Einfluß der Oberflächenvorbehandlung auf das Wachstum von PACVD‐TiN Schichten

Ziel der Untersuchungen war die Analyse der Schichtwachstumsprozesse bei der plasmaunterstützten CVD‐Abscheidung (PACVD) von Titannitridschichten auf Stählen im Niedertemperaturbereich ≤ 500°C. Im Vordergrund standen werkstoffkundliche Untersuchungen der verschiedenen Schichtwachstumsstadien, die sich als Funktion der Beschichtungsdauer ergeben. Die Herstellung der Schichten erfolgte in einer Puls‐Plasma‐CVD‐Anlage. Um den gesamten Wachstumsprozeß vom Beginn der Abscheidung bis zum Wachstum geschlossener Schichten zu untersuchen, wurden die Proben bei konstanten Abscheidungsbedingungen jeweils unterschiedlich lange dem Reaktionsgasfluß ausgesetzt. Der Abbruch des Beschichtungsprozesses für die entsprechende Probe nach einer festgelegten Beschichtungszeit wurde durch die Verwendung eines Probenwechslers gewährleistet. Die Bildung der TiN‐Schichten wurde an Proben aus dem Schnellarbeitsstahl S 6‐5‐2 (DIN 1.3343) im vergüteten Zustand untersucht. Es wurde festgestellt, daß bei diesem Substratwerkstoff zwei Oberflächenqualitäten mit unterschiedlich guten Anlagerungsbedingungen für, während der Vorbehandlung entstehende, adhäsive Verbindungen vorliegen. Die Bildung von Keimen und das Wachstum von Agglomeraten wird wesentlich durch diese Sorptionsschichten beeinflußt. Die Zahl der gebildeten Agglomerate ist bei Proben, die einer Vorbehandlung im Plasma ausgesetzt wurden, um den Faktor 10 größer als bei Proben, die während dieser Vorbehandlung abgedeckt waren. Es wurden neue Modellvorstellungen für die Entstehung und das Wachstum von Schichten entwickelt.