发送离子源资料和讨论

nanovac2

发送离子源资料。欢迎讨论离子源的技术问题。有问题请联系：nanovac@gmail.com

下面一段是我一两年前在中国真空网原创的。但是被镀膜行业其它朋友转来转去。现在又拿回来，算是借花献佛。

离子源在我国应用得越来越多。但相对真空镀膜用户还是比较陌生。比如有什么不同种类？各种离子源又有何特点。那些真空镀膜工艺非离子源不可；那些镀膜工艺只是锦上添花；而那些镀膜场合离子源只是点缀。等等。希望各位大侠和前辈参加讨论
据说离子源起源于星球大战的美苏竞争。理论计算表明离子源作空间推进器能量密度大于常规液氢推进器。美国的研究以美国宇航局的Kaufman教授的栅格式离子源（现在这类离子源仍叫Kaufman离子源）为主，而苏联则以终端霍尔离子源为主。据说苏联技术优先一些。总共有几百台离子源在实验室或空间做过实验或试飞行，直到去年欧洲宇航局还在实验离子源推进器。

在离子源推进器实验中，人们发现有推进器材料从离子源飞出，这就开始了离子源在材料，特别是材料表面改性的应用。

离子源的另一个重要应用是高能物理。具体就是离子加速器。简单地说就是用一台离子源产生某种材料的离子，这个离子就在磁性环路上加速，从而轰击一个靶，产生新的物质或揭示新的物理规律。

离子源种类较多。主要有:

kaufman离子源
射频离子源
霍尔离子源
冷阴极离子源
电子回旋离子源
阳极层离子源
感应耦合离子源

可能还有很多其它类型离子源未被提到。

离子源类型虽多，目的却无非在线清洗，改善被镀表面能量分布和调制增加反应气体能量。离子源可以大大改善膜与基体的结合强度，同时膜本身的硬度与耐磨耐蚀特性也会改善。

若是镀工具耐磨层，一般厚度较大而对膜厚均匀性要求不高，可采用离子电流较大能级也较高的离子源，如霍尔离子源或阳极层离子源。

阳极层离子源，与霍尔离子源原理近似。在一条环形（长方形或圆形）窄缝中施加强磁场，在阳极作用下使工作气体离子化并在射向工件。阳极层离子源可以做得很大很长，特别适合镀大工件，如建筑玻璃。阳极层离子源离子电流也较大。但其离子流较发散，且能级分布太宽。一般适用于大型工件，玻璃，磨损，装饰工件。但应用于高级光学镀膜并不太多。

考夫曼离子源是应用较早的离子源。属于栅格式离子源。首先由阴极在离子源内腔产生等离子体，让后由两层或三层阳极栅格将离子从等离子腔体中抽取出来。这种离子源产生的离子方向性强，离子能量带宽集中，可广泛应用于真空镀膜中。缺点是阴极（往往是钨丝）在反应气体中很快就烧掉了，另外就是离子流量有极限，对需要大离子流量的用户可能不适和。

霍尔离子源是阳极在一个强轴向磁场的协作下将工艺气体等离子化。这个轴向磁场的强不平衡性将气体离子分离并形成离子束。由于轴向磁场的作用太强，霍尔离子源离子束需要补充电子以中和离子流。常见的中和源就是钨丝（阴极）。霍尔离子源的特点是：

1简单耐用。
2离子电流与气体流量几乎成比例，可获得较大离子电流。
3钨丝一般横跨在出口，收离子束冲击很快会销蚀，尤其对反应气体，一般十几个小时就需更换。并且钨丝还会有一定的污染。

为解决钨丝的缺点。有采用较长寿中和器的，如一个小的空心阴极源。

霍尔离子源可以说是应用最广泛的离子源。高级的如Veece的Mark I 和 Mark II 离子源。适用的如国产的大部分离子源。

如果镀耐磨装饰膜，膜厚大，需要与机体结合力强，而均匀性要求不高。可用霍尔离子源。其离子电流大，且离子能级也高。如果是镀光学膜，则主要要求离子电流能级集中，离子电流均匀性好。故最好用Kaufman或RF离子源，有条件的可采用ECR（电子回旋）或ICP(感应耦合)离子源。另外，也要考虑到耗材，如用钨丝的霍尔源在反应气体中十来个小时就烧断了。而高级离子源如ICP离子源可在反应气体中连续工作几百小时。

