Какие факторы влияют на отравление мишени при магнетронном распылении?

1. Образование металлических соединений на поверхности мишени
Где образуется соединение в процессе формирования соединения из металлической целевой поверхности с помощью процесса реактивного распыления? Поскольку химическая реакция между частицами реактивного газа и атомами целевой поверхности производит атомы соединения, что обычно является экзотермическим, тепло реакции должно иметь способ вывода, в противном случае химическая реакция не может продолжаться. В условиях вакуума передача тепла между газами невозможна, поэтому химическая реакция должна происходить на твердой поверхности. Реакционное распыление генерирует соединения на целевых поверхностях, поверхностях подложки и других структурных поверхностях. Создание соединений на поверхности подложки является целью, создание соединений на других структурных поверхностях является пустой тратой ресурсов, а создание соединений на целевой поверхности начинается как источник атомов соединения и становится барьером для непрерывного обеспечения большего количества атомов соединения.

2. Факторы воздействия отравления цели
Основным фактором, влияющим на отравление мишени, является соотношение реакционного газа и распыляющего газа, слишком много реакционного газа приведет к отравлению мишени. Процесс реактивного распыления осуществляется в области распылительного канала поверхности мишени, которая, по-видимому, покрыта реакционным соединением, или реакционное соединение снимается и повторно обнажает металлическую поверхность. Если скорость образования соединения больше скорости снятия соединения, площадь покрытия соединением увеличивается. При определенной мощности количество реакционного газа, участвующего в образовании соединения, увеличивается, и скорость образования соединения увеличивается. Если количество реакционного газа чрезмерно увеличивается, площадь покрытия соединением увеличивается. И если скорость потока реакционного газа не может быть отрегулирована вовремя, скорость увеличения площади покрытия соединением не подавляется, и канал распыления будет дополнительно покрыт соединением, когда распыляющая мишень полностью покрыта соединением, мишень полностью отравлена.

3. Явление отравления мишени
(1) накопление положительных ионов: когда мишень отравлена, на поверхности мишени образуется слой изолирующей пленки, положительные ионы достигают поверхности катода мишени из-за блокировки изолирующего слоя. Непосредственно не попадают на поверхность катода мишени, а накапливаются на поверхности мишени, легко производят холодное поле для дугового разряда — дуги, так что катодное распыление не может продолжаться.
(2) исчезновение анода: когда мишень отравлена, заземленная стенка вакуумной камеры также осаждается изолирующей пленкой, достигая анода, электроны не могут попасть на анод, образуя явление исчезновения анода.

4. Физическое объяснение отравления цели
(1) В целом коэффициент вторичной электронной эмиссии металлических соединений выше, чем у металлов. После отравления мишени поверхность мишени полностью состоит из металлических соединений, и после бомбардировки ионами число высвобождаемых вторичных электронов увеличивается, что улучшает проводимость пространства и снижает сопротивление плазмы, что приводит к снижению напряжения распыления. Это снижает скорость распыления. Обычно напряжение распыления при магнетронном распылении составляет от 400 В до 600 В, а когда происходит отравление мишени, напряжение распыления значительно снижается.
(2) Первоначально скорость распыления металлической и составной мишеней различна, в целом коэффициент распыления металла выше, чем коэффициент распыления состава, поэтому после отравления мишени скорость распыления низкая.
(3) Эффективность распыления реактивного распыляющего газа изначально ниже эффективности распыления инертного газа, поэтому общая скорость распыления уменьшается после увеличения доли реактивного газа.

5. Решения для отравления цели
(1) Используйте источник питания средней частоты или радиочастотный источник питания.
(2) Принять замкнутый контур управления притоком реакционного газа.
(3) Примите двойные цели
(4) Управление изменением режима нанесения покрытия: Перед нанесением покрытия собирается кривая эффекта гистерезиса отравления мишени, чтобы поток входящего воздуха контролировался на передней части процесса отравления мишени, гарантируя, что процесс всегда находится в режиме до того, как скорость осаждения резко упадет.

–Данная статья опубликована компанией Guangdong Zhenhua Technology, производителем оборудования для вакуумного нанесения покрытий.