Innføring av Katodisk Arc avsetning

Katodisk Arc deponering er en mye brukt industriell skala prosess for å bruke høykvalitets tynnfilm belegg. Prosessen er basert på lav spenning, høy gjeldende Katodisk bue fysikk som produserer en tett, svært ionisert plasma. Katodisk Arc deponering er preget av en nesten 100% ionisert deponering plasma med relativt høy energi deponering ioner.

Katodisk Arc deponering fungerer under vakuum forhold med spesialdesignet deponering hoder. Katodisk Arc deponering kan brukes i enten DC eller pulserende moduser. I begge tilfeller gjelder en strømforsyning en spenning som produserer en bue utslipp mellom en anoden og katoden. Buen gjeldende er konsentrert over et lite areal på katoden som skaper en ekstremt høy nåværende tetthet (~ 1012 A/m2) på det som vanligvis kalles "katoden flekker".

Denne høy nåværende tetthet er forbundet med en ekstremt høy tetthet (~ 1013 W/m2) som produserer en lokalisert fase transformasjon av solid målet (katoden materiale) til nesten fullstendig ionisert deponering plasma. Plasma utvider raskt til ambient vakuum mot underlaget.

Samtidig program på underlaget har plasma ion hastigheter med kinetiske energien til ca 20 eV for lette elementer og 200 eV for tunge elementer. Dette kan sammenlignes sputtering, der energien er noen eV høyst. 

Det er mange fordeler til høyere ion energiene tilknyttet Katodisk Arc deponering. For eksempel Katodisk Arc deponering filmer pleier å være tettere og har bedre vedheft egenskaper enn filmer produsert ved hjelp av andre metoder. Avsatt atomene trenge gjennom overflaten, låse belegget til overflaten med høy vedheft.

De energiske ionene opprettet av Katodisk Arc deponering også tillate bruk av lavere substrat temperaturer i forhold til andre prosesser. Dette er fordi de Katodisk Arc deponering ionene bære tilstrekkelig energi til skjemaet tett, kompakt filmer uten behov for ekstra termisk energi av underlaget.

Katodisk Arc deponering høy ionisering brøkdel lar deponering materialet som skal kontrolleres. For eksempel kan biasing underlaget, virkningen energien ioner på underlaget økes. Plasma strømmen kan også rastered med magnetiske felt, som gjør at deponering materialet skal flyttes om overflaten, snitt belegget uten å flytte underlaget.

Reaktiv deponering lar Katodisk Arc deponering kjemisk nøyaktig filmer produseres over et bredt spekter av gass press. Dette forenkler nødvendigheten for presis trykkontroll, som øker avkastning og reduserer reworks, redusere kostnadene ved belegget. Derimot lider reaktive sputtering vanligvis av "mål forgiftning," i der oksygen gjøre inngrep på overflaten av mål og skjemaer oksider, påvirke frese hastigheten. Dette skaper ensartethet problemer med belegget. På grunn av energien tilknyttet Katodisk Arc deponering prosesser, oppstår målet forgiftning ikke så lett, produsere mer ensartet filmer med færre problemer.

Katodisk Arc deponering prosessen produserer såkalte "makro partikler" (eller dråper) sammen med deponering plasma. Makro partikler varierer i størrelse fra mindre enn en mikrometer til ca 10 mikrometer i diameter. For mange belegg programmer (verktøyet belegg for eksempel) makro partiklene er ikke skadelig og ingen tiltak er tatt for å eliminere dem. Men for noen programmer (f.eks optisk belegg) makroene fornedre belegget tilstrekkelig at de må fjernes. Dette gjøres vanligvis ved hjelp av 90 graders magnetiske filtre som guide deponering plasma fra lineær baner av makroene. Bruker et filter, er over 99% av makroene fjernet, produsere høy kvalitet, partikkel-fri belegg.