마그네트론 스퍼터링에서 타겟 오염에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?

1. 표면에서의 금속 화합물 형성
반응성 스퍼터링 공정을 통해 금속 타겟 표면에서 화합물을 형성하는 과정에서 화합물은 어디에서 생성될까요? 반응성 기체 입자와 타겟 표면 원자 사이의 화학 반응은 일반적으로 발열 반응이므로, 반응열이 외부로 전달되어야만 화학 반응이 지속될 수 있습니다. 진공 상태에서는 기체 간 열 전달이 불가능하기 때문에 화학 반응은 고체 표면에서 일어나야 합니다. 반응성 스퍼터링은 타겟 표면, 기판 표면 및 기타 구조적 표면에 화합물을 생성합니다. 기판 표면에 화합물을 생성하는 것이 목표이며, 다른 구조적 표면에 화합물을 생성하는 것은 자원 낭비입니다. 또한 타겟 표면에 화합물을 생성하는 것은 화합물 원자의 공급원이 되지만, 더 많은 화합물 원자를 지속적으로 공급하는 데 장애물이 될 수 있습니다.

2. 표적 중독의 영향 요인
타겟 오염에 영향을 미치는 주요 요인은 반응 가스와 스퍼터링 가스의 비율입니다. 반응 가스가 과다하면 타겟이 오염됩니다. 반응성 스퍼터링 공정에서 타겟 표면의 스퍼터링 채널 영역이 반응 화합물로 덮이거나 반응 화합물이 탈락되어 금속 표면이 다시 노출됩니다. 화합물 생성 속도가 화합물 탈락 속도보다 크면 화합물 피복 면적이 증가합니다. 특정 전력에서 화합물 생성에 관여하는 반응 가스의 양이 증가하고 화합물 생성 속도도 증가합니다. 반응 가스의 양이 과도하게 증가하면 화합물 피복 면적이 증가합니다. 반응 가스 유량을 적시에 조절하지 못하면 화합물 피복 면적 증가 속도가 억제되지 않고 스퍼터링 채널이 화합물로 더욱 덮이게 되며, 스퍼터링 타겟이 화합물로 완전히 덮이면 타겟이 완전히 오염됩니다.

3. 표적 중독 현상
(1) 양이온 축적: 타겟 중독 시 타겟 표면에 절연막이 형성되고, 절연막의 차단으로 인해 양이온이 음극 타겟 표면에 도달합니다. 음극 타겟 표면으로 직접 들어가지 않고 타겟 표면에 축적되어 냉전계 아크 방전을 쉽게 발생시켜 음극 스퍼터링이 계속되지 못하게 합니다.
(2) 양극 소멸: 타겟 중독 시 접지된 진공 챔버 벽에도 절연막이 형성되어 양극 전자가 양극으로 들어갈 수 없게 되어 양극 소멸 현상이 발생합니다.

4. 표적 중독에 대한 물리적 설명
(1) 일반적으로 금속 화합물의 이차 전자 방출 계수는 금속보다 높습니다. 타겟 중독 후 타겟 표면은 모두 금속 화합물이 되고, 이온 충격 후 방출되는 이차 전자의 수가 증가하여 공간 전도도가 향상되고 플라즈마 임피던스가 감소하여 스퍼터링 전압이 낮아집니다. 이로 인해 스퍼터링 속도가 감소합니다. 일반적으로 마그네트론 스퍼터링의 스퍼터링 전압은 400V~600V 사이이며, 타겟 중독이 발생하면 스퍼터링 전압이 크게 감소합니다.
(2) 금속 타겟과 화합물 타겟의 원래 스퍼터링 속도는 다르며 일반적으로 금속의 스퍼터링 계수가 화합물의 스퍼터링 계수보다 높으므로 타겟 중독 후 스퍼터링 속도가 낮습니다.
(3) 반응성 스퍼터링 가스의 스퍼터링 효율은 원래 불활성 가스의 스퍼터링 효율보다 낮기 때문에 반응성 가스의 비율이 증가하면 종합 스퍼터링 속도가 감소합니다.

5. 표적 중독에 대한 해결책
(1) 중주파 전원 공급 장치 또는 무선 주파수 전원 공급 장치를 채택합니다.
(2) 반응 가스 유입의 폐쇄 루프 제어를 채택합니다.
(3) 두 가지 목표를 채택합니다
(4) 코팅 모드 변경 제어: 코팅 전에 타겟 중독의 히스테리시스 효과 곡선을 수집하여 타겟 중독 발생 전의 유입 공기 흐름을 제어하여 증착 속도가 급격히 떨어지기 전의 모드에 항상 있도록 합니다.

이 기사는 진공 코팅 장비 제조업체인 광둥전화테크놀로지에서 발행했습니다.