ИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ




Ионный источник EHV2.5

Ионный источник серии EHV2.5 - классический End Hall ионный источник с широким пучком, предназначенный главным образом для ионно-лучевой очистки подложек и ионно-лучевого ассистирования процессов нанесения тонких пленок в вакууме. Он генерирует расходящийся в угле порядка 90o поток нейтрализованной плазмы рабочего газа со средней энергией ионов в диапазоне 60 - 200 еВ и током до более чем 10 А. Нейтрализация объемного заряда пучка может осуществляться как прямонакальными эмиттерами электронов (в случае применения вольфрамовых эмиттеров ток нейтрализованной плазмы обычно не превышает 5-6 А), так и газоразрядными эмиттерами ( ток может достигать 10 и более ампер). Источник предназначен для применения главным образом в промышленных установках для нанесения покрытий с вакумными камерами диаметром 700 - 1500 мм, но может работать и в лабораториях. Источник разработан для установки в объеме вакуумной камеры.

  • Высокий ток ионов с низкой энергией обеспечивает высокоэффективную очистку и активацию поверхности подложек без внесения радиационных дефектов;
  • Ионный источник работает с Ar, Xe, O2, N2, CH4 и другими газами и их смесями;
  • Отсутствие дорогих юстируемых углеродных или молибденовых сеток обеспечивает низкую стоимость как самого источника, так и его эксплуатации;
  • Применение высокотемпературных конструкционных материалов и постоянных магнитов с высокой точкой Кюри позволяет работать без водяного охлаждения даже в многочасовых процессах на мощностях порядка 1 кВт и более, однако имеются и водоохлаждаемые опции;
  • Подача рабочего газа непосредственно в разрядную камеру минимизирует его потери;
  • Защитный экран предохраняет верхний фланец магнитопровода от перегрева излучением прямонакальных эмиттеров электронов;
  • Широко расходящийся ионный пучок покрывает широкую 3D зону осаждения пленкообразующего материала, обеспечивая высокую производительность в различных процессах нанесения тонких пленок PVD методами;
  • Уход за источником заключается лишь в периодической чистке и, если применяются, в замене перегоревших прямонакальных эмиттеров электронов. Для этого не требуется ни специального инструмента, ни юстировочных процедур. Могут быть установлены два прямонакальных эмиттера электронов, один рабочий, другой запасной, так что в случае перегорания рабочего эмиттера необходимо только снаружи переключить питание на запасной эмиттер и продолжить процесс без напуска атмосферы и открывания вакуумной камеры для замены сгоревшего эмиттера. Как показывакт опыт, двух вольфрамовых эмиттеров вполне хватает на непрерывный процесс в течение одной смены (порядка 5-6 часов с учетом времени на откачку и загрузку/выгрузку подложек) при использовании в качестве рабочего газа чистого кислорода;
  • Для питания ионного источника можно применить любой подходящий по мощности источник питания ионных источников типа End Hall;
  • Ионный источник EHV2.5 может быть поставлен с газовым фиттингом Swagelok®, VCR® или другими;
  • Разборка источника для чистки не требует его удаления из вакуумной камеры.

Ионный источник предназначен для очистки и активации подложек и ионно-лучевого ассистирования в следующих процессах PVD:

  • Резистивное испарение;
  • Электронно-лучевое испарение;
  • Дуговое испарение;
  • Магнетронное распыление;
  • Ионно-лучевое распыление,

а также может применяться для нанесения алмазоподобных покрытий, ионного травления, модификации поверхности материалов и других воздействий на поверхность материалов в вакууме.

Ионный источник EHV2.5 в вакуумной камере На фото показан ионный источник EHV2.5, установленный в вакуумной камере ⌀900 мм установки для нанесения оптических покрытий.

Превосходные характеристики, бюджетная стоимость и простая конструкция ионных источников серии EHV2.5 позволяют установить его практически в любую промышленную установку для нанесения покрытий в вакууме и существенно улучшить качество продукции:

  • Увеличить плотность пленок и улучшить их адгезию даже при нанесении на холодную подложку;
  • Улучшить структуру пленки;
  • Снизить светорассеяние и поглощение в пленках;
  • Управлять показателем преломления пленки;
  • Снизить напряжения в пленках;
  • Улучшить стабильность покрытий;
  • Реализовать осаждение покрытий на холодные подложки материалов, чувствительных к нагреву.

Внизу показаны показатели преломления пленок некоторых оптических материалов, осажденных с ассистированием ионным источником EHV2.5 (Предоставлено Precision Glass & Optics, Inc.):
Показатели преломления оптических материалов, осажденных с ассистированием ионным источником EHV2.5
Максимальный анодный ток, А:
Без водяного охлаждения по крайней мере до 6
С водяным охлаждением 10 и более
Анодное напряжение, В 40 ... 350
Расходимость ионного пучка, o 80 ... 90
Рабочие давления, Па (для скорости откачки порядка 2000 - 3000 л/с) 8х10-3 ... 10-1
Рабочие газы Ar, Xe, O2, N2, CH4 и другие газы и их смеси
Габаритные размеры, мм ⌀140 х 190
Вес, кг ~4.5

Ионный источник с анодным слоем ALV1.0 Малогабаритный источник ионов с анодным слоем ALV1.0 предназначен для ионно-лучевого нанесения покрытий путем распыления мишеней в лабораторных установках, например, установках для подготовки образцов электронной микроскопии. В диапазоне разрядных напряжений 900 - 3000 В при расходе рабочего газа (аргона) порядка 3 - 6 ст.см3/мин источник генерирует ионный пучок с током до 70-80 мА. Давление рабочего газа в камере зависит от производительности откачной системы, однако даже с малыми системами со скоростью откачки порядка 200 л/с источник стабильно работает в диапазоне давлений 8х10-3 - 4х10-2 Па. Это источник ионов с холодным катодом, генерирующий ионный пучок с нескомпенсированным объемным зарядом, поэтому он стабильно работает с проводящими (металлическими или полупроводниковыми) заземленными или отрицательно смещенными мишенями, обеспечивая скорость осаждения металлических пленок на расположенную на расстоянии порядка 70-100 мм подложку около 2-3 Å/с.

