Введение катодной дуги осаждения

Катодной дуги осаждения представляет собой широко используемый процесс промышленного масштаба для нанесения тонкопленочных покрытий высокого качества. Этот процесс основан на низкого напряжения, высокий текущий катодной дуги физики, которые производят густой, сильно ионизированные плазмы. Катодной дуги осаждения характеризуется почти 100% ионизированный осаждения плазмы с ионами относительно высоких энергий осаждения.

Катодной дуги осаждения работает в условиях вакуума, используя специально разработанные осаждения головы. Катодной дуги осаждения могут эксплуатироваться в любом постоянного тока или импульсного режима. В любом случае блок питания применяется напряжения, которая производит дуговой разряд между анодом и катодом. Дуги текущего сосредоточены на небольшом участке поверхности на катоде, которая создает чрезвычайно высокая плотность тока (~ 1012 A/м2) на то, что обычно называют «катодных пятен».

Это высокая плотность тока связано с крайне высокой плотностью мощности (~ 1013 Вт/м2), производит локализованных этап преобразования твердого целевого показателя (материала катода) почти полностью ионизированной осаждения плазмы. Плазме быстро расширяется в окружающем вакуум к подложке.

В то время осаждения на подложке плазме имеет скорость иона с кинетической энергией около 20 eV для легких элементов и 200 eV для тяжелых элементов. Это можно сравнить с напылением, где энергия является несколько eV в большинстве. 

Есть ряд преимуществ в более высокие энергии ионов, связанные с катодной дуги осаждения. Например катодной дуги осаждения пленки, как правило, плотнее и имеют лучшие характеристики сцепления, чем фильмы производится с помощью других методов. Депонированные атомов проникают поверхности, блокировка покрытия к поверхности с высоким сцеплением.

Энергичный ионов, создана катодной дуги осаждения также позволяют использовать более низкие температуры субстрата, по сравнению с другими процессами. Это потому что катодной дуги осаждения ионы нести достаточно энергии, чтобы форма густой, компактный фильмов без необходимости дополнительной тепловой энергии должны представляться субстрата.

Фракция высокой ионизации катодной дуги осаждения позволяет осаждения материала необходимо контролировать. Например, стабилизатор субстрата, энергия удара ионов на субстрат может быть увеличено. Поток плазмы можно также с помощью магнитного поля, растровые, который позволяет осаждения материал для перемещения о поверхности, среднем покрытие без перемещения субстрата.

Для реактивного осаждения катодной дуги осаждения позволяет химически точной фильмов производится в широком диапазоне давления газа. Это облегчает необходимость точного давления управления, который увеличивает урожайность и уменьшает перерабатывает, снижая стоимость покрытия. В отличие от реактивного распыления часто страдает от «целевой отравления,» в которых кислород посягает на поверхности цели и формы оксидов, влияющие на скорость распыления. Это создает проблемы однородности с покрытием. Из-за энергии, связанные с процессами осаждения катодной дуги целевых отравления не происходит так же легко, производство более равномерное фильмов с меньшим количеством проблем.

Процесс катодного осаждения дуги производит так называемый «макро частицы» (или капельки) наряду с плазменного осаждения. Макрос частицы диапазон в размере от менее микрометра для около 10 микрометров в диаметре. Для многих приложений покрытие (инструмент покрытия например) макрос частицы не вредны, и без мер по их устранению. Однако, для некоторых приложений (например, оптические покрытия) макросы ухудшить покрытие достаточно, они должны быть удалены. Это обычно достигается использованием 90 градусов магнитные фильтры, которые руководство плазменного осаждения от прямой линии траектории макросов. С помощью фильтра, свыше 99% макросов удаляются, производства высокого качества, свободных частиц покрытия.