CN1486502A - 离子源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用在薄膜离子辅助沉积中的离子源，其具有一个电离区(13)；一个供气源(22)，向电离区提供可电离气体；一个导致气体电离的气体激系统(11，12)，用于将离子形成指向目标的离子流的离子影响装置，以及一个控制离子源从而间歇性地产生离子流的离子源控制器。

Description

离子源
技术领域
本发明涉及用在薄膜、尤其是光学性能薄膜(optical quality film)的离子辅助沉积中的离子源以及操作这种离子源的方法。
背景技术
离子源在空间推进方面有其渊源，但最近发现了它在工业加工如薄膜涂层的IAD法中的用途。在IAD过程中，来自离子源的离子束导向目标衬底，导致涂覆材料随着其沉积而稠化。该过程发生在压强在10-2Pa等级或更小的抽空腔内。
离子辅助在几乎任何一种光学材料的生长中的益处是众所周知的，而今更被广泛地使用。通常，离子轰击提供接近膜的体密度，导致在膜的耐用性和性能方面有巨大的改进。但是，对于很多类型的材料，这一益处要通过光学特性的不良变化来实现，如增大了材料的吸收系数(k)和折射率(n)的可变性。对于许多材料来说，这个问题源于离子种类与沉积材料之间的不相容性。
氩离子和氧离子是用在IAD过程中的最主要的两种类型。虽然通常导致金属氧化物还原以及大部分金属氟化物的氟耗损，但Ar+的高动量提供较高的填充密度(packing density)。这导致富含金属的膜，并随之增大光的吸收性。
O+的使用非常适用于金属氧化物如氧化钛、氧化硅的IAD。通过对能量和离子流密度的正确选择，O+的IAD可以提供充分稠密化的低应力膜。但是当极富化学活性的氧离子在结合到薄膜中之前从沉积分子中置换氟原子时出现问题。这导致氟氧化物的生长以及随之的光学特性的衰减。这种情况发生的程度依赖于离子能量和电流等因素。
发明内容
本发明的第一方面在于一种离子源，包括：
一个电离区；
一个供气源；
一个气体激励系统；
离子感应(influencing)装置；和
一个离子源控制器；
其中，所述气源向所述电离区提供可电离气体；
其中，所述气体激励系统导致气体在所述电离区内电离；
其中，所述离子感应装置将所述电离区中产生的离子形成基本上指向目标的离子流；以及
其中，离子源控制器控制所述的离子源，从而间歇性地产生所述的离子流。
在第一实施例中，气体间歇性引入到电离区中。
在第二实施例中，使电子流间歇地进入电离区。
在另一实施例中，本发明的离子源与膜沉积设备组合，组合的设备包括一个沉积控制系统，该系统在离子流指向目标的同时，防止新的材料沉积到目标衬底上。
附图说明
通过下面结合附图对本发明优选实施例的描述，本发明其它优点和特性将变得更加清晰，其中：
图1是根据本发明的离子源的局部断面图；
图2是图1中的离子源的平面图；
图3示出阴极灯丝波形信号的示例；
图4是带有邻近出口的通用控制阀的气体传输系统的侧视图；
图5示出出口控制阀的示例；以及
图6是与IAD沉积设备结合的离子源简图。
具体实施方式
在典型的离子源中，通过可电离气体从阴极灯丝向阳极抽引电子。气体分子和高能电子之间的碰撞通过感生等离子体而产生一个正离子源。在公知的无栅离子源这类离子源中，磁场施加到等离子体上，将从离子源加速的离子整形为离子束。在特定的无栅离子源中，已知的末端霍尔效应离子源，磁场的轴与阴极和阳极之间的电势对齐。磁场和电场之间的相互作用导致带电粒子大致地随从磁力线。这些装置中的阳极是典型的环形，具有向外倾斜的内径，在阳极壁的区域之内形成大量等离子体。
