多弧离子镀概念

简单说,多弧离子镀的原理就是将阴极靶作蒸发源,通过靶与阳极壳体之间的弧光放电, 使靶材蒸发, 从而在空间中形成等离子体,对基体进行沉积 。离子镀技术是结合蒸发与溅射技术而发展的一种 PVD技术。

多弧离子镀的基本结构

多弧离子镀的基本组成包括真空镀膜室, 阴极弧源, 基片, 负偏压电源, 真空系统等。 阴极弧源是多弧离子镀的核心,它所产生的金属等离子体自动维持阴极和镀膜室之间的弧光放电。微小弧斑在阴极靶面迅速徘徊,

弧斑的电流密度很大（60—100A）,电压为20v左右。阴极靶本身既是蒸发源, 又是离化源。外加磁场可以改变阴极弧斑在靶面的移动速度,并使弧斑均匀,细化,以达到阴极靶面的均匀烧蚀, 延长靶的使用寿命。在靶面前方附近形成的金属等离子体,有电子,正离子,液滴和中性金属蒸汽原子组成。

多弧离子镀工艺参数

多弧离子镀所要确定的工艺参数有工作电流、反应气体压强、基

体负偏压和基体沉积温度

工作电流

靶源电流与弧斑的数量成正比关系,随着电弧电流的増加阴极斑点的数目增加,而且大电流工作可以使明极靶源的蒸发速率提高,沉积速率增大。在一定的膜层厚度范围内及一定的工艺下,弧电流与膜层厚度成正比关系,同时硬度也随着弧电流的增加而增加。但是对于一定的靶材,增加弧电流,意味着靶材整体温度的升高,相应的液滴的产生会随之增多,而且液滴的尺寸也会增大,在沉积的过程中会形成大颗粒,大大降低了薄膜的各种性能。

反应气体分压

反应气体分压的大小直接影响薄膜的化学成分、组织结构及性能, 是镀膜工艺中较为重要的参数之一。气压过低,反应不完全。气压过大,溅射增强。

基体负偏压

在多弧离子镀过程中,镀膜真空室内为等离子体气氛所填充, 等离子体中含有大量的离子、电子及中性粒子。当基体被施加负偏压时, 等高子体中的离子将受到负偏压电场的作用而加速飞向基体。到达基体表面时, 离子轰击基体, 导致基体温度升高。所以基体负偏压在高子镀中有举足轻重的作用,调整基体负偏压可以调整沉积离子的能量,以控制薄膜质量。薄膜硬度随基体负偏压的增大先增后減。镀前预先表击时,高的负偏压在给基体加热的同时高能量离子的溅射作用也有利于清除工件表面吸附的气体和污染物。在沉积期间,负偏压又为离子提供能量使膜层与基底紧密结合。

基体温度

基体温度的高低可以影响到基体对气体杂质的吸附、基体的硬度、渗透层的深度、膜层硬度及附着力等。若基体的温度过低,则膜层的结合力会降低,而且薄膜硬度也会降低。