APS离子源

       APS离子源的内部如图2-27左图所示。离子源在工作过程中，石墨加热器首先给阴极（LaB6）加热，电子会从阴极发射出来，并向阳极运动。磁场线圈通电后产生磁场。电子加速运动穿过磁场，磁场在垂直于电子运动方向上施加洛伦兹力，电子绕着磁感线螺旋向上运动，大大增加了电子与Ar原子碰撞的概率。产生带正电的Ar+和电子，形成等离子体。

       电子加速沿着磁感线离开阴极，因此剩下正电荷，产生偏压，这个偏压就是Ar+轰击基板的能量来源。

       一定数量的Ar⁺加速向阴极运动，对阴极产生溅射，从阴极溅射出来的材料会在阳极桶上沉积一层薄膜。因此，阴极要定期清洁掉这层薄膜。

       图2-27为APS离子源的实物图，其特点为离子效率比较高，高等离子体密度，离子体分布均匀。

       图2-28是带有等离子源 (Advanced Plasma Source)和电子束枪(E-beamgun)的离子辅助沉积示意图。

       离子源是由一个LaB6热阴极、柱状的阳极筒和一个磁场线圈组成，安装在真空室的底部中央位置。其结构如图2-29所示。

       其工作原理是: LaB6阴极被石墨灯丝加热器间接加热，热阴极受热后发射热电子，在阴极及阳极间加上直流电压，同时充入惰性气体，通常用氩，由于辉光放电产生等离子体，又由于阳极周围是由螺旋管线圈的磁场围绕着，等离子体就在磁场的作用下沿螺线向工件盘运动，由于等离子体的作用，反应气体、蒸发材料的分子或原子也被离化，产生了离子镀的过程。

       等离子源相对真空室是电绝缘的，由于电子迁移率高，电子首先到达基片和真空室壁，使阳极与基片和真空室壁产生一个自偏压，如图2-29 所示，基片相对于离子源为负电位，离化后的离子在电场作用下得到了加速。这样就增加了膜料粒子在基片表面沉积的迁移力，提高了膜层的密度，减小了水汽的浸入。这样一个过程与离子源之间形成一个均匀的等离子体区，由于较高的等离子区密度反应气体 (氧气)通过等离子源上方的环形喷头充入，被激活和部分离化，蒸发物也部分被离化。由此，淀积物气体分子的能量被提高，分子之间的作用力又降低了对气压的要求，这些都有利于薄膜生长，提高薄膜性能。

       另外，离子源与基片间的负偏压取决于真空度、提供的放电电压、磁场的强度等因素，在使用中可根据工艺要求来控制离子能量。此离子源可用于蒸镀氧化物、低价氧化物、硫化物、氟化物、半导体以及金属材料等。除此之外，由于离子体源可作用于 1m²范围，故可满足大面积均匀薄膜的制备，并有助于提高产量。