下面描述一种特定的离子源，但应该理解，这种描述只出于示意性目的。本发明可以适于与几种公知的离子源中的任何一种一起使用。
图1和图2示出一种总地标示为10的离子源，其具有阴极线11和阳极12。阳极12是具有在阴极方向上向外倾斜的内表面35的环。在阴极1和阳极12之间是一个电离区13。阴极线11由两个安装销20悬在阳极之上，而两个安装销20由屏蔽板30固定并与屏蔽板30电绝缘。屏蔽板30通过从低于阴极12的点向阴极11之上的点延伸而基本上包围阳极、阴极和电离区，并且优选地维持在地电势以将阳极和阴极与外电场屏蔽开。
在电离区13的外部但邻近阳极12设置一个磁铁14。磁铁14建立一个磁场，磁场的纵轴与阳极12的轴对齐。磁铁可以是一个永磁铁或电磁铁。
优选地，磁铁是一个大磁通量的稀土磁铁，如NdFeB磁铁。
或者，磁铁14可以是一个围绕阳极12和电离区13设置的环形磁铁。
磁场与电场的对齐导致当阴极发射电子向阳极移动时它们大致随从磁力线。这具有向着磁场轴集中电子流的效果。因此，磁场强度最大的区域也将是最大电通量的区域。
电离气体、例如氧气、氮气或氩气经气流路径从气体供给管路22提供到电离区。气流路径在出口元件15处终止。出口元件15具有气体莲蓬头的形式，带有多个孔17，它们基本上以随机的方向将气体引入电离区13。气体莲蓬头15设置在阳极的轴上并与电离区13相邻，使得从孔17发射出的气体在高电通量的点处进入电离区。因为较大比例的电离发生在接近出口处，所以气体莲蓬头是诸如不锈钢的材料，其耐受来自进入电通量的极高能量。
阳极12优选地具有其中设置的通道53，该通道与提供水来冷却阳极的流体导管55相连通。通道53优选地延伸到出口元件15的主体内。
阳极12、出口元件15和屏蔽板30安装到一个不导电的安装基座50上，经该基座延伸气流路径和流体导管55。多个安装螺钉57将阳极12固定到基座50上。磁铁14装在基座内，使得外部磁极暴露。安装基座50有一个导管58，该导管形成气流路径的一部分并将气体供给管路22连接到出口元件15，使得在出口元件15和气体供给管路22之间不能建立电连接。安装基座50具有一个类似的导管用于将水供给管路55连接到通道53。气体和水供给管路优选地用螺丝拧入到安装基座50中。适合于安装基座50的材料是玻璃填充的聚四氟乙烯。这种配置降低电气危害，简化了安装和设置，并降低了在气体供给管路中形成二次等离子体的危险。
出口的大小优选地是阳极最小内径的一半或更小，以便在出口周围建立一个局部的高压带，高压随距离迅速降低。
在操作中，阳极相对于处在或接近地电势的阴极在0-500V，优选250V范围内充电。大约12A的DC电流通过阴极以激励电子发射。可以使用AC电流，但本发明人已经发现，交流电与磁场的结合导致阴极振动，这样将减短阴极的寿命。阴极处产生的电子受阳极电势的影响并向着阳极加速。磁场赋予电子螺旋运动并进一步提高它们的动能，由此用它们的势能使气体分子离子化，并朝向纵轴聚焦电子。高能电子与出口元件15发射的气体分子的碰撞导致电离。如果发生充分的离子化碰撞，则形成等离子体。等离子体中产生的正粒子经历与电子相反的作用。离子最初具有一个随机的速度，但受电势梯度的影响，该电势梯度将它们朝向阴极11加速并通过阴极11。在此情况下，磁场起着控制方向的作用，离子在该方向上通过将它们聚焦为一个以磁场的纵轴为中心的离子束或离子流而从离子源发射。通过适当地校准磁场的轴，可以使离子束指向目标。
