多弧離子鍍概念

簡單說,多弧離子鍍的原理就是將陰極靶作蒸發(fā)源,通過靶與陽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。外加磁場可以改變陰極弧斑在靶面的移動速度,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,同時硬度也隨著弧電流的增加而增加。但是對于一定的靶材,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)生會隨之增多,而且液滴的尺寸也會增大,在沉積的過程中會形成大顆粒,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。氣壓過低,反應(yīng)不完全。氣壓過大,濺射增強(qiáng)。

基體負(fù)偏壓

在多弧離子鍍過程中,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, 等高子體中的離子將受到負(fù)偏壓電場的作用而加速飛向基體。到達(dá)基體表面時, 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)先表擊時,高的負(fù)偏壓在給基體加熱的同時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。若基體的溫度過低,則膜層的結(jié)合力會降低,而且薄膜硬度也會降低。