Quali sono i fattori che influenzano l'avvelenamento del bersaglio nella deposizione a sputtering magnetron?

1. Formazione di composti metallici sulla superficie bersaglio
Dove si forma il composto durante il processo di deposizione di un composto da una superficie metallica bersaglio mediante sputtering reattivo? Poiché la reazione chimica tra le particelle di gas reattivo e gli atomi della superficie bersaglio produce atomi di composto, ed è solitamente esotermica, il calore di reazione deve poter essere dissipato, altrimenti la reazione chimica non può proseguire. In condizioni di vuoto, il trasferimento di calore tra i gas non è possibile, quindi la reazione chimica deve avvenire su una superficie solida. Lo sputtering reattivo genera composti su superfici bersaglio, superfici del substrato e altre superfici strutturali. L'obiettivo è generare composti sulla superficie del substrato, mentre la generazione di composti su altre superfici strutturali rappresenta uno spreco di risorse; infine, la generazione di composti sulla superficie bersaglio, inizialmente come fonte di atomi di composto, diventa un ostacolo alla fornitura continua di ulteriori atomi di composto.

2. I fattori che influenzano l'avvelenamento del bersaglio
Il fattore principale che influenza l'avvelenamento del bersaglio è il rapporto tra gas di reazione e gas di sputtering; un eccesso di gas di reazione porta all'avvelenamento del bersaglio. Il processo di sputtering reattivo viene eseguito sulla superficie del bersaglio, dove l'area del canale di sputtering appare ricoperta dal composto di reazione oppure il composto di reazione viene rimosso e la superficie metallica viene nuovamente esposta. Se la velocità di generazione del composto è maggiore della velocità di rimozione del composto, l'area di copertura del composto aumenta. A una certa potenza, la quantità di gas di reazione coinvolta nella generazione del composto aumenta e la velocità di generazione del composto aumenta. Se la quantità di gas di reazione aumenta eccessivamente, l'area di copertura del composto aumenta. E se la portata del gas di reazione non può essere regolata in tempo, la velocità di aumento dell'area di copertura del composto non viene soppressa e il canale di sputtering verrà ulteriormente ricoperto dal composto; quando il bersaglio di sputtering è completamente ricoperto dal composto, il bersaglio è completamente avvelenato.

3. Fenomeno dell'avvelenamento del bersaglio
(1) Accumulo di ioni positivi: quando il bersaglio viene avvelenato, si forma uno strato di pellicola isolante sulla superficie del bersaglio; gli ioni positivi raggiungono la superficie del bersaglio catodico a causa del blocco dello strato isolante. Non entrano direttamente nella superficie del bersaglio catodico, ma si accumulano sulla superficie del bersaglio, generando facilmente un campo freddo che provoca una scarica ad arco, impedendo così la deposizione di materiale per sputtering sul catodo.
(2) scomparsa dell'anodo: quando il bersaglio viene avvelenato, anche la parete della camera a vuoto messa a terra deposita una pellicola isolante, gli elettroni che raggiungono l'anodo non possono entrare nell'anodo, formando il fenomeno della scomparsa dell'anodo.

4. Spiegazione fisica dell'avvelenamento del bersaglio
(1) In generale, il coefficiente di emissione di elettroni secondari dei composti metallici è superiore a quello dei metalli. Dopo l'avvelenamento del bersaglio, la superficie del bersaglio è costituita interamente da composti metallici e, dopo essere stata bombardata da ioni, il numero di elettroni secondari rilasciati aumenta, migliorando la conduttività dello spazio e riducendo l'impedenza del plasma, con conseguente riduzione della tensione di sputtering. Ciò riduce la velocità di sputtering. Generalmente la tensione di sputtering dello sputtering a magnetron è compresa tra 400V e 600V e, quando si verifica l'avvelenamento del bersaglio, la tensione di sputtering si riduce significativamente.
(2) Il tasso di sputtering del bersaglio metallico e del bersaglio composto è originariamente diverso, in generale il coefficiente di sputtering del metallo è superiore al coefficiente di sputtering del composto, quindi il tasso di sputtering è basso dopo l'avvelenamento del bersaglio.
(3) L'efficienza di sputtering del gas di sputtering reattivo è inizialmente inferiore all'efficienza di sputtering del gas inerte, quindi il tasso di sputtering complessivo diminuisce dopo l'aumento della proporzione di gas reattivo.

5. Soluzioni per l'avvelenamento del bersaglio
(1) Adottare un alimentatore a media frequenza o un alimentatore a radiofrequenza.
(2) Adottare il controllo a circuito chiuso dell'afflusso del gas di reazione.
(3) Adottare obiettivi gemelli
(4) Controllo del cambiamento della modalità di rivestimento: prima del rivestimento, viene raccolta la curva dell'effetto di isteresi dell'avvelenamento del bersaglio in modo che il flusso d'aria in ingresso sia controllato nella parte anteriore della produzione dell'avvelenamento del bersaglio per garantire che il processo sia sempre nella modalità prima che la velocità di deposizione diminuisca bruscamente.

–Questo articolo è pubblicato da Guangdong Zhenhua Technology, un produttore di apparecchiature per la deposizione sottovuoto.