1. Formación de compuestos metálicos en la superficie objetivo.
¿Dónde se forma el compuesto durante el proceso de pulverización catódica reactiva a partir de la superficie de un blanco metálico? Dado que la reacción química entre las partículas de gas reactivo y los átomos de la superficie del blanco produce átomos del compuesto, reacción que suele ser exotérmica, el calor de reacción debe disiparse para que la reacción química pueda continuar. En condiciones de vacío, la transferencia de calor entre gases es imposible, por lo que la reacción química debe tener lugar sobre una superficie sólida. La pulverización catódica reactiva genera compuestos en superficies de blancos, sustratos y otras superficies estructurales. El objetivo es generar compuestos en la superficie del sustrato; generarlos en otras superficies estructurales supone un desperdicio de recursos, y generarlos en la superficie del blanco, que inicialmente actúa como fuente de átomos del compuesto, se convierte en un obstáculo para el suministro continuo de más átomos.
2. Factores de impacto del envenenamiento del objetivo
El factor principal que afecta al envenenamiento del blanco es la proporción entre el gas de reacción y el gas de pulverización catódica; un exceso de gas de reacción provocará el envenenamiento del blanco. El proceso de pulverización catódica reactiva se lleva a cabo en la superficie del blanco, donde el área del canal de pulverización aparece cubierta por el compuesto de reacción o bien el compuesto de reacción se elimina y expone nuevamente la superficie metálica. Si la tasa de generación del compuesto es mayor que la tasa de eliminación del compuesto, el área cubierta por el compuesto aumenta. A cierta potencia, la cantidad de gas de reacción involucrada en la generación del compuesto aumenta, y la tasa de generación del compuesto también aumenta. Si la cantidad de gas de reacción aumenta excesivamente, el área cubierta por el compuesto aumenta. Si el caudal de gas de reacción no se puede ajustar a tiempo, la tasa de aumento del área cubierta por el compuesto no se suprime, y el canal de pulverización se cubrirá aún más con el compuesto. Cuando el blanco de pulverización está completamente cubierto por el compuesto, el blanco queda totalmente envenenado.
3. Fenómeno de envenenamiento del objetivo
(1) Acumulación de iones positivos: cuando el blanco se envenena, se forma una capa aislante en su superficie. Los iones positivos alcanzan la superficie del cátodo debido al bloqueo de dicha capa aislante. No entran directamente en la superficie del cátodo, sino que se acumulan en ella, lo que facilita la generación de un campo frío que produce una descarga de arco, impidiendo así que continúe la pulverización catódica.
(2) desaparición del ánodo: cuando el objetivo se envenena, la pared de la cámara de vacío conectada a tierra también deposita una película aislante, lo que impide que los electrones que llegan al ánodo entren en él, dando lugar al fenómeno de desaparición del ánodo.
4. Explicación física del envenenamiento del objetivo
(1) En general, el coeficiente de emisión de electrones secundarios de los compuestos metálicos es mayor que el de los metales. Tras el envenenamiento del blanco, la superficie del blanco está compuesta completamente de compuestos metálicos, y después de ser bombardeada por iones, aumenta el número de electrones secundarios liberados, lo que mejora la conductividad del espacio y reduce la impedancia del plasma, lo que lleva a una menor tensión de pulverización. Esto reduce la tasa de pulverización. Generalmente, la tensión de pulverización en la pulverización magnetrónica está entre 400 V y 600 V, y cuando se produce el envenenamiento del blanco, la tensión de pulverización se reduce significativamente.
(2) La tasa de pulverización catódica del blanco metálico y del blanco compuesto es originalmente diferente, en general el coeficiente de pulverización catódica del metal es más alto que el coeficiente de pulverización catódica del compuesto, por lo que la tasa de pulverización catódica es baja después del envenenamiento del blanco.
(3) La eficiencia de pulverización del gas de pulverización reactivo es originalmente menor que la eficiencia de pulverización del gas inerte, por lo que la tasa de pulverización global disminuye después de que aumenta la proporción de gas reactivo.
5. Soluciones para el envenenamiento de objetivos
(1) Adopte una fuente de alimentación de frecuencia media o una fuente de alimentación de radiofrecuencia.
(2) Adoptar el control de circuito cerrado del flujo de entrada del gas de reacción.
(3) Adoptar objetivos gemelos
(4) Controlar el cambio de modo de recubrimiento: Antes del recubrimiento, se recopila la curva del efecto de histéresis del envenenamiento del objetivo para controlar el flujo de aire de entrada en el frente de producción del envenenamiento del objetivo para asegurar que el proceso esté siempre en el modo antes de que la tasa de deposición caiga bruscamente.
–Este artículo ha sido publicado por Guangdong Zhenhua Technology, fabricante de equipos de recubrimiento al vacío.
Fecha de publicación: 7 de noviembre de 2022