Сильноточное + среднечастотное импульсное магнетронное распыление, Томск

Cущественным недостатком HIPIMS метода является снижение скорости осаждения покрытий по сравнению с традиционными методами распыления на постоянном токе (DCms) или импульсными среднечастотными (MFms). Степень снижения скорости напыления зависит от распыляемого материала и может достигать нескольких десятков процентов [1]. Причиной является притяжение ионизированного распыленного материала назад к катоду [2]. Чем больше степень ионизации распыленного материала, тем сильнее снижается скорость осаждения покрытий. Низкая степень ионизации материала наблюдается для частиц с малым сечением ионизации электронным ударом и высоким потенциалом ионизации, например, углерода (4,5 %). Высокая степень ионизации наблюдается для частиц с большим сечением и низким потенциалом ионизации, например, титана (до 90%) и меди (до 70%). В свою очередь, недостатком распыления на постоянном токе (DSms) часто является качество формируемых покрытий: недостаточная плотность, высокая пористость и т.д. Низкое качество напыляемого покрытия в значительной степени связано с невысокой концентрации плазмы (109- 1010 см-3) и, как следствие, низкого отношения потока ионов к потоку атомов на подложку (~0.1). Кроме того, плазма, генерируемая в режимах DCms или MFms, характеризуется низкой энергией ионов (1–10 эВ) и представлена в основном газовыми ионами. Для формирования высококачественных покрытий при высокой скорости осаждения, используется комбинированное питание магнетронной распылительной системы HIPIMS+MF(DC) [3,4]. Комбинированный метод, как можно понять из его названия, параллельно использует импульсное питание высокой мощности и импульсное среднечастотное питание, которое характеризуется относительно невысокой импульсной мощностью, или питание постоянного тока. Результирующие свойства пленок, осажденных данным методом, представляют собой комбинацию свойств пленок, нанесенных в DC и HIPIMS режимах [5,6]. На рис. 1 приведена схема источника питания HIPIMS+MF(DC).