착 기술에 의한 효과
물리적 효과: 사전-코팅 이온 충격 또는 스퍼터링은 흡착된 불순물과 오일 분자를 표면에서 탈착하여 계면 상태와 필름-기판 접착력을 크게 향상시킵니다. 코팅하는 동안 이온 운동 에너지는 수십 eV에서 수백 eV까지 조정 가능합니다. 기판이나 필름 원자와 충돌하는 활성화된 이온은 에너지를 전달하여 계단식 충돌과 반동 혼합을 일으키고 인터페이스 혼합층을 넓힙니다. 일부 정밀 응용 분야에서는172nm UV 램프사전{0}}세척을 위해 물리적 효과를 더욱 강화합니다.
화학적 효과: 이온빔 보조 증착으로 제조된 일반적인 질화물막(예: TiN, CrN, AlN) 및 산화막(예: Al2O₃, SiO2)은 일반적으로 충격을 위해 반응성 이온을 사용합니다. 필름 표면에서 이러한 이온은 증착된 원자 또는 기판 원자와 반응하여 화합물을 형성합니다. 이러한 표면 화학 반응은 반응성 이온빔 보조 증착의 기초가 됩니다. 높은-에너지 충격은 약한 결합을 파괴하고 화학양론적 화합물에 대해 더 강한 결합을 재형성합니다.
(2) 이온빔 보조 증착의 효과
이온빔 조사는 필름 증착과 동기화되어 전체적으로 보조 수정을 적용합니다. 주요 효과에는 향상된 필름-기판 접착력, 구조 형태, 필름 응력, 밀도 및 전이층 구성/성능이 포함됩니다. 그림 9-8에서 볼 수 있듯이 IBAD 이후 필름은 밀도가 높아져 성능이 크게 향상됩니다. 현대 프로세스에서는 때때로222nm 전구보조 자외선 조사로 밀도를 더욱 최적화합니다.
이온빔 보조 증착 시스템
이론적으로 모든 기본 진공 코팅 장비는 이온 빔 보조 증착 시스템을 형성하기 위해 보조 충격 이온 소스를 추가할 수 있습니다.
이 기술은 작업물 표면에 필름 입자와 충격 이온이 동시에 도달하는 것을 특징으로 합니다.
(1) 전자빔 증발법
전자빔 증발- 기반 이온빔 보조 증착: 이온빔이 가공물에 조사되는 동안 재료는 전자총을 통해 증발하여 조밀한 조직을 위해 필름 구조를 압축합니다. 일부 확장 응용 프로그램에서는 보조172nm UV 램프동기식 표면 처리가 가능합니다.
