1. Formação de compostos metálicos na superfície alvo
Onde o composto é formado no processo de deposição de um composto a partir da superfície de um alvo metálico por pulverização catódica reativa? Como a reação química entre as partículas do gás reativo e os átomos da superfície do alvo produz átomos do composto, sendo geralmente exotérmica, o calor da reação precisa de uma forma de dissipação, caso contrário a reação química não pode continuar. Em condições de vácuo, a transferência de calor entre gases não é possível, portanto a reação química deve ocorrer em uma superfície sólida. A pulverização catódica reativa gera compostos nas superfícies do alvo, nas superfícies do substrato e em outras superfícies estruturais. Gerar compostos na superfície do substrato é o objetivo; gerar compostos em outras superfícies estruturais representa um desperdício de recursos, e gerar compostos na superfície do alvo, inicialmente como uma fonte de átomos do composto, torna-se uma barreira para o fornecimento contínuo de mais átomos do composto.
2. Os fatores de impacto do envenenamento do alvo
O principal fator que afeta o envenenamento do alvo é a proporção entre o gás de reação e o gás de pulverização catódica; um excesso de gás de reação leva ao envenenamento do alvo. O processo de pulverização catódica reativa ocorre quando a área do canal de pulverização na superfície do alvo é coberta pelo composto de reação, ou o composto de reação é removido, expondo novamente a superfície metálica. Se a taxa de geração do composto for maior que a taxa de remoção, a área de cobertura do composto aumenta. A partir de uma determinada potência, a quantidade de gás de reação envolvida na geração do composto aumenta, assim como a taxa de geração. Se a quantidade de gás de reação aumentar excessivamente, a área de cobertura do composto também aumenta. E se a vazão do gás de reação não for ajustada a tempo, a taxa de aumento da área de cobertura do composto não será suprimida, e o canal de pulverização será ainda mais coberto pelo composto. Quando o alvo de pulverização estiver completamente coberto pelo composto, o alvo estará totalmente envenenado.
3. Fenômeno de envenenamento do alvo
(1) Acumulação de íons positivos: quando o alvo é envenenado, uma camada de filme isolante se forma na superfície do alvo. Os íons positivos, ao atingirem a superfície do cátodo devido ao bloqueio dessa camada isolante, não penetram diretamente na superfície do cátodo, mas se acumulam nela, facilitando a geração de descarga de arco em campo frio — a formação de arco elétrico —, o que impede a continuidade da pulverização catódica.
(2) desaparecimento do ânodo: quando o alvo é envenenado, a parede da câmara de vácuo aterrada também recebe uma película isolante, impedindo que os elétrons cheguem ao ânodo, formando o fenômeno de desaparecimento do ânodo.
4. Explicação física do envenenamento do alvo
(1) Em geral, o coeficiente de emissão de elétrons secundários de compostos metálicos é maior do que o de metais puros. Após o envenenamento do alvo, a superfície do alvo fica completamente coberta por compostos metálicos e, após ser bombardeada por íons, o número de elétrons secundários liberados aumenta, o que melhora a condutividade do espaço e reduz a impedância do plasma, levando a uma menor tensão de pulverização catódica. Isso reduz a taxa de pulverização. Geralmente, a tensão de pulverização catódica por magnetron está entre 400 V e 600 V, e quando ocorre o envenenamento do alvo, a tensão de pulverização é significativamente reduzida.
(2) A taxa de pulverização original do alvo metálico e do alvo composto é diferente, em geral o coeficiente de pulverização do metal é maior do que o coeficiente de pulverização do composto, portanto a taxa de pulverização é baixa após o envenenamento do alvo.
(3) A eficiência de pulverização do gás de pulverização reativo é originalmente menor do que a eficiência de pulverização do gás inerte, portanto a taxa de pulverização geral diminui após o aumento da proporção de gás reativo.
5. Soluções para envenenamento direcionado
(1) Adote uma fonte de alimentação de média frequência ou uma fonte de alimentação de radiofrequência.
(2) Adotar o controle de circuito fechado do fluxo de gás de reação.
(3) Adotar metas gêmeas
(4) Controlar a mudança do modo de revestimento: Antes do revestimento, a curva do efeito de histerese do envenenamento do alvo é coletada para que o fluxo de ar de entrada seja controlado na frente da produção do envenenamento do alvo para garantir que o processo esteja sempre no modo antes da taxa de deposição cair acentuadamente.
–Este artigo foi publicado pela Guangdong Zhenhua Technology, fabricante de equipamentos de revestimento a vácuo.
Data da publicação: 07/11/2022