离子束溅射仪的使用
聚焦离子束溅射(FIB)
题目：A Review of Focused Ion Beam Sputtering
作者：Mohammad Yeakub Ali, Wayne Hung and Fu Yongqi
期刊：International journal of precision engineering and manufacturing vol. 11, no. 1, pp. 157-170
3FIB溅射模型
尽管FIB溅射能制备高精确度的微元件，控制溅射深度是相当困难的。如果衬底的材料既不是集成电路，也不是晶圆，那么SIMS（二次离子质谱技术）能以20nm的精确度探测并鉴定出过渡层。但是，对于单一组成的材料而言，SIMS技术则无法使用。这样就导致末端点的检测成为FIB溅射的难点。表面粗糙度的估测则是FIB溅射微加工中的另一个关键性问题。在如下几个部分中，若干模型被讨论如何达到期望的溅射深度、几何完整性以及表面抛光处理。
他们较高的质量能诱导溅射效应的发生。加速电压使离子在接地点加速，加速电压越高，离子移动速度越快
2.1仪器
基本的单波束仪器由液态金属离子源、一个离子柱、样品载台、真空腔组成。
典型的离子束显微镜包括液态金属离子源及离子引出极、预聚焦极、聚焦极所用的高压电源、电对中、消像散电子透镜、扫描线圈、二次粒子检测器、可移动的样品基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电路控制板和电脑等硬件设备。
在给定入射角度的溅射产额随有多种因素变化，通道的晶体取向。容易的通道取向，离子只经历非弹性作用，与躺在晶面里样品原子掠射角碰撞，在引起弹性散射前，深入晶体内部，因此只有少数原子从表面被溅射。这好比晶体取向效应对低能电子产额的影响。在垂直晶界的溅射通道效应。溅射剖面图还有赖于在样品表面扫描光栅的方向和序列。例如，环形的溅射轮廓，被快速和重复的扫描切割，与慢扫描逐点切割不同。
离子束溅射仪的使用
离子束溅射仪器的使用1、装样品1）充气：打开充气旋钮，使得空气进入钟罩。
2）开电源总开关，接通电源。
3）升钟罩：将“升”开关拨到下方，待钟罩升到合适位置时，按住“停”按钮，钟罩停止上升，将“升”开关拨回到上方。
4）放样品：将放有样品的载物台固定到钟罩中。
5）降钟罩：按一下“降”按钮，钟罩开始往下降，降到适当的位置使得钟罩密封时自动停止。
（注意，在钟罩将要降到底时可以在前边稍往上抬钟罩，以保证钟罩的密封效果，利于后面的真空抽取。
）6）将充气旋钮旋紧。
2、抽真空1）抽低真空：样品装好后，再一次确认充气旋钮已旋紧。
然后将电源开关旋钮打到机械泵，打开低真空计。
2）（逆时针）旋转管道阀门Ⅰ，在旋转到最满时回旋1-2圈；过一会后（一般这时候真空机压强在10Pa左右），逆时针旋转打开管道阀门Ⅱ。
3）上面步骤完成后，机械泵抽一段时间后，当真空计读数在6-5Pa左右时，可打开扩散泵。
4）通冷却水，再将电源开关旋到扩散泵。
5）约半小时后，关闭管道阀门Ⅰ，（逆时针）打开打开扩散泵旋钮（至满回旋1-2圈）。
这时候低真空计压强将会突然变大，待压强再一次回到<10Pa后，打开高真空计（方法看下一步）。
6）抽高真空：按下高真空计电源开关，再按下灯丝按钮；将压强档打到10-1档，抽真空到压强小于1×10-1Pa时，可打到10-2档，依次类推，知道满足自己的需要（一般最大能达到×10-3档）。
3、溅射1）先讲溅射装置打开，有加速电压、中和电压、阴极电流和阳极电压。
（注意还有外接的毫安表，这是用来测试流过靶材的电流。
）2）先将真空计回旋一档（×10-2），通Ar气，当达到满足的要求时位置（通气时要慢慢的旋转通气旋钮，防止通气忽大忽小不易控制。
）3）调加速电压（如200V），屏级电压（如1000V），阴极电流（如12A）和阳极电压（如55V）进行溅射。
（调剂经验：在加速电压调好后，先调节屏级电压到要求值，然后调节阴极电流和阳极电压到比预定值稍小，最后通过协调这三个旋钮调出束流。
离子溅射仪的工作原理
离子溅射仪的工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊离子溅射仪这玩意儿的工作原理哈。
