Quels sont les facteurs qui affectent l'empoisonnement de la cible en pulvérisation cathodique magnétronique ?

1. Formation de composés métalliques à la surface cible
Où se forme le composé lors de la formation d'un composé à partir d'une surface cible métallique par pulvérisation cathodique réactive ? La réaction chimique entre les particules de gaz réactif et les atomes de la surface cible, généralement exothermique, produit des atomes de composé. La chaleur de réaction doit donc pouvoir s'évacuer, sans quoi la réaction ne peut se poursuivre. Sous vide, le transfert de chaleur entre les gaz étant impossible, la réaction chimique doit avoir lieu sur une surface solide. La pulvérisation cathodique réactive génère des composés sur les surfaces cibles, les surfaces du substrat et d'autres surfaces structurelles. La formation de composés sur le substrat est l'objectif recherché ; en former sur d'autres surfaces structurelles représente un gaspillage de ressources. Quant à la formation de composés sur la surface cible, elle constitue initialement une source d'atomes de composé, mais devient ensuite un obstacle à l'apport continu de nouveaux atomes.

2. Les facteurs d'impact de l'empoisonnement de la cible
Le principal facteur influençant l'empoisonnement de la cible est le rapport entre le gaz de réaction et le gaz de pulvérisation. Un excès de gaz de réaction entraîne l'empoisonnement de la cible. Lors de la pulvérisation réactive, la zone du canal de pulvérisation de la surface de la cible se trouve recouverte par le composé de réaction, ou bien ce composé est éliminé, exposant à nouveau la surface métallique. Si la vitesse de formation du composé est supérieure à sa vitesse d'élimination, la zone de recouvrement augmente. À une certaine puissance, la quantité de gaz de réaction impliquée dans la formation du composé augmente, de même que la vitesse de formation. Si cette quantité augmente excessivement, la zone de recouvrement augmente également. Si le débit de gaz de réaction n'est pas ajusté à temps, l'augmentation de la zone de recouvrement n'est pas freinée et le canal de pulvérisation continue de se recouvrir de composé. Lorsque la cible est entièrement recouverte de composé, elle est totalement empoisonnée.

3. Phénomène d'empoisonnement de la cible
(1) Accumulation d'ions positifs : lors de l'empoisonnement de la cible, une couche isolante se forme à sa surface. Les ions positifs, bloqués par cette couche, n'atteignent pas la surface de la cible cathodique. Au lieu de pénétrer directement dans la cible, ils s'y accumulent, créant ainsi un champ froid propice à la décharge d'arc (arc électrique) et interrompant la pulvérisation cathodique.
(2) disparition de l'anode : lorsque la cible est empoisonnée, la paroi de la chambre à vide mise à la terre dépose également un film isolant, les électrons atteignant l'anode ne peuvent pas entrer dans l'anode, ce qui entraîne la formation du phénomène de disparition de l'anode.

4. Explication physique de l'empoisonnement de la cible
(1) En général, le coefficient d'émission d'électrons secondaires des composés métalliques est supérieur à celui des métaux. Après empoisonnement de la cible, sa surface est entièrement constituée de composés métalliques. Sous l'effet du bombardement ionique, le nombre d'électrons secondaires émis augmente, ce qui améliore la conductivité du plasma et réduit son impédance, entraînant une diminution de la tension de pulvérisation. Ceci réduit la vitesse de pulvérisation. La tension de pulvérisation d'un magnétron se situe généralement entre 400 V et 600 V ; en cas d'empoisonnement de la cible, elle diminue significativement.
(2) Le taux de pulvérisation initial de la cible métallique et de la cible composite est différent ; en général, le coefficient de pulvérisation du métal est supérieur à celui du composé, donc le taux de pulvérisation est faible après l'empoisonnement de la cible.
(3) L'efficacité de pulvérisation du gaz de pulvérisation réactif est à l'origine inférieure à l'efficacité de pulvérisation du gaz inerte, de sorte que le taux de pulvérisation global diminue après l'augmentation de la proportion de gaz réactif.

5. Solutions pour l'empoisonnement de la cible
(1) Adopter une alimentation électrique à moyenne fréquence ou une alimentation électrique à radiofréquence.
(2) Adopter la commande en boucle fermée de l'arrivée du gaz de réaction.
(3) Adopter des cibles jumelles
(4) Contrôler le changement de mode de revêtement : Avant le revêtement, la courbe d'effet d'hystérésis de l'empoisonnement de la cible est collectée afin que le débit d'air d'entrée soit contrôlé à l'avant de la production de l'empoisonnement de la cible pour garantir que le processus est toujours dans le mode avant que le taux de dépôt ne chute brutalement.

–Cet article est publié par Guangdong Zhenhua Technology, un fabricant d'équipements de revêtement sous vide.