Die ionenstrahlgestützte Abscheidungstechnologie kombiniert Ionenstrahlinjektion und Dampfabscheidung mit der Oberflächenbearbeitung mittels Ionenstrahlverfahren. Bei der Oberflächenmodifizierung von ioneninjizierten Materialien, ob Halbleiter oder technische Werkstoffe, ist es oft erwünscht, dass die Dicke der modifizierten Schicht deutlich größer ist als die der Ionenimplantation, gleichzeitig aber die Vorteile des Ioneninjektionsverfahrens erhalten bleiben, wie z. B. eine scharfe Grenzfläche zwischen modifizierter Schicht und Substrat sowie die Möglichkeit der Bearbeitung bei Raumtemperatur. Durch die Kombination von Ionenimplantation und Beschichtungstechnologie werden während des Beschichtungsprozesses kontinuierlich Ionen mit definierter Energie in die Grenzfläche zwischen Schicht und Substrat injiziert. Die Grenzflächenatome vermischen sich durch Kaskadenkollisionen und bilden eine Atommischungszone nahe der ursprünglichen Grenzfläche, wodurch die Haftkraft zwischen Schicht und Substrat verbessert wird. Anschließend wächst in dieser Atommischungszone unter Einwirkung des Ionenstrahls die Schicht mit der gewünschten Dicke und den gewünschten Eigenschaften weiter.
Dieses Verfahren wird als Ionenstrahl-unterstützte Abscheidung (IBED) bezeichnet. Es behält die Eigenschaften des Ionenimplantationsprozesses bei und ermöglicht gleichzeitig die Beschichtung des Substrats mit einem Dünnschichtmaterial, das sich völlig vom Substrat unterscheidet.
Die ionenstrahlgestützte Abscheidung bietet folgende Vorteile.
(1) Da bei der Ionenstrahl-unterstützten Abscheidung Plasma ohne Gasentladung erzeugt wird, kann die Beschichtung bei einem Druck von <10-2 Pa durchgeführt werden, wodurch die Gaskontamination reduziert wird.
(2) Die grundlegenden Prozessparameter (Ionenenergie, Ionendichte) sind elektrischer Natur. Im Allgemeinen ist es nicht notwendig, den Gasfluss und andere nicht-elektrische Parameter zu steuern. Das Wachstum der Filmschicht lässt sich leicht kontrollieren, die Zusammensetzung und Struktur des Films anpassen, wodurch die Reproduzierbarkeit des Prozesses gewährleistet wird.
(3) Die Werkstückoberfläche kann mit einem Film beschichtet werden, der sich deutlich vom Substrat unterscheidet und dessen Dicke bei niedrigen Temperaturen (<200 °C) nicht durch die Energie der beschossenen Ionen begrenzt ist. Das Verfahren eignet sich zur Oberflächenbehandlung von dotierten Funktionsschichten, kaltbearbeiteten Präzisionsformen und niedrigtemperaturvergütetem Baustahl.
(4) Es handelt sich um einen bei Raumtemperatur kontrollierten Nichtgleichgewichtsprozess. Neue Funktionsschichten wie Hochtemperaturphasen, substabile Phasen, amorphe Legierungen usw. können bei Raumtemperatur erhalten werden.
Die Nachteile der ionenstrahlgestützten Abscheidung sind:
(1) Da der Ionenstrahl direkte Strahlungseigenschaften aufweist, ist die Bearbeitung komplexer Oberflächenformen des Werkstücks schwierig.
(2) Die Bearbeitung von großflächigen Werkstücken gestaltet sich aufgrund der begrenzten Größe des Ionenstrahls schwierig.
(3) Die Abscheidungsrate bei Ionenstrahl-gestützter Abscheidung liegt üblicherweise bei etwa 1 nm/s. Dies ist für die Herstellung dünner Schichten geeignet, jedoch nicht für die Beschichtung großer Produktmengen.
–Dieser Artikel wurde veröffentlicht vonHersteller von VakuumbeschichtungsmaschinenGuangdong Zhenhua
Veröffentlichungsdatum: 16. November 2023