Plasma streams mixing in two-channel T-shaped magnetic filter

Abstract

Ti-Al-N films were deposited by vacuum arc method. T-shaped magnetic filter with two channels was used for films preparation. Deposition was performed after aluminum and titanium separate plasma streams from two plasma sources were mixed into single one inside plasma duct having weakened magnetic field near its output. Obtained films have uniform distribution of composition and thickness on 180 mm diameter substrate surface. It was found that mixing and homogenization degree depends on nitrogen pressure, output magnetic field intensity and output- to-substrate distance. Film self-sputtering and aluminum preferential sputtering were observed for elevated negative substrate bias potentials.

Осадження Ti-Al-N-покриттів проводилось вакуумно-дуговим методом із застосуванням двоканального T-подібного магнітного фільтра. Потоки алюмінієвої та титанової плазми змішувались в один потік, після чого проводилось осадження цього результуючого потоку. Змішування потоків відбувалося всередині вихідної секції плазмоводу в області послабленого магнітного поля. Отримані покриття однорідні за складом та товщиною на підкладці діаметром 180 мм. Встановлено, що ступінь змішування та гомогенізації залежнім від тиску азоту в робочому об’ємі, напруженості магнітного поля поблизу вихідної секції плазмоводу та відстані між підкладкою та виходом плазмоводу. При підвищеному негативному потенціалі підкладки спостерігалося саморозпилення покриття та переважне розпилення алюмінію із покриття.

Осаждение Ti-Al-N-покрытий производилось вакуумно-дуговым методом с использованием двухканального T-образного магнитного фильтра. Потоки алюминиевой и титановой плазмы смешивались в один поток. Смешивание потоков производилось внутри выходной секции плазмовода в области ослабленного магнитного поля. Покрытия, полученные осаждением смешанного плазменного потока, однородны по составу и толщине на подложке диаметром 180 мм. Установлено, что степень смешивания и гомогенизации зависит от давления азота в рабочем объёме, напряжённости магнитного поля вблизи выходной секции плазмовода и расстояния между подложкой и выходным сечением плазмовода. При повышенном отрицательном потенциале подложки наблюдались самораспыление осаждаемого покрытия и преимущественное распыление алюминия из покрытия.