镀灯具铝膜。因为是金属膜，当然是直流磁控溅射好。速度快。中频适合镀化合物膜。如果选离子源，霍尔离子源就够了。但要注意你的灯具大小。一般霍尔离子源是圆形，离子源覆盖的面积有限。你一定要用离子束将工件全部覆盖到。若普通霍尔离子源太小，可考虑用阳极层离子源。

莱宝APS1104光学镀膜机可以说是目前国内镀膜界的王牌。这个镀膜机主要是两台电子蒸发源何一台APS离子源组成。其APS离子源可以说是镀膜机的心脏，其结构十分独特。首先它是Kaufman型离子源，但其阴极不是常用的钨丝，而是昂贵的LaB6材料。另外其磁场不是由永久磁铁产生，而是由电磁线圈产生。

从参数来看，其磁场较弱，功率也不大，但其显著特点是在被镀工件上产生的温度低，其各项参数调得使成膜时热力学平衡好，成膜致密。可以说目前国内高档光学镀膜全*莱宝机，尽管其价格远远高于其他镀膜厂家。莱宝APS实在独特，它不用永久磁铁而用电磁铁（电磁铁多要一套真空电路系统）。结构看起来很“苯”。但事实上性能却特别好。莱宝APS镀膜机之所以走俏，APS离子源（或邓离子源）起了很大作用。

离子源难起辉的一个原因是磁场太弱激发不起等离子体。离子源的种类虽多，但基本上是先产生等离子体，然后从等离子体中抽出气体离子并加速成离子束，让后视需要注入电子中和离子流。

现在国内离子源阴极一般都用钨丝，很简单方便。但需要定期更换。尤其是光学镀膜时用氧气，钨丝一般只能用10个小时左右。另外钨丝烧蚀会污染膜层。

ferry

好东西,要在较大异形面积上实现较好的均匀性,用哪种源较好?

CTMD

看看                      ....

nanovac2

常规霍尔离子源和考夫曼离子源较难大面积范围实现均匀性。比较先进的ECR和ICP离子源可以实现。比如先在新一代300毫米芯片蚀刻所用ICP离子源性能就非常优异。但是成本较高，而且目前基本还只能进口。国内暂时还没有适用产业化的ICP与ECR离子源。

nanovac2

如果有朋友需要离子源方面资料请留下Email地址，我会发过去。

snake007

谢谢,给我点资料!xlh922@126.com

zsigroy

楼主你好，
我目前在做离子源辅助生长薄膜，前一段时间离子源出问题现在离子源很不稳定，
急需这方面的资料，能给一份吗，万分感谢！！
zsigroy@163.com

nanovac2

楼上2位，资料已发给你们了，请查收。zsigroy  ，你的离子源不稳定具体是什么情况？钨丝大概寿命多长，一般钨丝若寿命太短时，应为其电阻会呈非线性快速增大，这时离子束流会很不稳。另外离子源要经常清洗，一面造成局部短路。

zsigroy

谢谢楼主，我们用的是ICP—80A射频离子源，北京东方盖德公司的

离子源不稳是指：在气流量80sccm，真空室压强2.0×10-1Pa；
                一方面，在大于200W状态下，离子源起辉，正负偏压均加不上。
                一方面，在小于200W状态下，离子源起辉，负偏压能加上，正偏压在设定值的上下20V左右无规律跳动。

我前一段时间一直在解决离子源的问题。栅片以前被镀了厚厚一层膜，我用超声清洗机加酒精清洗过，已经有点干净，但是不能把那层污染膜彻底清洗掉。

在安装线路时，由于说明书安装图不是很清楚，导师一直生病住院，我就按照自己理解接上了线路。说明书上的安装图以及我的安装都在附件里，请你查看。

nanovac2

我看了一下电路图。接线4接在外壳没有问题。你这是王怡德老师的离子源，最好直接给他打一个电话问问故障排除。离子源刚用的时候是否比这种情况要好些？正如我第一帖所讲，ICP离子源目前还是进口较过关。频率谐波很不好掌握。要么从高频电路上做动态反馈，要么有动态的Matching Network才能保证稳定运行。

zsigroy

嗯，谢谢楼主。
你讲的专业术语比较高深哦，要加强学习了。。。
我在网上搜了一下，能听他们团队的讲座就太好了，很遗憾没在北京，也没赶上时间

lebmy

新来,谢谢,先看过再手