你说这离子溅射仪啊，就像是一个神奇的魔法盒子。
它里面有离子在欢快地跳动呢！想象一下，这些离子就像一群小精灵，在里面忙碌地工作着。
那它到底是咋工作的呢？简单来说呀，就是先有个靶材，这靶材就好比是小精灵们的舞台。
然后呢，通过一些特殊的手段，让气体变成离子态。
这些离子可厉害啦，它们会像小炮弹一样冲向靶材。
哎呀，这一冲可不得了，就会从靶材上撞下一些小颗粒来。
这些小颗粒就像是从舞台上洒落的星星点点，然后呢，它们就会乖乖地附着在我们要处理的样品上。
这过程是不是很有意思呀？
就好像我们平时做手工，要把一些漂亮的装饰贴到物品上一样。
只不过离子溅射仪这个“手工大师”更厉害，它能做得特别精细、特别均匀。
你想想看呀，如果没有离子溅射仪，我们好多高科技的东西可就没法制造出来啦。
比如那些超级精细的电子元件，没有它给它们披上那层薄薄的“外衣”，那还能正常工作吗？
离子溅射仪的工作原理其实并不复杂，但它却有着大用处呢！它能让我们的材料变得更加优秀，性能更加出色。
所以说呀，科技的力量真是不可小觑。
离子溅射仪就是这样一个看似普通却又无比重要的小盒子，它在默默地为我们的科技发展贡献着力量呢！咱可得好好感谢它呀，是它让我们的生活变得更加美好，更加精彩！你们说是不是呀！。
离子束溅射
离子束溅射
离子束溅射（Ion Beam Sputtering，IBS）是一种物理溅射方式，利用离子束将材料溅射到另一种物质表面上。
它使用加速的离子束发生碰撞和释放能量，从而将被溅射物质激烈地离开原位，形成粒子流，这些粒子会击中目标表面，因此在溅射表面形成一层薄膜。
离子束溅射技术可以用来制备各种材料的膜、涂层或其他复合材料，广泛应用于航空航天、半导体、信息存储、光学等多个领域。
由于它的超微细粒度和均匀分布，离子束溅射可以用来制备更好的磁性记录层、光学膜和涂层材料。
离子束溅射讲解学习
1.离子束溅射的基本原理
产生离子束的独立装置被称为离子枪，它提供 一定的束流强度、一定能量的Ar离子流。离子束以 一定的入射角度轰击靶材并溅射出其表层的原子， 后者沉积到衬底表面即形成薄膜。在靶材不导电的 情况下，需要在离子枪外或是在靶材的表面附近， 用直接对离子束提供电子的方法，中和离子束所携
2.4 溅射产额与入射离子能量的关系
这个图给出的是Ni的溅射产额与 入射离子能量之间的关系。由图 可以清楚地看出的规律是：从一 定阈值开始有溅射，随着入射离 子能量的增加，溅射产额增加。 然后又逐渐下降。这是因为：随 着入射离子能量的增加，位移原 子的数目及能量都跟着增加，但 另一方面，当入射离子能量增加 时，它射入晶格更深处，而深处 的位移原子并不能从表面上逸出， 因而溅射产额降低，这两个因数 决定了溅射与入射离子能量的关 系。
2.5 溅射产额与衬底温度的关系
这个图给出了35KeV的Co+轰 击Si靶，在Si基底上的相对溅 射产额与衬底温度的关系图， 从图可知，随着衬底温度的升 高，相对溅射产额逐渐降低。 导致溅射产额下降的主要原因 是，当温度升高时，有一部分 离子穿入到膜的内部，从而把 能量消耗在材料内部。另一方 面，由于温度的升高，晶格原 子的布郎运动加剧，阻止了离 子进一步遂穿到膜内部，从而 有助于产额的提高。但由于设 备不能够提供足够高的温度， 所以图中没有最低点和逐渐上 升的部分。
溅射产额
溅射产额指的是一个初级离子平均从表面上溅射 的粒子数。也就是指平均每入射一个粒子从靶表 面溅射出来的原子数，即
溅射出来的原子数 Y 每入射一个粒子
影响溅射产额的因素
❖ 靶材料的表面结构、原子序数 ❖ 入射离子的角度、能量 ❖ 衬底温度
2.1 溅射产额与靶表面的关系
ETD-900型离子溅射仪使用说明书
ETD-900型离子溅射仪使用说明书目录一. 离子溅射仪的工作原理和组成二. 离子溅射仪的一般操作步骤三. 基本参数四. 经验分享一. 离子溅射仪的工作原理和组成（参考图1）离子溅射仪的工作原理是在一个较低真空的腔体内，在负电极和正电极之间加载几百伏特以上的电压，产生辉光放电，在电场的作用下加速正离子轰击靶电极（负极），引起靶中原子溅射，在样品上形成一层簿膜。
