Những yếu tố nào ảnh hưởng đến hiện tượng nhiễm độc vật liệu đích trong quá trình lắng đọng phún xạ magnetron?

1. Sự hình thành các hợp chất kim loại trên bề mặt mục tiêu
Trong quá trình tạo hợp chất từ ​​bề mặt mục tiêu kim loại bằng phương pháp phún xạ phản ứng, hợp chất được hình thành ở đâu? Vì phản ứng hóa học giữa các hạt khí phản ứng và các nguyên tử trên bề mặt mục tiêu tạo ra các nguyên tử hợp chất, thường là phản ứng tỏa nhiệt, nên nhiệt lượng tỏa ra cần phải có đường thoát ra ngoài, nếu không phản ứng hóa học không thể tiếp tục. Trong điều kiện chân không, sự truyền nhiệt giữa các chất khí là không thể, do đó phản ứng hóa học phải diễn ra trên bề mặt rắn. Phương pháp phún xạ phản ứng tạo ra các hợp chất trên bề mặt mục tiêu, bề mặt chất nền và các bề mặt cấu trúc khác. Việc tạo ra các hợp chất trên bề mặt chất nền là mục tiêu, việc tạo ra các hợp chất trên các bề mặt cấu trúc khác là lãng phí tài nguyên, và việc tạo ra các hợp chất trên bề mặt mục tiêu ban đầu là nguồn cung cấp các nguyên tử hợp chất nhưng lại trở thành rào cản cho việc liên tục cung cấp thêm các nguyên tử hợp chất.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự nhiễm độc mục tiêu
Yếu tố chính ảnh hưởng đến hiện tượng nhiễm độc mục tiêu là tỷ lệ giữa khí phản ứng và khí bắn phá; quá nhiều khí phản ứng sẽ dẫn đến nhiễm độc mục tiêu. Quá trình bắn phá phản ứng được thực hiện trên bề mặt mục tiêu, vùng kênh bắn phá dường như bị bao phủ bởi hợp chất phản ứng hoặc hợp chất phản ứng bị loại bỏ và bề mặt kim loại lại bị lộ ra. Nếu tốc độ tạo hợp chất lớn hơn tốc độ loại bỏ hợp chất, diện tích bao phủ hợp chất sẽ tăng lên. Ở một công suất nhất định, lượng khí phản ứng tham gia vào quá trình tạo hợp chất tăng lên và tốc độ tạo hợp chất cũng tăng lên. Nếu lượng khí phản ứng tăng lên quá mức, diện tích bao phủ hợp chất sẽ tăng lên. Và nếu tốc độ dòng khí phản ứng không được điều chỉnh kịp thời, tốc độ tăng diện tích bao phủ hợp chất sẽ không bị ngăn chặn, và kênh bắn phá sẽ bị bao phủ nhiều hơn bởi hợp chất; khi mục tiêu bắn phá bị bao phủ hoàn toàn bởi hợp chất, mục tiêu sẽ bị nhiễm độc hoàn toàn.

3. Hiện tượng nhiễm độc mục tiêu
(1) Sự tích tụ ion dương: khi mục tiêu bị nhiễm độc, một lớp màng cách điện sẽ được hình thành trên bề mặt mục tiêu, các ion dương tiếp cận bề mặt mục tiêu catốt do bị lớp cách điện chặn lại. Chúng không trực tiếp đi vào bề mặt mục tiêu catốt mà tích tụ trên bề mặt mục tiêu, dễ tạo ra trường lạnh gây phóng điện hồ quang — phóng điện hồ quang, khiến cho quá trình bắn phá catốt không thể tiếp tục.
(2) Sự biến mất của cực dương: khi mục tiêu bị nhiễm độc, thành buồng chân không nối đất cũng lắng đọng lớp màng cách điện, các electron tới cực dương không thể đi vào cực dương, hình thành hiện tượng biến mất của cực dương.

4. Giải thích vật lý về hiện tượng nhiễm độc mục tiêu
(1) Nói chung, hệ số phát xạ electron thứ cấp của các hợp chất kim loại cao hơn so với kim loại. Sau khi nhiễm độc mục tiêu, bề mặt của mục tiêu toàn là các hợp chất kim loại, và sau khi bị bắn phá bởi các ion, số lượng electron thứ cấp được giải phóng tăng lên, điều này cải thiện độ dẫn điện của không gian và giảm trở kháng plasma, dẫn đến điện áp bắn phá thấp hơn. Điều này làm giảm tốc độ bắn phá. Nói chung, điện áp bắn phá của phương pháp bắn phá magnetron nằm trong khoảng 400V-600V, và khi xảy ra hiện tượng nhiễm độc mục tiêu, điện áp bắn phá giảm đáng kể.
(2) Tốc độ bắn phá ban đầu của mục tiêu kim loại và mục tiêu hợp chất khác nhau, nói chung hệ số bắn phá của kim loại cao hơn hệ số bắn phá của hợp chất, do đó tốc độ bắn phá thấp sau khi mục tiêu bị nhiễm độc.
(3) Hiệu suất bắn phá của khí bắn phá phản ứng ban đầu thấp hơn hiệu suất bắn phá của khí trơ, do đó tốc độ bắn phá tổng thể giảm sau khi tỷ lệ khí phản ứng tăng lên.

5. Giải pháp cho việc gây độc mục tiêu
(1) Sử dụng nguồn điện tần số trung bình hoặc nguồn điện tần số vô tuyến.
(2) Áp dụng điều khiển vòng kín dòng khí phản ứng đi vào.
(3) Áp dụng mục tiêu kép
(4) Kiểm soát sự thay đổi chế độ phủ: Trước khi phủ, đường cong hiệu ứng trễ của nhiễm độc mục tiêu được thu thập để kiểm soát lưu lượng không khí đầu vào ở phía trước của quá trình tạo ra nhiễm độc mục tiêu nhằm đảm bảo rằng quá trình luôn ở chế độ trước khi tốc độ lắng đọng giảm mạnh.

–Bài viết này được đăng tải bởi Công ty TNHH Công nghệ Zhenhua Quảng Đông, một nhà sản xuất thiết bị phủ chân không.