上述离子源的进一步特点可以从本申请人的共同的待定申请PCT/AU99/00591中获知，该申请的内容在此引为参考。
在第一实施例中，阴极灯丝11连接到包括有一个可变波形信号发生器的DC电源上。阴极灯丝具有8～9A的DC偏流，它至少是热离子发射所需的阈值电流的70％，优选为75-95％(如图3中的虚线所示)。此电流作为一个连续波(CW)信号提供给灯丝(图3a)。叠加在基础信号上的是一个约为3A的方形脉冲信号(图3b)。合成信号(图3c)在辅助脉冲信号的峰值周期中足以产生热离子发射。因为阴极的电子发射以及随后的气体电离只在有足够的阴极电流时发生，所以离子源在阴极电流周期的峰值期间将只产生离子流。当脉冲信号完成并且总灯丝电流返回到基础水平时，没有热离子发射来激励气体的电离，并因而离子束流下降为零。
基础灯丝信号和脉冲信号的大小可以通过信号发生器根据采用的阴极灯丝的要求及类型变化，如同可以通过占空比或脉冲信号的频率改变。
本发明人发现对于每隔5～30nm、优选10-20nm的沉积适于用离子对目标轰击0.5～5秒，优选为1秒，这近似于具有大约5～50秒、优选10秒、占空比5％～30％、优选为10％的阴极灯丝脉冲信号周期对应。利用这些参数，离子流以远短于离子束流在每个周期中为开(on)的时间长度的时间增长和衰减。
通过给灯丝提供一个加入周期脉冲电流的CW基础电流，与较大幅度的一个脉冲信号相反，防止了灯丝的热冲击，并由此延长灯丝寿命。
下面参见图4描述产生间歇式离子束流的另一实施例。在此实施例中，气体循环地流进到电离区。图4示出设置在离子源的电离区附近的气体出口15。该出口经气体供给管路22被供给气体。
气体供给管路22中的电控阀43被提供一个来自信号发生器45的信号以控制其开关，由此操纵气体流入电离区13。
用于控制阀的操作的波形可以与用在上述阴极灯丝实施例中的方形脉冲波相同。但是，离子束电流的上升及其随后的衰减的时间将不再与上述周期的环形灯丝电流的实施例相同，因为一旦阀43打开，进入电离区的气体将滞后，而一旦阀闭合，则来自阀43的气体路径下游的残留气体扩散。因此，可能用于保持控制阀43打开的脉冲需要稍长于类似灯丝电流脉冲，以便提供相同效果的离子束流强度和持续时间。将阀43放置得尽可能接近出口以减小阀关闭时阀的供给管路下游的残留气体量也很重要。
参见图5讨论阀的一个建议性实施例，其中，一个螺线管60缠绕在气体供给管路22上。设置在气体供给管路22中的衔铁61在第一位置与阀座63接合以关闭阀，而在第二位置允许气体经管路流到出口。衔铁61是铁磁性的和/或顺磁性的，在通常条件下既可以通过弹簧65、也可以通过用于控制等离子体的离子排出的稀土磁铁14的磁场来偏置，从而关闭阀。由来自信号发生器45的波形控制的螺线管60中的电流变化产生衔铁61周围局部磁场条件的变化。这具有将衔铁61拉离阀座63的效果，由此允许气体流动。螺线管带电状态的反向变化导致衔铁61重新与阀座63接合。
优选的，衔铁61磁化成使得在螺线管磁场(solenoid field)不存在时，衔铁61由稀土磁铁14驱动到闭合位置。当螺线管61被充电时，螺线管磁场克服磁铁14的磁场并起到打开阀的作用。通过这种方式，气体管路在不存在任何电力的情况下保持闭合。
在另一系统中，阀可以是一种压电阀，其随着波形发生器的控制信号而在高值和低值之间的变动而打开和关闭。
