Einführung des kathodischen Arc Deposition

Kathodischen Bogens Abscheidung ist ein weit verbreitetes großtechnische Verfahren für die Anwendung von qualitativ hochwertigen Dünnschicht-Beschichtungen. Der Prozess basiert auf Niederspannung, hoch aktuelle kathodischen Bogens Physik, die ein dichtes, stark ionisiertes Plasma erzeugen. Kathodischen Arc Deposition zeichnet sich durch eine fast 100 % ionisiert Ablagerung Plasma mit relativ hochenergetische Ablagerung Ionen.

Kathodischen Arc Deposition arbeitet unter Vakuumbedingungen mit speziell entwickelten Ablagerung Köpfe. Kathodischen Arc Deposition in entweder DC betrieben werden kann oder gepulst Modi. In beiden Fällen gilt eine Stromversorgung eine Spannung eine Bogenentladung zwischen Anode und Kathode erzeugt. Der aktuellen Bogen konzentriert sich auf eine kleine Fläche auf der Kathode entsteht eine extrem hohe Stromdichte (~ 1012 A/m2) bei was allgemein "Kathode Spots" genannt werden.

Diese hohe Stromdichte ist verbunden mit extrem hoher Leistungsdichte (~ 1013 W/m2), erzeugt eine lokalisierte Phasenumwandlung des festen Ziel (das Kathodenmaterial) fast vollständig ionisierten Ablagerung Plasma. Das Plasma expandiert schnell in das umgebende Vakuum auf das Substrat.

Zur Zeit der Ablagerung auf dem Substrat hat das Plasma Ionen-Geschwindigkeiten mit kinetischen Energien von etwa 20 eV für leichte Elemente und 200 eV für schwere Elemente. Dies kann zu Sputtern, wo die Energie höchstens ein paar eV ist verglichen werden. 

Es gibt eine Reihe von Vorteilen auf die höheren Ion Energien kathodischen Arc Deposition zugeordnet. Zum Beispiel kathodischen Arc Deposition Filme sind in der Regel Dichter und haben bessere Adhäsion Eigenschaften als Filme produziert mit anderen Methoden. Die hinterlegten Atome durchdringen die Oberfläche, sperren die Beschichtung der Oberfläche mit hoher Klebkraft.

Die energiereichen Ionen erstellt von kathodischen Arc Deposition erlauben auch den Einsatz von niedrigeren Substrattemperaturen im Vergleich zu anderen Prozessen. Und zwar deshalb, weil die kathodischen Arc Deposition Ionen tragen ausreichend Energie, um Form Dichte, kompakte Filme ohne die Notwendigkeit für zusätzliche thermische Energie durch das Substrat zur Verfügung gestellt werden.

Kathodischen Arc Deposition hohe Ionisierung Bruchteil kann die Ablagerung Material gesteuert werden. Zum Beispiel kann durch Vorspannen das Substrat, die Aufprall-Energie der Ionen auf dem Substrat erhöht werden. Der Plasmastrom kann auch gerasterte mit Hilfe von Magnetfeldern, wodurch die Ablagerung Material über der Oberfläche, im Durchschnitt der Beschichtungs ohne bewegliche Substrat verschoben werden soll.

Reaktive Abscheidung ermöglicht kathodischen Arc Deposition chemisch genaue Filme über einen weiten Bereich von Gasdrücken produziert werden. Dies erleichtert die Notwendigkeit für präzise Druckregelung, die Ausbeute erhöht und verringert die Nachbearbeitungen, Senkung der Kosten für die Beschichtung. Im Gegensatz dazu leidet unter reaktiven Sputtern häufig Vergiftung, "target" in der Sauerstoff auf die Oberfläche der Ziel- und Formen Oxide, beeinflussen die Sputter-Rate auftrifft. Dies schafft Einheitlichkeit Probleme mit der Beschichtung. Wegen der Energie im Zusammenhang mit kathodischen Arc Deposition Prozesse tritt Ziel Vergiftung als leicht, nicht mehr einheitlich Filme mit weniger Problemen zu produzieren.

Die kathodischen Arc Deposition entstehen so genannte "Makro Partikel" (oder Tropfen) zusammen mit der Ablagerung Plasma. Makrobereich Partikel in der Größe von weniger als einem Mikrometer bis etwa 10 Mikrometer im Durchmesser. Für viele Anwendungen (Werkzeugbeschichtungen zum Beispiel) die Makro-Partikel sind nicht schädlich und keine Maßnahmen ergriffen werden, um sie zu beseitigen. Jedoch für einige Anwendungen (z. B. optische Beschichtungen) beeinträchtigen die Makros die Beschichtung ausreichend, die sie müssen entfernt werden. Dies erfolgt in der Regel, mit 90 Grad magnetische Filter, die die Ablagerung Plasma von der geraden Linie Flugbahnen der Makros führen. Mithilfe eines Filters, werden mehr als 99 % der Makros entfernt, produziert qualitativ hochwertige, partikelfreie Beschichtungen.