1. Bildung von Metallverbindungen auf der Zieloberfläche
Wo entsteht die Verbindung beim reaktiven Sputtern auf einer metallischen Targetoberfläche? Da die chemische Reaktion zwischen reaktiven Gaspartikeln und Targetoberflächenatomen meist exotherm verläuft, muss die Reaktionswärme abgeführt werden, da die chemische Reaktion sonst nicht ablaufen kann. Unter Vakuumbedingungen ist kein Wärmeaustausch zwischen Gasen möglich, daher muss die chemische Reaktion auf einer festen Oberfläche stattfinden. Reaktionssputtern erzeugt Verbindungen auf Target-, Substrat- und anderen Strukturoberflächen. Ziel ist die Bildung von Verbindungen auf der Substratoberfläche. Die Bildung von Verbindungen auf anderen Strukturoberflächen ist eine Ressourcenverschwendung. Die Bildung von Verbindungen auf der Targetoberfläche hingegen ist zunächst eine Quelle von Verbindungsatomen und behindert die kontinuierliche Bereitstellung weiterer Verbindungsatome.
2. Die Einflussfaktoren der Zielvergiftung
Der Hauptfaktor, der die Targetvergiftung beeinflusst, ist das Verhältnis von Reaktionsgas und Sputtergas. Zu viel Reaktionsgas führt zu einer Targetvergiftung. Beim reaktiven Sputterprozess scheint der Sputterkanalbereich auf der Targetoberfläche mit der Reaktionsverbindung bedeckt zu sein oder die Reaktionsverbindung wird abgelöst und die Metalloberfläche erneut freigelegt. Ist die Rate der Verbindungsbildung größer als die Rate des Verbindungsablösens, vergrößert sich der mit der Verbindung bedeckte Bereich. Ab einer bestimmten Leistung erhöht sich die Menge des an der Verbindungsbildung beteiligten Reaktionsgases und damit auch die Rate der Verbindungsbildung. Steigt die Menge des Reaktionsgases übermäßig an, vergrößert sich der mit der Verbindung bedeckte Bereich. Kann die Durchflussrate des Reaktionsgases nicht rechtzeitig angepasst werden, lässt sich die Zunahme des mit der Verbindung bedeckten Bereichs nicht unterdrücken und der Sputterkanal wird noch weiter mit der Verbindung bedeckt. Wenn das Sputtertarget vollständig mit der Verbindung bedeckt ist, ist es vollständig vergiftet.
3. Zielvergiftungsphänomen
(1) Akkumulation positiver Ionen: Bei einer Targetvergiftung bildet sich auf der Targetoberfläche eine isolierende Schicht, durch die die positiven Ionen die Oberfläche der Kathode erreichen. Sie dringen nicht direkt in die Oberfläche der Kathode ein, sondern akkumulieren sich auf der Targetoberfläche. Dadurch entsteht leicht ein Kaltfeld, das zu einer Lichtbogenentladung führt, wodurch die Kathodenzerstäubung verhindert wird.
(2) Anodenverschwinden: Wenn das Ziel vergiftet ist, wird auf der geerdeten Vakuumkammerwand auch ein Isolierfilm abgeschieden, sodass die die Anode erreichenden Elektronen nicht in die Anode eindringen können, und es kommt zum Phänomen des Anodenverschwindens.
4. Physikalische Erklärung der Zielvergiftung
(1) Der Sekundärelektronenemissionskoeffizient von Metallverbindungen ist im Allgemeinen höher als der von Metallen. Nach einer Targetvergiftung besteht die Targetoberfläche vollständig aus Metallverbindungen. Nach dem Ionenbeschuss erhöht sich die Anzahl der freigesetzten Sekundärelektronen, was die Leitfähigkeit des Raums verbessert und die Plasmaimpedanz verringert, was zu einer niedrigeren Sputterspannung führt. Dies reduziert die Sputterrate. Die Sputterspannung beim Magnetronsputtern liegt im Allgemeinen zwischen 400 V und 600 V. Bei einer Targetvergiftung sinkt die Sputterspannung deutlich.
(2) Die anfängliche Sputterrate von Metalltargets und Verbundtargets ist unterschiedlich. Im Allgemeinen ist der Sputterkoeffizient von Metall höher als der Sputterkoeffizient von Verbundtargets, sodass die Sputterrate nach der Targetvergiftung niedrig ist.
(3) Die Sputtereffizienz von reaktivem Sputtergas ist ursprünglich niedriger als die Sputtereffizienz von Inertgas, sodass die Gesamtsputterrate abnimmt, wenn der Anteil des reaktiven Gases zunimmt.
5. Lösungen für Zielvergiftungen
(1) Nehmen Sie eine Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzstromversorgung an.
(2) Übernahme der Regelung des Reaktionsgaszuflusses.
(3) Doppelziele festlegen
(4) Steuerung der Änderung 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 in dem Modus befindet, bevor die Abscheidungsrate steil abfällt.
– Dieser Artikel wird von Guangdong Zhenhua Technology, einem Hersteller von Vakuumbeschichtungsanlagen, veröffentlicht.
Beitragszeit: 07.11.2022