溅射原子的平均能量是10eV，所以会产生很大的热量，请注意被镀材料特性，是否需要采取特殊的防护方法，使样品不被灼伤。
其基本组成和作用如下：1.上盖：密闭样品真空室；2.上部电极：安装镀膜材料的装置（负极）；3.样品台：固定被镀样品的装置（阳极）；4.定时选择开关(TIME-SECONDS)：旋转此开关，设置镀膜时间。
注意：定时器有三种状态：停止、暂停和运行；5. 电源开关（START PUMP）：搬动此开关，确定设备工作状态；6.手动开关(SET PLASMA)：按下此开关，测试溅射电流强弱。
在定时器工作期间不起作用；7.启动开关(START PROCESS)：按触此开关，启动定时器及加载溅射电压。
如果在溅射期间，发生过流保护，再次加载溅射电压时，需要再次按触此开关；8. 微调进气阀门(LEAK)：旋转此钮，控制样品真空室中的真空度，调整溅射电流。
可以通入多种气体；9. 限流指示灯(CURREN LIMIL)：此灯亮起，提示当前若加载溅射电压将过载；10. 电流指示表(PROCESS CURRENT)：显示当前电离电流值；11. 真空指示表(CHAMBER PRESSURE)：显示当前设备的真空度；二. 离子溅射仪的一般操作步骤1.放置样品，合上上盖；2.选择溅射时间；3. 打开电源开关（START PUMP）。
观察真空指示表(CHAMBER PRESSURE)。
当真空度到达4×10⁻ 2 托，可以调整“微调进气阀”(LEAK)降低真空度到适合的值；4. 触按“启动开关”(START PROCESS)。
磁控溅射与分子束外延安全操作及保养规程
磁控溅射与分子束外延安全操作及保养规程1. 引言磁控溅射和分子束外延是一种常用的薄膜生长技术，广泛应用于材料科学、表面工程、光电子学和纳米器件制备等领域。
然而，这些技术涉及高温、高真空和高能量密度等危险因素，因此在操作过程中必须严格遵循安全操作规程，以确保实验人员的人身安全和设备的正常运行。
本文将介绍磁控溅射和分子束外延的安全操作规程和日常保养注意事项。
2. 磁控溅射安全操作规程2.1 准备工作•安全防护：佩戴防护眼镜、手套和防护服，确保人身安全。
•仪器检查：检查溅射装置的各个部件是否完好无损，确保仪器正常工作。
•工作环境：确保操作场所干燥、通风良好，避免引发火灾和爆炸。
2.2 操作步骤1.打开溅射装置的真空泵，并监控真空度的变化，确保达到所需的工作真空度。
2.将待沉积的靶材安装到溅射装置中，并确保靶材表面干净平整。
3.连接电源，确保正负极的接线正确，避免电源短路。
4.打开气体进气阀，将工作气体注入溅射装置，注意控制气体流量和压力。
5.打开溅射源开关，产生磁场并加热靶材，开始溅射过程。
6.溅射结束后，关闭气体进气阀，关闭溅射源开关，待装置冷却后方可停止真空泵运行。
7.清理工作区域，清除沉积物和废气，保持工作区环境整洁。
2.3 安全注意事项•高真空环境下操作时，避免突然打开大气门，以免引起爆炸或损坏真空装置。
•注意靶材的选择和安装，避免使用破损或有毒的靶材。
•在溅射过程中，要随时检查溅射源和真空泵的运行情况，确保仪器正常工作。
•操作过程中禁止随意触碰溅射源和加热装置，以免烫伤。
•操作完成后，尽量将溅射装置恢复至初始状态，避免对下次实验产生影响。
3. 分子束外延安全操作规程3.1 准备工作•安全防护：佩戴防护眼镜、手套和防护服，确保人身安全。
•仪器检查：检查分子束外延装置的各个部件是否完好无损，确保仪器正常工作。
•工作环境：确保操作场所干燥、通风良好，避免引发火灾和爆炸。
3.2 操作步骤1.打开分子束外延装置的真空泵，并监控真空度的变化，确保达到所需的工作真空度。
rpd溅射原理
rpd溅射原理RPD溅射原理引言：RPD溅射（Reactive Pulsed Deposition）是一种薄膜制备技术，通过高能量离子束轰击靶材表面，使靶材表面原子释放出来并沉积在基底上形成薄膜。
本文将介绍RPD溅射原理及其应用。
一、RPD溅射原理1. 离子束轰击RPD溅射中，使用离子束轰击靶材表面。
离子束是由离子源产生的，通过加速器加速到一定能量后轰击靶材表面。
离子束的能量决定了靶材表面原子的释放程度。
2. 靶材原子释放当离子束轰击靶材表面时，靶材表面原子会受到离子束的冲击而释放出来。
