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Ionenplattieren

2018-07-18T20:58:30

Das plasmagestützte Ionenplattieren ist eine Weiterentwicklung der PVD-Verfahren. Das Target wird in die Gasphase zurr Abscheidung mit hochenergetischen Ionen beschossen. Der Prozess beinhaltet in der Regel zwei grundlegende Schritte:

  • Das Substrat wird durch Beschuss mit Ionen aus dem Plasma gereinigt (soft etch per Sputtern).
  • Für die Beschichtung unter Ionenbeschuss wird das Targetmaterial verdampft und im Plasma teilweise ionisiert. Entstandene Metallionen werden durch eine negative Vorspannung am vorgeheizten Substrat auf dessen Oberfläche beschleunigt. Parallel zum Aufwachsen der Schicht auf dem Substrat wird stets ein Teil des Substrates wieder durch den Ionenbeschuss abgetragen. Die Schichteigenschaften lassen sich damit sehr gezielt einstellen, sodass gute, haftfeste und dichte Schichten bei hohen Aufdampfraten realisierbar sind. Die Schichteigenschaften hängen wesentlich von der Substrattemperatur ab.

Das Ionenplattieren eignet sich besonders als Beschichtungsverfahren für Anwendungen mit mechanischen Belastungen z.B. im Bereich der Werkzeugbeschichtung eingesetzt. Werkzeuge mit Hartstoffschichten (z.B. TiN, TiC) ergeben z.B. eine Reduktion der Schnittkräfte, eine Standzeitverlängerung um das 10fache und mehr, höhere Produktivitäten durch geringere Rüstzeiten.

Die unterschiedlichsten Verdampfungs- und Sputtertechnologien haben zahlreiche Ausführungsformen des Ionenplattierens zur Folge:

  • auf Basis einer Gleichstrom-Glimmentladung
  • durch Hochfrequenzentladung
  • mittels separater Ionenquelle
  • mit Plasmastrom
  • mittels einer Niedervolt-Bogenentladung