多弧離子鍍概念

簡(jiǎn)單說(shuō),多弧離子鍍的原理就是將陰極靶作蒸發(fā)源,通過(guò)靶與陽(yáng)極殼體之間的弧光放電, 使靶材蒸發(fā), 從而在空間中形成等離子體,對(duì)基體進(jìn)行沉積 。離子鍍技術(shù)是結(jié)合蒸發(fā)與濺射技術(shù)而發(fā)展的一種 PVD技術(shù)。

多弧離子鍍的基本結(jié)構(gòu)

多弧離子鍍的基本組成包括真空鍍膜室, 陰極弧源, 基片, 負(fù)偏壓電源, 真空系統(tǒng)等。 陰極弧源是多弧離子鍍的核心,它所產(chǎn)生的金屬等離子體自動(dòng)維持陰極和鍍膜室之間的弧光放電。微小弧斑在陰極靶面迅速徘徊,

弧斑的電流密度很大（60—100A）,電壓為20v左右。陰極靶本身既是蒸發(fā)源, 又是離化源。外加磁場(chǎng)可以改變陰極弧斑在靶面的移動(dòng)速度,并使弧斑均勻,細(xì)化,以達(dá)到陰極靶面的均勻燒蝕, 延長(zhǎng)靶的使用壽命。在靶面前方附近形成的金屬等離子體,有電子,正離子,液滴和中性金屬蒸汽原子組成。

多弧離子鍍工藝參數(shù)

多弧離子鍍所要確定的工藝參數(shù)有工作電流、反應(yīng)氣體壓強(qiáng)、基

體負(fù)偏壓和基體沉積溫度

工作電流

靶源電流與弧斑的數(shù)量成正比關(guān)系,隨著電弧電流的増加陰極斑點(diǎn)的數(shù)目增加,而且大電流工作可以使明極靶源的蒸發(fā)速率提高,沉積速率增大。在一定的膜層厚度范圍內(nèi)及一定的工藝下,弧電流與膜層厚度成正比關(guān)系,同時(shí)硬度也隨著弧電流的增加而增加。但是對(duì)于一定的靶材,增加弧電流,意味著靶材整體溫度的升高,相應(yīng)的液滴的產(chǎn)生會(huì)隨之增多,而且液滴的尺寸也會(huì)增大,在沉積的過(guò)程中會(huì)形成大顆粒,大大降低了薄膜的各種性能。

反應(yīng)氣體分壓

反應(yīng)氣體分壓的大小直接影響薄膜的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)及性能, 是鍍膜工藝中較為重要的參數(shù)之一。氣壓過(guò)低,反應(yīng)不完全。氣壓過(guò)大,濺射增強(qiáng)。

基體負(fù)偏壓

在多弧離子鍍過(guò)程中,鍍膜真空室內(nèi)為等離子體氣氛所填充, 等離子體中含有大量的離子、電子及中性粒子。當(dāng)基體被施加負(fù)偏壓時(shí), 等高子體中的離子將受到負(fù)偏壓電場(chǎng)的作用而加速飛向基體。到達(dá)基體表面時(shí), 離子轟擊基體, 導(dǎo)致基體溫度升高。所以基體負(fù)偏壓在高子鍍中有舉足輕重的作用,調(diào)整基體負(fù)偏壓可以調(diào)整沉積離子的能量,以控制薄膜質(zhì)量。薄膜硬度隨基體負(fù)偏壓的增大先增后減。鍍前預(yù)先表?yè)魰r(shí),高的負(fù)偏壓在給基體加熱的同時(shí)高能量離子的濺射作用也有利于清除工件表面吸附的氣體和污染物。在沉積期間,負(fù)偏壓又為離子提供能量使膜層與基底緊密結(jié)合。

基體溫度

基體溫度的高低可以影響到基體對(duì)氣體雜質(zhì)的吸附、基體的硬度、滲透層的深度、膜層硬度及附著力等。若基體的溫度過(guò)低,則膜層的結(jié)合力會(huì)降低,而且薄膜硬度也會(huì)降低。