这些释放的原子会以高能量的形式沉积在基底上。
离子束的轰击使得靶材表面原子与基底原子发生碰撞并结合。
3. 薄膜沉积释放的原子沉积在基底上，形成一层薄膜。
这些原子在基底表面扩散并结合，形成致密的薄膜结构。
薄膜的性质取决于靶材的成分和离子束的能量。
二、RPD溅射的应用1. 防护膜由于RPD溅射制备的薄膜具有致密的结构和优异的附着力，可以用于制备防护膜。
防护膜可以在金属表面形成一层保护层，防止金属表面受到氧化、腐蚀等因素的侵蚀。
2. 光学薄膜RPD溅射可以制备高质量的光学薄膜。
通过控制离子束的能量和靶材的成分，可以制备出具有特定折射率、透过率和反射率的光学薄膜。
这些薄膜在光学器件和光学仪器中有着广泛的应用。
3. 硬质涂层RPD溅射制备的薄膜具有高硬度和耐磨性，可以用于制备硬质涂层。
硬质涂层可以提高材料的抗磨损性能，延长材料的使用寿命。
因此，RPD溅射在汽车、航空航天等领域有着重要的应用。
4. 电子器件RPD溅射可以制备高质量的导电膜和绝缘膜，用于制备电子器件中的电极和绝缘层。
这些薄膜具有良好的导电性和绝缘性能，能够提高电子器件的性能和稳定性。
总结：RPD溅射是一种常用的薄膜制备技术，通过离子束的轰击和靶材表面原子的释放，可以制备出具有特定性质的薄膜。
RPD溅射在防护膜、光学薄膜、硬质涂层和电子器件等领域有着广泛的应用。
随着科技的不断进步，RPD溅射技术将会得到更广泛的应用和发展。
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离子束溅射仪器的使用
1、装样品
1）充气：打开充气旋钮，使得空气进
入钟罩。
2）开电源总开关，接通电源。
3）升钟罩：将“升”开关拨到下方，
待钟罩升到合适位置时，按住“停”
按钮，钟罩停止上升，将“升”开
关拨回到上方。
4）放样品：将放有样品的载物台固定
到钟罩中。
5）降钟罩：按一下“降”按钮，钟罩
开始往下降，降到适当的位置使得
钟罩密封时自动停止。
（注意，在
钟罩将要降到底时可以在前边稍
往上抬钟罩，以保证钟罩的密封效
果，利于后面的真空抽取。
）
6）将充气旋钮旋紧。
2、抽真空
1）抽低真空：样品装好后，再一次确认充气旋钮已旋紧。
然后将电源开关旋钮打到机械泵，打开低真空计。
2）（逆时针）旋转管道阀门Ⅰ，在旋转到最满时回旋1-2圈；过一会后（一般这时候真空机压强在10Pa左右），逆时针旋转打开管道阀门Ⅱ。
3）上面步骤完成后，机械泵抽一段时间后，当真空计读数在6-5Pa左右时，可打开扩散泵。
4）通冷却水，再将电源开关旋到扩散泵。
5）约半小时后，关闭管道阀门Ⅰ，（逆时针）打开打开扩散泵旋钮（至满回旋1-2圈）。
这时候低真空计压强将会突然变大，待压强再一次回到<10Pa后，打开高真空计（方法看下一步）。
6）抽高真空：按下高真空计电源开关，再按下灯丝按钮；将压强档打到10-1档，抽真空到压强小于1×10-1Pa时，可打到10-2档，依次类推，知道满足自己的需要（一般最大能达到×10-3档）。
3、溅射
1）先讲溅射装置打开，有加速电压、中和电压、阴极电流和阳极电压。
（注意还有外接的毫安表，这是用来测试流过靶材的电流。
）
2）先将真空计回旋一档（×10-2），通Ar气，当达到满足的要求时位置（通气时要慢慢的旋转通气旋钮，防止通气忽大忽小不易控制。
）
3）调加速电压（如200V），屏级电压（如1000V），阴极电流（如12A）和阳极电压（如
55V）进行溅射。
（调剂经验：在加速电压调好后，先调节屏级电压到要求值，然后调节阴极电流和阳极电压到比预定值稍小，最后通过协调这三个旋钮调出束流。
一般调出束流后，屏级电压调至合适就不要再跳，阴极电流对束流的影响较大，当束流合适后，也不易再跳，主要通过阳极电压来控制束流为一定值。
）
4）溅射到要求时间后，将阴极电流、阳极电压和屏级电压旋到最小，等到屏级电压显示值为零时，关闭他们对应的电源开关。
5）将高真空计档打到10-1档，关高真空计灯丝和电源开关，关低真空计。
6）旋紧扩散泵旋钮，将电源开关由扩散泵打到机械泵，继续通冷却水。
7）待大约半小时以后，扩散泵冷却，关闭机械泵，关总电源开关，关冷却水。