Ионный пучок источника с анодным слоем ALV1.0   Сфокусированный ионный пучок источника с анодным слоем ALV1.0f


Источник генерирует кольцевой пучок, исходящий из кольцевой апертуры диаметром 25 мм и шириной 1 мм (фото слева). Кольцевое распределение пучка вырождается в близкое к Гауссовскому на расстояниях порядка 50 мм, однако на больших расстояниях вновь приобретает форму кольца. За счет расходимости пучка эффективная ширина распределения плотности тока по сечению пучка на этих расстояниях составляет порядка 30-35 мм.

Ионный источник с анодным слоем ALV1.0f является модификацией ионного источника ALV1.0 и генерирует сфокусированный ионный пучок с такими же параметрами. На фото справа показан ионный источник ALV1.0f с кроссовером на расстоянии 55 мм от его апертуры. Эффективная ширина пучка в плоскости кроссовера составляет порядка 16 мм.

Источник водоохлаждаемый, установлен на фланце ISO63. Геометрические параметры источника и фокусировки, тип фланца могут быть изменены по требованию заказчика.

Малые габариты и вес, возможность фокусировки пучка в сочетании с высокими скоростями распыления делают этот источник идеальным инструментом для реализации процессов ионно-лучевого нанесения металлических покрытий в лабораторных масштабах, а также в качестве инструмента для ионно-лучевого формообразования высокоточных металлических оптических поверхностей.

Диапазон разрядных напряжений, В до 3000
Ток пучка, мА до 80-100 в зависимости от расхода рабочего газа и давления в вакуумной камере
Размеры ионного пучка на выходе из источника, мм Кольцо ⌀25 х 1
Рабочие газы Практически любые, исключая газы, которые могут вступить в реакцию с конструкционными материалами ионного источника и оборудования
Диапазон рабочих давлений (для Ar), Па 8х10-3 ... 5x10-2
Реализуемые скорости осаждения тонких пленок От долей до нескольких Å/с в зависимости от геометрии процесса, ионного тока и пленкообразующего материала
Охлаждение Водяное, поток около 1 л/мин
Установка в вакуумной камере На фланце от 63 мм и более
Габаритные размеры (без фланца, подводов электропитания, воды и газа), мм ⌀59 х 45
Вес, кг 1.6 с фланцем ISO63

Ионный источник с седловидным полем SFV Ионный источник с седловидным полем SFV генерирует узкий (диаметр выходной апертуры 2.2 мм) слаботочный поток ионов высоких энергий. Источник работает в диапазоне разрядных напряжений до 10 000 В с током разряда до 10 мА. Ток пучка у источников с седловидным полем составляет лишь малую часть разрядного тока, однако из-за малого поперечного сечения пучка плотности ионного тока могут достигать нескольких миллиампер на см2, обеспечивая технологические величины скорости распыления мишеней. Тем не менее из-за малых размеров пучка на распыляемой мишени скорости осаждения распыленного материала даже на близко расположенной полдожке малы (порядка десятых долей Å/с).

Из-за отсутствия внешнего эмиттера электронов ионный пучок нескомпенсирован и обладает существенным объемным зарядом, что позволяет эффективно обрабатывать только проводящие заземленные мишени, металлические или полупроводниковые.

Источник работает на малых расходах рабочего газа в диапазоне давлений от 3х10-3 до порядка 5x10-2 Па (при скоростях откачки около 200 л/с). Типичные рабочие газы - Ar, Xe, O2, N2, CH4 и другие, применяемые в плазменных и ионно-лучевых технологиях обработки материалов.

Источник SFV не требует принудительного охлаждения.

Он смонтирован в корпусе из нержавеющей стали, одновременно являющимся установочным вакуумным фланцем. Тип фланца определяетcя заказчиком, однако по размерам фланец не может быть менее ISO63.

Источник SFV является идеальным инструментом для:

  • Для применения в небольших лабораторных установках ионно-лучевой обработки материалов и изделий;
  • Распыления малых по размерам мишеней, например, изготовленных из редких и дорогостоящих материалов;
  • Нанесения тонких пленок с малой скоростью роста, например, обеспечивая определенную структуру пленки или для получения сверхтонких пленок за технологически реальное время;
  • Нанесения тонких пленок в условиях высокого вакуума в диапазоне 10-3 Па,

и для других применений, в которых низкая скорость распыления мишени и осаждения пленок, малые размеры пучка и его высокие энергии могут являться преимуществом.

Диапазон разрядных напряжений, В до 10 000
Разрядный ток, мА до 10
Размеры ионного пучка на выходе из источника, мм ⌀2.2
Рабочие газы Практически любые, исключая газы, которые могут вступить в реакцию с конструкционными материалами ионного источника и оборудования
Диапазон рабочих давлений (для Ar), Па 3х10-3 ... 5x10-2
Реализуемые скорости осаждения тонких пленок Менее 1 Å/с
Охлаждение Без принудительного охлаждения
Установка в вакуумной камере Фланцевая
Габаритные размеры (без фланца, вводов электропитания и газа), мм ⌀60 х 36
Вес, кг 1



VECOR 101 Duranzo Aisle, Irvine, CA92606, USA
Phone: +1-949-394-4466 * Fax: +1-949-451-6813 * E-mail: info@vecorus.com