アーク放電電源を用いたマグネトロンスパッタリングコーティングの強化

マグネトロンスパッタリングコーティングは、グロー放電中で行われ、コーティングチャンバー内の放電電流密度とプラズマ密度が低いという特徴があります。そのため、マグネトロンスパッタリング技術には、膜と基板の密着力が低い、金属のイオン化率が低い、成膜速度が低いといった欠点があります。マグネトロンスパッタリングコーティング装置にアーク放電装置を追加することで、アーク放電によって生成されるアークプラズマ中の高密度電子流を利用してワークピースを洗浄したり、コーティングや補助的な成膜に利用したりすることが可能になります。

マグネトロンスパッタリング成膜装置にアーク放電電源を追加する。これは、小型アーク源、長方形平面アーク源、または円筒形陰極アーク源のいずれかである。陰極アーク源によって生成される高密度電子流は、マグネトロンスパッタリング成膜の全工程において、以下の役割を果たす。
1. ワークピースを洗浄します。コーティング前に、陰極アーク源などをオンにし、アーク電子流でガスをイオン化し、低エネルギー高密度のアルゴンイオンでワークピースを洗浄します。
2. アーク源と磁気制御ターゲットは同時に成膜される。グロー放電を用いたマグネトロンスパッタリングターゲットを成膜する際に、陰極アーク源も同時に成膜され、両方の成膜源が同時に成膜される。マグネトロンスパッタリングターゲット材料とアーク源ターゲット材料の組成が異なる場合、多層膜を成膜することができ、陰極アーク源によって成膜された膜層は、多層膜の中間層となる。
3. 陰極アーク源は、コーティングに参加する際に高密度の電子流を提供し、スパッタリングされた金属膜層の原子や反応ガスとの衝突確率を高め、堆積速度、金属イオン化速度を向上させ、堆積を促進する役割を果たします。

マグネトロンスパッタリングコーティング装置に搭載された陰極アーク源は、洗浄源、コーティング源、およびイオン化源を統合しており、アークプラズマ中のアーク電子の流れを利用することで、マグネトロンスパッタリングコーティングの品質向上に積極的な役割を果たしている。