1, 타겟 표면에 금속화합물 형성
반응성 스퍼터링 공정을 통해 금속 타겟 표면에서 화합물을 형성하는 과정에서 화합물은 어디에서 생성됩니까? 반응성 가스 입자와 타겟 표면 원자 사이의 화학 반응은 일반적으로 발열성인 화합물 원자를 생성하므로, 반응열을 외부로 배출할 방법이 있어야 합니다. 그렇지 않으면 화학 반응이 계속될 수 없습니다. 진공 상태에서는 기체 간 열 전달이 불가능하므로 화학 반응은 고체 표면에서 일어나야 합니다. 반응성 스퍼터링은 타겟 표면, 기판 표면 및 기타 구조 표면에 화합물을 생성합니다. 기판 표면에 화합물을 생성하는 것이 목표이며, 다른 구조 표면에 화합물을 생성하는 것은 자원 낭비이며, 타겟 표면에 화합물을 생성하는 것은 화합물 원자의 공급원으로 시작하여 더 많은 화합물 원자를 지속적으로 공급하는 데 장애가 됩니다.
2. 표적 중독의 영향 요인
타겟 피독에 영향을 미치는 주요 요인은 반응 가스와 스퍼터링 가스의 비율이며, 반응 가스가 너무 많으면 타겟 피독이 발생합니다. 반응성 스퍼터링 공정은 타겟 표면에서 수행되며, 스퍼터링 채널 영역은 반응 화합물로 덮여 있거나 반응 화합물이 제거되어 금속 표면이 다시 노출됩니다. 화합물 생성 속도가 화합물 제거 속도보다 빠르면 화합물 피복 면적이 증가합니다. 특정 전력에서 화합물 생성에 관여하는 반응 가스의 양이 증가하고 화합물 생성 속도가 증가합니다. 반응 가스의 양이 지나치게 증가하면 화합물 피복 면적이 증가합니다. 그리고 반응 가스 유량을 제때 조절할 수 없으면 화합물 피복 면적 증가 속도가 억제되지 않고 스퍼터링 채널이 화합물로 더 덮여 스퍼터링 타겟이 화합물로 완전히 덮여 타겟이 완전히 피독됩니다.
3, 타겟 중독 현상
(1) 양이온 축적: 타겟이 피독되면 타겟 표면에 절연막이 형성되고, 절연막이 막혀 양이온이 음극 타겟 표면에 도달합니다. 음극 타겟 표면에 직접 침투하지 않고 타겟 표면에 축적되어 아크 방전(아크)을 유발하기 쉬운 저온 자기장을 생성하여 음극 스퍼터링이 진행되지 않습니다.
(2) 양극 소실: 목표물이 독살될 때, 접지된 진공 챔버 벽에도 절연막이 증착되어 양극에 도달한 전자가 양극으로 들어갈 수 없어 양극 소실 현상이 발생합니다.
4. 표적 중독의 물리적 설명
(1) 일반적으로 금속 화합물의 2차 전자 방출 계수는 금속보다 높습니다. 타겟 피독 후, 타겟 표면은 모두 금속 화합물로 되어 이온의 충격을 받으면 방출되는 2차 전자의 수가 증가하여 공간 전도도가 향상되고 플라즈마 임피던스가 감소하여 스퍼터링 전압이 낮아집니다. 이는 스퍼터링 속도를 감소시킵니다. 일반적으로 마그네트론 스퍼터링의 스퍼터링 전압은 400V~600V 사이이며, 타겟 피독이 발생하면 스퍼터링 전압이 크게 낮아집니다.
(2) 금속타겟과 화합물타겟은 원래 스퍼터링 속도가 다르며, 일반적으로 금속의 스퍼터링 계수가 화합물의 스퍼터링 계수보다 높기 때문에 타겟 피독 후 스퍼터링 속도가 낮아진다.
(3) 반응성 스퍼터링가스의 스퍼터링 효율은 원래 불활성가스의 스퍼터링 효율보다 낮기 때문에 반응성가스 비율이 증가하면 종합 스퍼터링 속도가 감소한다.
5. 표적 중독에 대한 해결책
(1) 중주파 전원공급장치 또는 고주파 전원공급장치를 채택한다.
(2) 반응가스 유입의 폐쇄루프 제어를 채택합니다.
(3) 트윈 타겟 채택
(4) 코팅모드 변화 제어 : 코팅 전 타깃 중독의 히스테리시스 효과곡선을 수집하여 타깃 중독 발생 전단에서 유입공기 흐름을 제어하여 증착속도가 급격히 떨어지기 전의 모드로 공정이 항상 유지되도록 한다.
–본 기사는 진공코팅장비 제조업체인 광둥진화테크놀로지에서 발행한 기사입니다.
게시 시간: 2022년 11월 7일