在另一实施例中，可以用一个或多个气体注射器代替气体出口和阀。气体注射器将测定的气体量注入到电离区。气体注入的时间由波形发生器控制。周期或循环气流的优点在于可以减少提供给电离区的气体的总量，这是因为在不需要离子流时不提供气体，因而可以用较小和/或较廉价的真空泵实现最佳IAD条件所需的低压。
更重要的一个优点在于通过脉冲气流可以在电离区中实现较高的局部气压，同时对于同样的泵系统仍保持较低的背景气压。这是因为在数次循环之后平均气流及由此的平均背景气压对于脉冲气流要低于对于利用相同气体流速的连续气流。该系统由此可以在气流循环的开状态中容许较高的气体流速，而不会对该系统带来由背景气压导致的不稳定性。较高的气流产生较高的电离区气压，导致较高的离子束流。
产生脉冲离子束流的另一种方法为离子源阳极12提供相对于阴极范围在0V到其正常工作电压，例如250V的方形脉冲波形的电压。当阳极电压较高时，离子源按正常工作，产生离子束流。当阳极电压降低时，在阴极产生的电子不受阳极电压的影响，并且因而不优选向着电离区加速。因此发生最小的激励碰撞并且不会产生有用的离子束。
还可以有另外的产生循环离子束的方法。例如，在用电磁铁对离子束整形并导向的离子源中，电磁铁可以接收脉冲信号，从而只间歇性地产生导致离子流向目标的定向效果。
当然还可以结合上述任何方法以产生间歇性离子束流。
参见图6，图中示出了包含根据本发明的离子源70的离子辅助薄膜沉积系统，沉积设备71和目标衬底72均设置在真空腔73中。操纵离子源的电源74包括一个用于产生指向目标衬底72的周期性离子束80的波形发生器72。沉积设备71产生待沉积的材料79的蒸汽流，并且可以采用任何用在物理气相沉积中的公知技术，如热蒸发或电子束蒸发。所使用特定的蒸发技术依赖于沉积材料的类型和衬底类型。
操作中，沉积预定厚度的材料，不用离子辅助，这导致低填充密度的化学计量沉积的生长。然后用短持续时间的高能离子脉冲轰击沉积的膜。重复此过程，直到达到膜的全部厚度。结果是一种强粘附性的化学计量膜，具有良好的体密度和光学特性。
在本发明的大多数优选形式中，涂层材料向目标72上的沉积也对于沉积的每个阶段周期性地发生，而离子轰击不同时发生，即与其它阶段之外的阶段不同时发生。波形发生器45可以用于通过一个信号控制蒸发设备71，该信号的暂时反相用于控制离子源。因而目标72接收一个重复的循环，该循环由专门的及特有的沉积和离子轰击阶段组成。
在另一种形式中，蒸发设备可以有一个活门元件78，该元件在总过程循环的离子轰击阶段的初始时致动，以阻挡沉积材料流到达衬底，使得防止其他沉积材料在发生离子轰击的同时到达目标。活门可以由用于控制离子源的波形发生器发出的同样波形控制。在离子轰击阶段完成时，活门移出沉积材料流。
代替使用波形发生器触发离子束流的产生，离子源可以使用一个外部触发器。例如，离子源可以接收原地测量沉积膜的生长的沉积监视器76、例如石英晶体监视器的反馈。一旦沉积了预定厚度的膜，就可以产生一个控制信号以触发离子源来提供导致最后沉积膜稠化作用的离子脉冲。脉冲的大小和周期仍可以通过波形发生器或通过其它装置控制。用于激励离子源的同样触发器可以控制蒸发设备和/或活门元件，防止在离子轰击期间进一步的膜材料沉积到衬底上。
离子轰击阶段的持续时间可以通过波形发生器设置的脉冲长度预定。
在离子轰击阶段的结尾，由于气体向离子源的注入，压强可以高于沉积阶段所需的或理想的压强。设置在真空腔内的压强传感器75可以测量腔压强，该系统可以利用该压强来防止沉积过程重新开始，直到压强低于预定水平。
实例研究1：氟化镁
