Welche Faktoren beeinflussen die Targetvergiftung beim Magnetronsputtern?

1, Bildung von Metallverbindungen auf der Zieloberfläche
Wo entsteht die Verbindung bei der Bildung einer Verbindung aus einer Metalltargetoberfläche durch einen reaktiven Sputterprozess?Da die chemische Reaktion zwischen den reaktiven Gaspartikeln und den Atomen der Zieloberfläche Verbindungsatome erzeugt, die normalerweise exotherm sind, muss die Reaktionswärme abgeführt werden können, andernfalls kann die chemische Reaktion nicht fortgesetzt werden.Unter Vakuumbedingungen ist eine Wärmeübertragung zwischen Gasen nicht möglich, daher muss die chemische Reaktion auf einer festen Oberfläche stattfinden.Beim Reaktionssputtern werden Verbindungen auf Zieloberflächen, Substratoberflächen und anderen Strukturoberflächen erzeugt.Die Erzeugung von Verbindungen auf der Substratoberfläche ist das Ziel, die Erzeugung von Verbindungen auf anderen Strukturoberflächen ist eine Verschwendung von Ressourcen, und die Erzeugung von Verbindungen auf der Zieloberfläche dient zunächst als Quelle für Verbindungsatome und wird zu einem Hindernis für die kontinuierliche Bereitstellung weiterer Verbindungsatome.

2, Die Einflussfaktoren einer Zielvergiftung
Der Hauptfaktor, der die Zielvergiftung beeinflusst, ist das Verhältnis von Reaktionsgas und Sputtergas. Zu viel Reaktionsgas führt zu einer Zielvergiftung.Der reaktive Sputterprozess wird im Sputterkanalbereich der Zieloberfläche durchgeführt, der von der Reaktionsverbindung bedeckt zu sein scheint, oder die Reaktionsverbindung wird abgestreift und die Metalloberfläche erneut freigelegt.Wenn die Rate der Verbindungserzeugung größer ist als die Rate der Verbindungsentfernung, vergrößert sich der Abdeckungsbereich der Verbindung.Bei einer bestimmten Leistung erhöht sich die Menge des an der Verbindungsbildung beteiligten Reaktionsgases und die Geschwindigkeit der Verbindungsbildung nimmt zu.Wenn die Menge an Reaktionsgas übermäßig zunimmt, vergrößert sich die Abdeckungsfläche der Verbindung.Und wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsgases nicht rechtzeitig angepasst werden kann, wird die Geschwindigkeit der Vergrößerung der Bedeckungsfläche der Verbindung nicht unterdrückt, und der Sputterkanal wird weiter von der Verbindung bedeckt, wenn das Sputtertarget vollständig von der Verbindung bedeckt ist völlig vergiftet.

3, Zielvergiftungsphänomen
(1) Ansammlung positiver Ionen: Wenn das Ziel vergiftet wird, bildet sich auf der Zieloberfläche eine Isolierfilmschicht, und positive Ionen erreichen die Kathodenzieloberfläche aufgrund der Blockierung der Isolierschicht.Sie gelangen nicht direkt in die Kathoden-Targetoberfläche, sondern sammeln sich auf der Targetoberfläche an, wodurch leicht ein kaltes Feld zur Lichtbogenentladung erzeugt wird – Lichtbogenbildung, so dass das Kathodenzerstäuben nicht weitergehen kann.
(2) Verschwinden der Anode: Wenn das Ziel vergiftet wird, scheidet die geerdete Vakuumkammerwand auch einen Isolierfilm ab, so dass die Elektronen, die die Anode erreichen, nicht in die Anode gelangen können, was zur Entstehung des Phänomens des Verschwindens der Anode führt.

4, Physikalische Erklärung der Zielvergiftung
(1) Im Allgemeinen ist der Sekundärelektronenemissionskoeffizient von Metallverbindungen höher als der von Metallen.Nach einer Targetvergiftung besteht die Oberfläche des Targets ausschließlich aus Metallverbindungen, und nach dem Beschuss mit Ionen steigt die Anzahl der freigesetzten Sekundärelektronen, was die Leitfähigkeit des Raums verbessert und die Plasmaimpedanz verringert, was zu einer niedrigeren Sputterspannung führt.Dadurch wird die Sputterrate reduziert.Im Allgemeinen liegt die Sputterspannung beim Magnetronsputtern zwischen 400 V und 600 V, und wenn eine Zielvergiftung auftritt, wird die Sputterspannung erheblich reduziert.
(2) Die ursprüngliche Sputterrate des Metalltargets und des Verbundtargets ist unterschiedlich. Im Allgemeinen ist der Sputterkoeffizient des Metalls höher als der Sputterkoeffizient der Verbindung, sodass die Sputterrate nach einer Targetvergiftung niedrig ist.
(3) Die Sputtereffizienz von reaktivem Sputtergas ist ursprünglich geringer als die Sputtereffizienz von Inertgas, sodass die Gesamtsputterrate abnimmt, wenn der Anteil an reaktivem Gas zunimmt.

5, Lösungen für Zielvergiftungen
(1) Verwenden Sie eine Mittelfrequenz-Stromversorgung oder eine Hochfrequenz-Stromversorgung.
(2) Übernahme der Regelung des Reaktionsgaszuflusses.
(3) Verabschiedung zweier Ziele
(4) Steuern Sie den Wechsel des Beschichtungsmodus: Vor dem Beschichten wird die Hystereseeffektkurve der Zielvergiftung erfasst, sodass der Einlassluftstrom an der Vorderseite der Zielvergiftung gesteuert wird, um sicherzustellen, dass sich der Prozess immer im Modus vor der Abscheidung befindet Rate sinkt stark.

–Dieser Artikel wurde von Guangdong Zhenhua Technology veröffentlicht, einem Hersteller von Vakuumbeschichtungsgeräten.