マグネトロンスパッタリングにおけるターゲット中毒に影響を与える要因は何ですか?

1、ターゲット表面への金属化合物の形成
反応性スパッタリング法により金属ターゲット表面から化合物を形成する過程で、生成した化合物はどこにあるのでしょうか？反応性ガス粒子とターゲット表面原子との間の化学反応は化合物原子を生成し、通常は発熱するため、反応熱を伝導する方法が必要です。そうでないと化学反応は継続できません。真空条件下ではガス間の熱伝達が不可能なため、化学反応は固体表面で発生する必要があります。反応スパッタリングでは、ターゲット表面、基板表面、その他の構造表面に化合物が生成されます。基板表面上で化合物を生成することが目的であり、他の構造表面上で化合物を生成することは資源の無駄であり、ターゲット表面上での化合物の生成は化合物原子の供給源として開始され、より多くの化合物原子を継続的に提供することへの障壁となります。

2、標的中毒の影響要因
ターゲット被毒に影響を与える主な要因は反応ガスとスパッタリングガスの比率であり、反応ガスが多すぎるとターゲット被毒を引き起こします。反応性スパッタリングプロセスは、ターゲット表面のスパッタリングチャネル領域で実行され、反応化合物によって覆われているか、反応化合物が剥がされて金属表面が再露出しているように見えます。化合物の生成速度が化合物の剥離速度よりも大きい場合、化合物の被覆面積は増加します。一定の出力では、化合物の生成に関与する反応ガスの量が増加し、化合物の生成速度が増加します。反応ガス量が多くなりすぎると、コンパウンドの被覆面積が増加します。また、反応ガス流量を時間内に調整できない場合、化合物被覆面積の増加速度が抑制されず、スパッタリングチャネルがさらに化合物で覆われてしまい、スパッタリングターゲットが化合物で完全に覆われている場合、ターゲットは完全に毒されてる。

3、ターゲット中毒現象
(1) 正イオン蓄積：ターゲットが被毒すると、ターゲット表面に絶縁膜の層が形成され、絶縁層の閉塞により正イオンが陰極ターゲット表面に到達します。カソードターゲット表面には直接入らないが、ターゲット表面に蓄積し、アーク放電（アーク放電）への冷磁場が発生しやすく、カソードスパッタリングを続行できなくなる。
（2）陽極消失：ターゲットが被毒すると、接地された真空チャンバー壁にも絶縁膜が堆積し、陽極に到達した電子は陽極に入ることができなくなり、陽極消失現象が形成されます。

4、標的中毒の物理的説明
(1) 一般に、金属化合物の二次電子放出係数は金属よりも高い。ターゲット被毒後のターゲットの表面はすべて金属化合物となり、イオンの衝突後に放出される二次電子の数が増加し、空間の導電率が向上し、プラズマのインピーダンスが低下してスパッタリング電圧が低下します。これにより、スパッタリング率が低下します。一般にマグネトロンスパッタリングのスパッタ電圧は400V～600Vの間であり、ターゲット毒が発生するとスパッタ電圧は大幅に低下する。
(2) 金属ターゲットと化合物ターゲットでは元々のスパッタリングレートが異なり、一般に金属のスパッタリング係数が化合物のスパッタリング係数よりも高いため、ターゲット被毒後のスパッタリングレートは低くなります。
（３）反応性スパッタガスのスパッタ効率は不活性ガスのスパッタ効率に比べてもともと低いため、反応性ガスの割合が増加すると総合的なスパッタレートが低下する。

5、ターゲット中毒の解決策
(1) 中周波電源または高周波電源を採用します。
(2) 反応ガス流入の閉ループ制御を採用します。
(3) ツインターゲットの採用
(4) コーティングモードの変更を制御: コーティング前に、ターゲット被毒のヒステリシス効果曲線を収集し、ターゲット被毒が発生する直前で入口空気流量を制御して、プロセスが常に堆積前のモードにあることを保証します。率が急激に下がります。

–この記事は真空成膜装置メーカーであるGuangdong Zhenhua Technology社から発行されたものです。