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 поверхности мишени методом реактивного распыления? Поскольку химическая реакция между частицами реактивного газа и атомами поверхности мишени приводит к образованию атомов соединения, которая обычно является экзотермической, теплота реакции должна иметь способ отвода, иначе химическая реакция не может продолжаться. В условиях вакуума теплопередача между газами невозможна, поэтому химическая реакция должна происходить на твердой поверхности. Реакционное распыление генерирует соединения на поверхностях мишени, подложки и других структурных поверхностях. Генерация соединений на поверхности подложки является целью, генерация соединений на других структурных поверхностях — это пустая трата ресурсов, а генерация соединений на поверхности мишени начинается как источник атомов соединения и становится препятствием для непрерывного получения новых атомов соединения.

2. Факторы, влияющие на отравление цели.
Главным фактором, влияющим на отравление мишени, является соотношение реакционного газа и распыляющего газа; слишком большое количество реакционного газа приводит к отравлению мишени. Процесс реактивного распыления происходит на поверхности мишени, где область канала распыления покрывается реакционным соединением, или же реакционное соединение удаляется, и поверхность металла вновь обнажается. Если скорость образования соединения превышает скорость его удаления, площадь покрытия соединения увеличивается. При определенной мощности количество реакционного газа, участвующего в образовании соединения, увеличивается, и скорость образования соединения возрастает. Если количество реакционного газа увеличивается чрезмерно, площадь покрытия соединения увеличивается. Если скорость потока реакционного газа не регулируется вовремя, скорость увеличения площади покрытия соединения не подавляется, и канал распыления будет дополнительно покрываться соединением. Когда распыляемая мишень полностью покрывается соединением, мишень полностью отравляется.

3. Феномен отравления цели.
(1) Накопление положительных ионов: при отравлении мишени на поверхности мишени образуется слой изолирующей пленки, положительные ионы достигают катодной поверхности мишени из-за блокировки этим слоем изолирующей пленки. Они не попадают непосредственно на катодную поверхность мишени, а накапливаются на ней, легко создавая холодное поле для дугового разряда — дуги, из-за чего катодное распыление не может продолжаться.
(2) Исчезновение анода: при отравлении мишени на стенке заземленной вакуумной камеры также образуется изолирующая пленка, благодаря чему электроны, достигающие анода, не могут попасть на него, что приводит к явлению 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 количество 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 до 600 В, а при отравлении мишени напряжение распыления значительно снижается.
(2) Начальная скорость распыления металлической и составной мишени различна, как правило, коэффициент распыления металла выше, чем коэффициент распыления составной мишени, поэтому скорость распыления после отравления мишени низкая.
(3) Эффективность распыления реактивного газа изначально ниже, чем эффективность распыления инертного газа, поэтому общая скорость распыления снижается по мере увеличения доли реактивного газа.

5. Решения для отравления цели.
(1) Использовать источник питания средней частоты или источник питания радиочастотного диапазона.
(2) Применить замкнутый контур управления потоком реакционного газа.
(3) Принять двойные цели
(4) Контроль изменения режима нанесения покрытия: Перед нанесением покрытия собирается кривая эффекта гистерезиса отравления мишени, чтобы контролировать поток воздуха на входе в область отравления мишени и обеспечить, чтобы процесс всегда находился в режиме, предшествующем резкому падению скорости осаждения.

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