氟化镁是一种非常通用的薄膜材料，用于双层或多层抗反射涂层。其拥有较低的折射率(在550nm时为n＝1.35)和从深紫外到远红外的透明范围。常规的沉积要求较高的衬底温度(＝300℃)，这样在多阶段过程中会延长处理时间，并且相当大地增加了损害热敏衬底的危险。通过目标的连续性和周期性离子轰击而沉积氟化镁的比较例示于表1。
表1
   沉积方法               性质   n@550nm
 蒸发的-未加热的衬底 软，宜损，低填充密度，高应力，不稳定    1.35
 蒸发的-加热300℃ 更耐用，n增大    典型的为1.39
 IAD O+，冷 稠密，n增大    1.40-1.43
 IAD Ar+，冷 稠密，k增大    1.40
 脉冲O+IAD*未加热的衬底 非常耐用，高透明度    1.35(整体)
*以250eV氧离子能量、10％占空比的750mA脉冲的离子辅助
实例研究2：氟化钙
大块氟化钙拥有所有薄膜材料中最低的折射率(在550nm时为n＝1.21(整体))。与上述氟化镁相比，该材料具有极宽的透明范围。蒸发的CaF2薄膜只具有50％-60％的填充密度，因此极软且易于受损，使得其几乎必需用在清洁的环境中，这是因为擦拭将会快速地损害涂层。表2表示用和不用脉冲离子轰击沉积的氟化钙膜的比较例。
表2
  沉积方法               性质     n@550nm
热蒸发-冷却 易碎且不稳定，高真空度向空气中转换，不可清洁。 ＝1.20真空中＝1.28-1.30空气中
脉冲-O+IAD*未加热的衬底 软且稳定的膜，可忽略真空向空气的转换，可清洁。 ＝1.22至1.23
*以200eV氧离子能量、10％占空比的500mA脉冲的离子辅助
因为本发明的离子源以循环模式工作，使得只在简短的周期中产生离子束，在开(on)阶段离子源中增长的不稳定性，如果在严重事件如真空电弧的发生之前切换到关(off)阶段，则对于离子源的工作可以不是致命的。例如，在脉冲离子束系统开(on)阶段中可以具有比连续系统高的气体流速，这导致较高的离子束流，因为到电离区之外的压强达到可能发生真空电弧的水平时，波形信号将走低，因而切断气流。潜在的不稳定性将在下一个循环开始的开(on)阶段之前变为稳定。
在薄膜的离子辅助沉积中利用间歇的离子束防止或至少减少了上述现有IAD系统的问题，如离子种类损耗和变位。这是因为在循环的离子轰击阶段只沉积最少量的新材料。因而，该离子束只作为使已沉积的材料致密的能量源。现有技术的问题可以通过排除离子轰击阶段所有的沉积而进一步得以缓解。
本发明还使得能够制造稳定、高光学质量的UV膜。
虽然以上以描述了本发明的具体实施例，但本领域的技术人员可以在不脱离本发明实质特点的情况下以其它的形式实施。因此，本发明的实施例和实例将被认为是示意性的而非限定性的，本发明的范围将由所附的权利要求限定而非前述描述限定，并且所有的改型将落在本发明的范围之内。还应该理解，在此公知为现有技术的任何对比文件，除非有相反的指示，都不构成这样的承认：即这些现有技术通常为本领域技术人员所公知。

Claims (30)

1.一种离子源，包括：
电离区；
供气源；
气体激励源；
离子影响装置；和
离子源控制器；
其中，所述供气源向所述电离区提供可电离气体；
所述气体激励系统导致气体在所述电离区电离；
所述离子影响装置将所述电离区中产生的离子形成为基本指向目标的离子流；以及
所述离子源控制器控制所述离子源，从而间歇性地产生所述离子流。
