イオンビーム支援蒸着技術

実際、イオンビーム支援蒸着技術は複合技術であり、イオン注入と物理蒸着膜技術を組み合わせた複合表面イオン処理技術と、新しいタイプのイオンビーム表面最適化技術です。この技術は、物理蒸着の利点に加えて、より厳格な制御条件下で任意の厚さの膜を連続的に成長させ、膜層の結晶性と配向性をより大幅に向上させ、膜層/基板の接着強度を高め、膜層の緻密性を向上させ、室温付近で理想的な化学量論比を持つ複合膜を合成することができ、常温大気圧では得られない新しいタイプの膜も合成できます。イオンビーム支援蒸着は、イオン注入プロセスの利点を保持するだけでなく、基板とは全く異なる膜で基板を覆うこともできます。
あらゆる種類の物理蒸着法および化学蒸着法では、補助衝撃イオン銃のセットを追加して IBAD システムを形成できます。図に示すように、一般的な IBAD プロセスには次の 2 つがあります。

図(a)に示すように、電子ビーム蒸発源を用いてイオンガンから放出されたイオンビームを薄膜層に照射することで、イオンビームアシスト蒸着を実現します。イオンビームアシスト蒸着の利点は、イオンビームのエネルギーと方向を調整できることですが、蒸発源として使用できる合金または化合物は単一または限定されており、合金成分と化合物の蒸気圧はそれぞれ異なるため、元の蒸発源組成の薄膜層を得ることが困難です。
図（b）は、イオンビームスパッタリング支援蒸着法（ダブルイオンビームスパッタリング蒸着法とも呼ばれる）を示しており、イオンビームスパッタリングコーティング材料で作られたターゲットをソースとして、スパッタリング生成物をソースとして用います。基板に蒸着する際に、別のイオンソースを照射することで、イオンビームスパッタリング支援蒸着法を実現します。この方法の利点は、スパッタ粒子自体が一定のエネルギーを持っているため、基板との密着性が向上することです。ターゲットの任意の成分をスパッタコーティングできるだけでなく、反応スパッタリングによって膜に蒸着できるため、膜の組成を調整しやすいですが、蒸着効率が低く、ターゲットが高価で、選択的スパッタリングなどの問題があります。