Indførelsen af katodisk Arc Deposition
Jan 11, 2018| Katodisk Arc Deposition er en udbredt industriel skala proces for anvendelse af høj kvalitet tynd film belægninger. Processen er baseret på lav spænding, høj aktuelle katodisk arc fysik, der producerer en tæt, meget ioniseret plasma. Katodisk Arc Deposition er kendetegnet ved en næsten 100% ioniseret deposition plasma med relativt højenergi deposition ioner.
Katodisk Arc Deposition arbejder under vakuum betingelser ved hjælp af specialdesignede deposition hoveder. Katodisk Arc Deposition kan betjenes i enten DC eller pulserende tilstande. I begge tilfælde gælder en strømforsyning en spænding, som producerer en arc decharge mellem en anode og katode. Den nuværende bue er koncentreret over et lille areal på katoden, hvilket skaber en meget høj strømtæthed (~ 1012 A/m2) på hvad er generelt kaldes "katode steder".
Denne høj strømtæthed er forbundet med en ekstremt høj effekttæthed (~ 1013 W/m2), producerer en lokaliserede fase transformation af solid målet (katode materiale) til næsten fuldt ioniseret deposition plasma. Plasma ekspanderer hurtigt i det omgivende vakuum mod underlaget.
På tidspunktet for deposition på substratet har plasma ion hastigheder med kinetisk energi omkring 20 eV for lette elementer og 200 eV for tunge grundstoffer. Dette kan sammenlignes med sputtering, hvor energien er et par eV på de fleste.
Der er en række fordele til de højere ion energier forbundet med katodisk Arc Deposition. For eksempel, katodisk Arc Deposition film har en tendens til at være tættere og har bedre vedhæftning egenskaber end film produceret ved hjælp af andre metoder. De deponerede atomer trænge ind i overfladen, låsning belægning på overfladen med høj vedhæftning.
De energiske ioner lavet af katodisk Arc Deposition også tillade brug af lavere substrat temperaturer i forhold til andre processer. Dette er fordi katodisk Arc Deposition ioner bære tilstrækkelig energi til form tæt, kompakt film uden behov for yderligere termisk energi leveres af underlaget.
Katodisk Arc Deposition høj ionisering brøkdel tillader deposition materiale skal kontrolleres. For eksempel ved at påvirke substratet, kan anslagsenergien af ioner på underlaget øges. Plasma strøm kan også være rastered ved hjælp af magnetiske felter, som tillader deposition materiale skal flyttes om overflade, gennemsnit belægningen uden at flytte substratet.
For reaktive deposition tillader katodisk Arc Deposition kemisk nøjagtig film blive produceret over en bred vifte af gas pres. Dette letter behovet for præcise trykregulering, hvilket øger udbyttet og reducerer reworks, reducere omkostningerne af belægningen. Derimod lider reaktive sputtering almindeligt af "target forgiftning," i hvilken ilt indvirker på overfladen af de mål og former oxider, påvirke sputter sats. Dette skaber ensartethed problemer med belægningen. På grund af den energi, der er forbundet med katodisk Arc Deposition processer, opstår target forgiftning ikke så let, producerer mere ensartet film med færre problemer.
Katodisk Arc Deposition proces producerer såkaldte "makro partikler" (eller dråber) sammen med deposition plasma. Makro partikler varierer i størrelse fra mindre end en mikrometer til omkring 10 mikrometer i diameter. For mange coatinganvendelser (værktøj belægninger for eksempel) makro partikler er ikke til skade og foranstaltninger ingen for at fjerne dem. Dog for nogle programmer (f.eks. optiske coatings) makroerne nedbrydes belægningen tilstrækkeligt at de skal fjernes. Dette opnås normalt ved hjælp af 90 grad magnetiske filtre, som guide deposition plasma fra de lige linje baner af makroer. Ved hjælp af et filter er over 99% af makroer fjernet, producerer høj kvalitet, partikel-fri belægninger.