2.如权利要求1所述的离子源，其中，所述离子源控制器包括产生规律的波形信号的信号发生器，所产生的信号控制离子流的产生。
3.如权利要求1所述的离子源，其中，所述离子流的开始响应于所述离子源控制器接收到的外界触发，所述离子源控制器还包括用于控制离子源持续时间的计时器。
4.一种离子源，包括：
电离区；
供气源；
阴极；
阴极发射控制器；
阳极；
电势发生器；以及
离子影响装置；并且
其中，所述供气源向所述电离区提供可电离气体；
所述阴极设置在所述电离区的一端；
所述阳极设置在所述电离区的相对的纵向端；
所述阴极发射控制器导致所述阴极发射电子；
所述电势发生器在所述阴极和所述阳极之间产生电势；
所述产生的电势导致由所述阴极发射的电子沿所述阳极方向加速；
向所述阳极移动的电子轰击所述可电离气体以产生离子；
所述离子影响装置将所述电离区中产生的离子形成为基本指向目标的离子流；以及
所述阴极发射控制器导致电子从所述阴极间歇性地发射，使得所述离子源产生间歇离子流。
5.如权利要求4所述的离子源，其中，所述阴极发射控制器产生一个波形电流信号，该信号被提供给所述阴极，以激励从所述阴极发射电子。
6.如权利要求4所述的离子源，其中，所述阴极发射控制器产生一个DC电流信号，该信号被提供给所述阴极，以激励从所述阴极发射电子；DC电流信号包括处于从所述阴极发射电子所需的阈值以下的连续基础电流信号和叠加在上述基础电流信号上的间歇脉冲电流信号，并且所述基础电流和所述脉冲电流的结合高于从所述阴极发射电子所需的阈值电流。
7.如权利要求6所述的离子源，其中，脉冲电流信号具有5％～20％的占空比。
8.如权利要求6所述的离子源，其中，通向所述阴极的总电流在整个信号周期的5％～20％内高于电子发射阈值5～20％。
9.一种离子源，包括：
电离区；
供气源；
气体激励源；
离子影响装置；以及
气流控制器；
其中，所述供气源向所述电离区提供可电离气体；
所述气体激励系统导致气体在所述电离区内电离；
所述离子影响装置将所述电离区中产生的离子形成为基本指向目标的离子流；并且
所述气流控制器控制气体流进所述电离区，从而间歇性地产生所述离子流。
10.如权利要求9所述的离子源，其中，所述供气源包括气体管路，所述气体管路中通向所述电离区的出口和设置在所述气体管路中以控制气体流向所述出口的阀，其中，所述气流控制器包括一个信号发生器，并且所述信号发生器产生一个控制所述阀开、关的信号。
11.如权利要求9所述的离子源，其中，所述阀基本上邻近所述出口。
12.如权利要求10所述的离子源，其中，所述信号是规则脉冲波形信号。
13.如权利要求12所述的离子源，其中，所述规则的脉冲波形信号具有5％～30％的占空比。
14.如权利要求10所述的离子源，其中，所述阀由来自所述信号发生器的信号电控。
15.如权利要求10所述的离子源，其中，所述阀包括形成在所述气体管路中的阀座、设置在所述气体管路中的衔铁和围绕所述气体管路设置的线圈，其中，所述衔铁适于密封地接合所述阀座，以防止气体经所述气体管路流动，所述线圈由来自信号发生器的信号充电，并且所述衔铁响应于所述线圈带电状态的变化而与所述阀座脱开。
16.如权利要求15所述的离子源，其中，所述衔铁被偏压向所述衔铁与所述阀座接合的位置。
17.如权利要求16所述的离子源，还包括磁铁，其中所述磁铁产生的磁场将所述衔铁偏压成与所述阀座接合。
18.如权利要求9所述的离子源，其中，所述供气源包括一个或多个气体注射器，所述气体注射器将测定量的气体注入到所述电离区中，并且由所述气体注射器注射气体被离子源控制器加以控制。
