Die Magnetron-Sputterbeschichtung erfolgt mittels Glimmentladung mit niedriger Entladungsstromdichte und geringer Plasmadichte in der Beschichtungskammer. Dies führt zu Nachteilen wie geringer Haftung zwischen Film und Substrat, niedriger Metallionisationsrate und geringer Abscheidungsrate. In Magnetron-Sputteranlagen wird daher eine Lichtbogenentladungsvorrichtung integriert. Diese nutzt den hochdichten Elektronenfluss im durch die Lichtbogenentladung erzeugten Plasma zur Werkstückreinigung und kann gleichzeitig für die Beschichtung und die Hilfsabscheidung eingesetzt werden.
In der Magnetron-Sputteranlage wird eine Lichtbogenentladungsquelle hinzugefügt. Diese kann eine kleine Lichtbogenquelle, eine rechteckige Planarlichtbogenquelle oder eine zylindrische Kathodenlichtbogenquelle sein. Der von der Kathodenlichtbogenquelle erzeugte hochdichte Elektronenfluss erfüllt im gesamten Magnetron-Sputterprozess folgende Funktionen:
1. Werkstück reinigen. Vor dem Beschichten die Kathodenbogenquelle einschalten usw., das Gas mit Elektronenfluss im Lichtbogen ionisieren und das Werkstück mit energiearmen und hochdichten Argonionen reinigen.
2. Die Lichtbogenquelle und das magnetische Steuertarget werden gemeinsam beschichtet. Wird das Magnetron-Sputtertarget mit Glimmentladung zur Beschichtung aktiviert, wird auch die Kathoden-Lichtbogenquelle aktiviert, sodass beide Beschichtungsquellen gleichzeitig beschichtet werden. Bei unterschiedlicher Zusammensetzung des Materials des Magnetron-Sputtertargets und des Materials des Lichtbogenquellen-Targets können mehrere Filmschichten abgeschieden werden. Die von der Kathoden-Lichtbogenquelle abgeschiedene Schicht bildet dabei eine Zwischenschicht im Mehrschichtfilm.
3. Die Kathodenbogenquelle liefert beim Beschichtungsprozess einen Elektronenfluss hoher Dichte, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit den Atomen der gesputterten Metallfilmschicht und den Reaktionsgasen erhöht wird. Dies verbessert die Abscheidungsrate und die Metallionisationsrate und trägt zur Unterstützung der Abscheidung bei.
Die in der Magnetron-Sputteranlage konfigurierte Kathodenbogenquelle integriert eine Reinigungsquelle, eine Beschichtungsquelle und eine Ionisationsquelle und trägt durch die Nutzung des Elektronenflusses im Lichtbogenplasma positiv zur Verbesserung der Qualität der Magnetron-Sputterbeschichtung bei.
Veröffentlichungsdatum: 21. Juni 2023