多级磁场电弧离子镀和孪生靶中频磁控溅射复合沉积方法

摘要

多级磁场电弧离子镀和孪生靶中频磁控溅射复合沉积方法，属于材料表面处理技术领域，本发明为解决低熔点纯金属（比如铝）或多元合金材料（比如铝硅）、非金属材料（比如石墨和半导体硅等）在传统电弧离子镀方法中存在的大颗粒缺陷、常规磁控溅射离化率及沉积效率低、高熔点和难离化靶材使用的局限。本发明方法包括：一、将待镀膜的工件置于真空室内的样品台上，接通相关电源，二、薄膜沉积：待真空室内的真空度小于10^‑4Pa时，通入工作气体并调整气压，开启镀膜电源，同时通过偏压电源对复合等离子体的能量进行调节，通过多级磁场直管磁过滤装置来消除大颗粒缺陷和保证电弧等离子体的传输效率，通过孪生靶来产生多元复合的等离子体，进行薄膜沉积。

主权项

多级磁场电弧离子镀和孪生靶中频磁控溅射复合沉积方法，其特征在于，该方法所使用装置包括偏压电源1、弧电源2、电弧离子镀靶源3、多级磁场装置4、孪生靶中频磁控溅射电源5、孪生靶中频磁控溅射靶源6、真空室7、样品台8和偏压电源波形示波器9；该方法包括以下步骤：步骤一、将待处理基体工件置于真空室7内的样品台8上，工件接偏压电源1的输出端，安装在真空室7上的电弧离子镀靶源3接弧电源2的输出端、孪生靶中频磁控溅射靶源6接孪生靶中频磁控溅射电源5的高功率脉冲输出端；步骤二、薄膜沉积：将真空室7抽真空，待真空室7内的真空度小于10^‑4Pa时，通入工作气体至0.01Pa～10Pa，开启偏压电源1和偏压电源波形示波器9，并调节偏压电源1输出的偏压幅值，脉冲频率和脉冲宽度，偏压电源1输出脉冲的峰值电压值为0～1.2kV，脉冲频率为0Hz～80kHz，脉冲宽度1~90%；开启弧电源2和多级磁场过滤装置4，通过电弧的弧斑运动对电弧离子镀靶源3的表面进行清洗后，调节需要的工艺参数，弧电源2输出的电流值为10~300A，通过多级磁场装置4保持电弧等离子体在电弧离子镀靶源3稳定产生和对大颗粒缺陷进行过滤消除，使电弧等离子体以较高的传输效率通过多级磁场装置4到达基体表面，进行薄膜的快速沉积；开启孪生靶中频磁控溅射电源5，调整合适的输出工作功率，工作电压和工作电流后，使孪生靶中频磁控溅射靶源6起辉，对孪生靶中频磁控溅射靶源6表面进行清洗，孪生靶中频磁控溅射电源5的频率10~100kHz，工作功率0.1~150kW，工作电流15~240A，工作电压20~1000V，通常采用40kHz，占空比80%，再依据靶材种类、尺寸和沉积工艺选择孪生靶中频磁控溅射电源5输出的工作功率，工作电压和工作电流，产生稳定的多元复合等离子体。