19.一种离子源，包括：
电离区；
供气源；
阴极；
阴极发射控制器；
阳极；
电势发生器；以及
离子影响装置；并且
其中，所述供气源向所述电离区提供可电离气体；
所述阴极设置在所述电离区的一端；
所述阳极设置在所述电离区的相对的纵向端；
所述阴极发射控制器导致所述阴极发射电子；
所述电势发生器在所述阴极和所述阳极之间产生电势；
所述产生的电势导致由所述阴极发射的电子沿所述阳极方向加速；
向所述阳极移动的电子轰击所述可电离气体以产生离子；
所述离子影响装置将所述电离区中产生的离子形成为基本指向目标的离子流；以及
所述电势间歇性地产生，使得所述离子源产生间歇的离子流。
20.如权利要求19所述的离子源，其中，所述电势发生器给所述阳极提供电势，导致由所述阴极发射的电子沿所述阳极的方向加速。
21.一种薄膜沉积系统，包括沉积设备和如权利要求1所述的离子源，其中，所述沉积设备向所述目标发射沉积材料的射流。
22.一种薄膜沉积系统，包括：
沉积设备；
离子源；
离子源控制器；以及
至少一个目标衬底；
其中，所述沉积设备向所述目标发射沉积材料的射流；
所述离子源产生基本上指向目标衬底的离子流；
所述离子源控制器控制所述离子源，以便间歇性地产生所述离子流；且
在所述目标衬底上遭受所述离子流的同时基本上防止材料在所述目标衬底上沉积。
23.如权利要求22所述的系统，还包括一个活门元件，在所述目标衬底遭受所述离子流的同时该活门元件基本上阻挡了沉积材料的射流。
24.如权利要求23所述的系统，其中，所述活门元件由所述离子源控制器控制。
25.如权利要求23所述的系统，其中，所述离子源控制器包括一个产生脉冲波形信号的信号发生器，该信号控制所述离子源和所述活门元件。
26.如权利要求22所述的系统，还包括一个压强监视器，其中压强监视器测量系统的压强，并且响应于处于预定水平以下的压强测量值开始材料向所述目标衬底上的沉积。
27.一种薄膜沉积系统，包括：
沉积设备；
离子源；
离子源控制器；
至少一个目标衬底；以及
沉积监视器；
其中，所述沉积设备向目标发射沉积材料的射流；
所述离子源产生基本上指向目标衬底的离子流；
所述离子源控制器控制所述离子源，以产生离子流预定的持续时间；
所述沉积监视器监视沉积在所述目标衬底上的材料厚度的增长；并且
所述沉积监视器触发所述离子源，以响应所测量的沉积材料的增长在预定水平以上而开始产生离子流。
28.如权利要求27所述的系统，其中，所述预定水平在5～30nm之间。
29.如权利要求27所述的系统，其中，所述预定的持续时间处于0.5～5秒之间。
30.一种控制系统，用于控制离子辅助沉积过程，包括：
沉积监视器；
压强监视器；
离子源控制器；以及
沉积控制器；
其中，所述沉积监视器监视沉积在目标衬底上的材料厚度的增长；
所述压强监视器测量发生所述离子辅助沉积的真空腔内的压强；
响应由所述沉积监视器测得的衬底上沉积材料厚度增长超过预定水平而产生第一控制信号；
响应所述第一控制信号，所述沉积控制器导致材料在所述衬底上的沉积停止；
响应所述第一控制信号，所述离子源控制器导致离子源产生指向所述衬底的离子流预定的持续时间；
在所述预定的持续时间届满之后，响应由所述压强监视器测得的低于预定压强的压强而产生第二控制信号；并且
响应所述第二控制信号，所述沉积控制器导致材料在所述衬底上的沉积开始。
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