การเพิ่มประสิทธิภาพการเคลือบแบบแมกเนตรอนสปัตเตอริงด้วยแหล่งจ่ายไฟแบบอาร์คดิสชาร์จ

การเคลือบแบบแมกเนตรอนสปัตเตอริงดำเนินการในสภาวะการปล่อยประจุเรืองแสง ซึ่งมีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าต่ำและความหนาแน่นของพลาสมาต่ำในห้องเคลือบ ทำให้เทคโนโลยีแมกเนตรอนสปัตเตอริงมีข้อเสีย เช่น แรงยึดเกาะระหว่างฟิล์มกับพื้นผิวต่ำ อัตราการแตกตัวเป็นไอออนของโลหะต่ำ และอัตราการตกตะกอนต่ำ ในเครื่องเคลือบแบบแมกเนตรอนสปัตเตอริง จึงมีการเพิ่มอุปกรณ์ปล่อยประจุอาร์คเข้าไป ซึ่งสามารถใช้กระแสอิเล็กตรอนความหนาแน่นสูงในพลาสมาอาร์คที่เกิดจากการปล่อยประจุอาร์คเพื่อทำความสะอาดชิ้นงาน และยังสามารถมีส่วนร่วมในการเคลือบและการตกตะกอนเสริมได้อีกด้วย

เพิ่มแหล่งจ่ายไฟแบบอาร์คดิสชาร์จในเครื่องเคลือบแบบแมกเนตรอนสปัตเตอร์ริ่ง ซึ่งอาจเป็นแหล่งกำเนิดอาร์คขนาดเล็ก แหล่งกำเนิดอาร์คแบบระนาบสี่เหลี่ยม หรือแหล่งกำเนิดอาร์คแบบแคโทดทรงกระบอก การไหลของอิเล็กตรอนความหนาแน่นสูงที่เกิดจากแหล่งกำเนิดอาร์คแบบแคโทดสามารถมีบทบาทดังต่อไปนี้ในกระบวนการเคลือบแบบแมกเนตรอนสปัตเตอร์ริ่งทั้งหมด:
1. ทำความสะอาดชิ้นงาน ก่อนการเคลือบ ให้เปิดแหล่งกำเนิดอาร์คแคโทด ฯลฯ เพื่อทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออนด้วยกระแสอิเล็กตรอนอาร์ค และทำความสะอาดชิ้นงานด้วยไอออนอาร์กอนที่มีพลังงานต่ำและความหนาแน่นสูง
2. แหล่งกำเนิดอาร์คและเป้าควบคุมแม่เหล็กจะถูกเคลือบพร้อมกัน เมื่อเป้าสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนที่มีการปล่อยประจุเรืองแสงถูกเปิดใช้งานสำหรับการเคลือบ แหล่งกำเนิดอาร์คแคโทดก็จะเปิดใช้งานเช่นกัน และแหล่งเคลือบทั้งสองจะถูกเคลือบพร้อมกัน เมื่อองค์ประกอบของวัสดุเป้าสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนและวัสดุเป้าแหล่งกำเนิดอาร์คแตกต่างกัน จะสามารถเคลือบฟิล์มได้หลายชั้น และชั้นฟิล์มที่ตกตะกอนโดยแหล่งกำเนิดอาร์คแคโทดจะเป็นชั้นกลางในฟิล์มหลายชั้นนั้น
3. แหล่งกำเนิดอาร์คแคโทดให้การไหลของอิเล็กตรอนที่มีความหนาแน่นสูงเมื่อมีส่วนร่วมในกระบวนการเคลือบ ทำให้โอกาสในการชนกับอะตอมของชั้นฟิล์มโลหะที่ถูกสปัตเตอร์และก๊าซที่ทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เพิ่มอัตราการตกตะกอน อัตราการแตกตัวเป็นไอออนของโลหะ และมีบทบาทในการช่วยส่งเสริมการตกตะกอน

แหล่งกำเนิดอาร์คแคโทดที่ติดตั้งในเครื่องเคลือบแบบแมกเนตรอนสปัตเตอร์ริ่งนั้น ผสานรวมแหล่งกำเนิดการทำความสะอาด แหล่งกำเนิดการเคลือบ และแหล่งกำเนิดไอออนไนเซชัน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพของการเคลือบแบบแมกเนตรอนสปัตเตอร์ริ่ง โดยใช้ประโยชน์จากการไหลของอิเล็กตรอนในพลาสมาอาร์ค