Die ionenstrahlunterstützte Abscheidungstechnologie kombiniert Ionenstrahlinjektion und Dampfabscheidung mit der Ionenoberflächen-Verbundverarbeitung. Bei der Oberflächenmodifizierung von ioneninjizierten Materialien – seien es Halbleitermaterialien oder technische Werkstoffe – ist häufig eine deutlich höhere Schichtdicke als bei der Ionenimplantation erwünscht, gleichzeitig sollen aber die Vorteile des Ioneninjektionsprozesses, wie z. B. die scharfe Grenzfläche zwischen der modifizierten Schicht und dem Substrat, erhalten bleiben und das Werkstück bei Raumtemperatur bearbeitet werden kann. Durch die Kombination von Ionenimplantation und Beschichtungstechnologie werden daher während des Beschichtungsprozesses kontinuierlich Ionen mit einer bestimmten Energie in die Grenzfläche zwischen Film und Substrat injiziert. Durch Kaskadenkollisionen vermischen sich die Grenzflächenatome, wodurch nahe der ursprünglichen Grenzfläche eine atomische Mischübergangszone entsteht, die die Bindungskraft zwischen Film und Substrat verbessert. In dieser atomischen Mischzone wächst dann unter Beteiligung des Ionenstrahls der Film mit der gewünschten Dicke und den gewünschten Eigenschaften weiter.
Dies wird als ionenstrahlunterstützte Abscheidung (IBED) bezeichnet. Dabei bleiben die Eigenschaften des Ionenimplantationsprozesses erhalten, während das Substrat mit einem Dünnschichtmaterial beschichtet werden kann, das sich vollständig vom Substrat unterscheidet.
Die ionenstrahlunterstützte Abscheidung hat die folgenden Vorteile.
(1) Da bei der ionenstrahlunterstützten Abscheidung Plasma ohne Gasentladung erzeugt wird, kann die Beschichtung bei einem Druck von <10-2 Pa durchgeführt werden, wodurch die Gasverunreinigung verringert wird.
(2) Die grundlegenden Prozessparameter (Ionenenergie, Ionendichte) sind elektrischer Natur. Im Allgemeinen ist es nicht erforderlich, den Gasfluss und andere nichtelektrische Parameter zu steuern. Das Wachstum der Filmschicht lässt sich leicht steuern, die Zusammensetzung und Struktur des Films anpassen und so die Wiederholbarkeit des Prozesses gewährleisten.
(3) Die Oberfläche des Werkstücks kann mit einem Film beschichtet werden, der sich vollständig vom Substrat unterscheidet, und dessen Dicke nicht durch die Energie der Ionenbeschusses bei niedrigen Temperaturen (<200 °C) begrenzt ist. Es eignet sich zur Oberflächenbehandlung von dotierten Funktionsfilmen, kalt bearbeiteten Präzisionsformen und niedrigtemperaturgehärtetem Baustahl.
(4) Es handelt sich um einen Nichtgleichgewichtsprozess, der bei Raumtemperatur kontrolliert wird. Neue Funktionsschichten wie Hochtemperaturphasen, substabile Phasen, amorphe Legierungen usw. können bei Raumtemperatur erhalten werden.
Die Nachteile der ionenstrahlunterstützten Abscheidung sind:
(1) Da der Ionenstrahl direkte Strahlungseigenschaften hat, ist es schwierig, mit komplexen Oberflächenformen des Werkstücks umzugehen
(2) Aufgrund der Größenbeschränkung des Ionenstrahlstroms ist die Bearbeitung großformatiger und großflächiger Werkstücke schwierig.
(3) Die durch Ionenstrahlen unterstützte Abscheidungsrate liegt üblicherweise bei etwa 1 nm/s, was für die Herstellung dünner Filmschichten geeignet ist, für die Beschichtung großer Produktmengen jedoch nicht.
–Dieser Artikel wurde veröffentlicht vonHersteller von VakuumbeschichtungsanlagenGuangdong Zhenhua
Veröffentlichungszeit: 16. November 2023