刻蚀工艺对四面体非晶碳膜生长及其性能的影响

作者：郭婷; 左潇; 郭鹏; 李晓伟; 吴晓春; 谢仕芳; 汪爱英

来源：表面技术, 2017, 46(04): 143-149.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.024

• 四面体非晶碳膜
• 辉光刻蚀
• 电弧刻蚀
• 刻蚀时间
• 结构

目的研究不同等离子体刻蚀工艺对基体和四面体非晶碳膜(ta-C)的影响,并进一步考察不同电弧等离子体刻蚀时间对ta-C薄膜结构的影响。方法采用自主设计研制的45°单弯曲磁过滤阴极真空电弧镀膜设备,进行不同等离子体刻蚀以及ta-C薄膜的沉积。使用等离子体发射光谱仪表征离子种类及其密度,使用椭偏仪表征薄膜厚度,原子力显微镜表征刻蚀后的基体粗糙度,拉曼光谱仪和XPS表征薄膜结构,TEM分析薄膜的膜基界面结构。结果辉光刻蚀工艺中,作用的等离子体离子以低密度的Ar离子为主;而电弧刻蚀时,作用的等离子体离子为高密度的Ar离子和少量的C离子,并且能够在基体表面形成约15 nm的界面层,并实现非晶碳膜(a-C)的预沉积。随电弧等离子体刻蚀时间增加,ta-C薄膜的sp3含量有所降低。结论相比于辉光刻蚀,电弧刻蚀利于制备较厚的ta-C薄膜。这主要是因为电弧刻蚀时,基体表面形成良好的界面混合层,并预沉积了非晶碳膜,形成a-C/ta-C的梯度结构,有助于增强膜基结合力。

• 单位
  中国科学院; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 江西省科学院应用物理研究所; 上海大学