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

1. ターゲット表面における金属化合物の形成
反応性スパッタリングプロセスによって金属ターゲット表面から化合物を形成する過程で、化合物はどこに形成されるのでしょうか？反応性ガス粒子とターゲット表面原子間の化学反応により化合物原子が生成されますが、これは通常発熱反応であるため、反応熱を外に伝導する手段が必要です。そうでなければ化学反応を継続できません。真空状態ではガス間の熱伝達が不可能であるため、化学反応は固体表面で起こらなければなりません。反応性スパッタリングは、ターゲット表面、基板表面、およびその他の構造表面に化合物を生成します。基板表面に化合物を生成することが目的であり、他の構造表面に化合物を生成することは資源の無駄であり、ターゲット表面での化合物生成は化合物原子の発生源として始まり、より多くの化合物原子を継続的に供給することに対する障壁となります。

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につながります。反応性スパッタリングプロセスは、ターゲット表面でスパッタリングチャネル領域が反応化合物で覆われているか、反応化合物が剥離し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速い場合、化合物の被覆面積が増加します。特定の電力では、化合物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。反応ガスの量が過度に増加すると、化合物の被覆面積が増加します。そして、反応ガスの流量を適時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化合物でさらに覆われ、スパッタリングターゲットが化合物で完全に覆われると、ターゲットは完全に被毒します。

3、ターゲット中毒現象
（1）陽イオン蓄積：ターゲットが被毒すると、ターゲット表面に絶縁膜が形成され、絶縁層の閉塞により陽イオンが陰極ターゲット表面に到達します。陽イオンは陰極ターゲット表面に直接侵入するのではなく、ターゲット表面に蓄積されます。これにより、冷電場が発生しやすくなり、アーク放電（アーク放電）が発生し、陰極スパッタリングが継続できなくなります。
（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の壁にも絶縁膜が堆積し、陽極に到達した電子が陽極に入ることができなくなり、陽極消失現象が発生する。

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、ターゲット表面はすべて金属化合物となり、イオンの衝突により放出される二次電子数が増加し、空間導電性が向上し、プラズマインピーダンスが低下するため、スパッタリング電圧が低下し、スパッタリング速度が低下する。一般に、マグネトロンスパッタリングのスパッタリング電圧は400V～600Vであるが、ターゲット被毒が発生すると、スパッタリング電圧が大幅に低下する。
（２）金属ターゲットと化合物ターゲットは元々スパッタリング率が異なります。一般的に金属のスパッタリング係数は化合物のスパッタリング係数よりも高いので、ターゲット被毒後はスパッタリング率が低くなります。
（３）反応性スパッタリングガスのスパッタリング効率はもともと不活性ガスのスパッタリング効率より低いので、反応性ガスの割合が増加すると総合的なスパッタリング率は低下する。

5. 標的中毒に対する解決策
（１）中周波電源または無線周波電源を採用する。
（２）反応ガス流入量の閉ループ制御を採用する。
（３）二つの目標を採用する
（4）コーティングモードの変更を制御する：コーティング前に、ターゲット中毒のヒステリシス効果曲線を収集し、ターゲット中毒を生成する前で入口空気流を制御して、堆積速度が急激に低下する前にプロセスが常にモードにあることを保証します。

–この記事は、真空コーティング装置メーカーであるGuangdong Zhenhua Technologyによって公開されています。