Qual è l'avvelenamento da target nello sputtering di magnetron? Quali sono i fattori generali che influenzano?

Qual è l'avvelenamento da bersaglio nello sputtering di magnetron? Quali sono i fattori generali che influenzano?

Primo: la formazione di composti di metalli di superficie bersaglio.

Dov'è il composto formato dal bersaglio metallico attraverso lo sputtering reattivo? Quando particelle di gas reattivo si scontrano con atomi bersaglio per produrre reazioni chimiche per formare atomi composti, che di solito sono reazioni esotermiche, il calore di formazione della reazione deve avere un modo di condurre, altrimenti la reazione chimica non può continuare. La conduzione del calore tra i gas è impossibile in condizioni di vuoto, quindi le reazioni chimiche devono avvenire su una superficie solida. I prodotti di sputtering reattivi vengono eseguiti sulla superficie target, sulla superficie del substrato e su altre superfici strutturali. La generazione di composti sulla superficie del substrato è il nostro obiettivo. La generazione di composti su altre superfici strutturali è uno spreco di risorse. La generazione di composti sulla superficie bersaglio è inizialmente una fonte di atomi composti, ma in seguito diventa un ostacolo alla fornitura continua di più atomi composti.

In secondo luogo, i fattori che influenzano l'avvelenamento da bersaglio

L'avvelenamento target è principalmente influenzato dalla percentuale di gas reattivo e gas sputtering. Nel processo di sputtering reattivo, l'area del canale di sputtering sulla superficie target viene coperta da prodotti reattivi o i prodotti reattivi vengono strippati e la superficie metallica viene nuovamente esposta. Se la velocità di formazione del composto è maggiore della velocità con cui il composto viene rimosso, l'area di copertura del composto aumenta. Nel caso di una certa potenza, la quantità di gas reattivi coinvolti nella formazione del composto aumenta e aumenta la velocità di formazione del composto. Se la quantità di gas reattivo aumenta eccessivamente e l'area di copertura del composto aumenta, se il flusso di gas reattivo non può essere regolato tempestivamente, la velocità di aumento dell'area di copertura del composto non sarà inibita e il canale di sputtering sarà ulteriormente coperto dal composto . Quando il bersaglio sputtering è completamente coperto dal composto, il bersaglio sarà completamente avvelenato.

Terzo: fenomeno di avvelenamento da bersaglio

(1) accumulo di ioni positivi: quando il bersaglio è avvelenato, sulla superficie del bersaglio si forma un film isolante. Quando gli ioni positivi raggiungono la superficie target del catodo, non possono entrare direttamente nella superficie target del catodo a causa della barriera dello strato isolante. Invece, essi sono depositati sulla superficie bersaglio, che è probabile che produca scarica ad arco --- arco che colpisce nel campo freddo, rendendo il catodo sputtering incapace di procedere. (2) scomparsa anodica: quando il bersaglio è avvelenato, il film isolante viene depositato sulla parete della camera a vuoto del terreno, e gli elettroni che raggiungono l'anodo non possono entrare nell'anodo, formando fenomeni di scomparsa anodica.

Quarto: spiegazione fisica dell'avvelenamento da bersaglio

(1) in generale, il coefficiente di emissione dell'elettrone secondario dei composti metallici è superiore a quello del metallo. Dopo avvelenamento da bersaglio, la superficie del materiale bersaglio è costituita da tutti i composti metallici. Dopo essere stato bombardato da ioni, il numero di elettroni secondari rilasciati aumenta, il che migliora la permeabilità dello spazio, riduce la resistenza del plasma e porta alla diminuzione della tensione di sputtering. La velocità di sputtering è ridotta. Generalmente, la tensione di sputtering dello sputtering del magnetron è compresa tra 400 V e 600 V. Quando si verifica un avvelenamento da bersaglio, la tensione di sputtering sarà significativamente ridotta. (2) la velocità di polverizzazione del bersaglio di metallo è diversa da quella del bersaglio composto. Generalmente, il coefficiente di polverizzazione del metallo è superiore a quello del composto, quindi il tasso di polverizzazione è inferiore dopo l'avvelenamento da bersaglio. (3) l'efficienza dello sputtering del gas sputtering reattivo è inferiore a quella del gas inerte, quindi la velocità di sputtering integrata diminuisce dopo che la proporzione di gas reattivo aumenta.

Quinto: la soluzione dell'intossicazione bersaglio

(1) potenza media frequenza o potenza rf.

(2) il controllo ad anello chiuso viene adottato per controllare la quantità di gas reattivo in ingresso.

(3) adottare obiettivi gemelli

(4) controllare la modifica della modalità di rivestimento: la curva dell'effetto dell'isteresi dell'avvelenamento target viene raccolta prima del rivestimento, in modo che il flusso di aspirazione sia controllato nella parte anteriore dell'avvelenamento target e il processo sia sempre nella modalità prima che la velocità di deposizione calasse bruscamente .

È relativamente facile sputare atomi di metallo sulla superficie del bersaglio. Generalmente richiede lo sputtering a radiofrequenza.

Il bombardamento ionico rende gli atomi di metallo sulla superficie del bersaglio molto vivaci. In questo momento, la superficie bersaglio sta subendo sia sputtering che reazione per formare composti. Se la velocità di sputtering è maggiore della velocità di generazione del composto, l'obiettivo è nello stato di sputter di metallo. Viceversa, se la pressione del gas di reazione aumenta o la velocità di polverizzazione del metallo diminuisce, il bersaglio può improvvisamente avere una velocità di formazione del composto superiore alla velocità di sputtering e interrompere lo sputtering.

Al fine di ridurre l'avvelenamento da bersaglio, i tecnici spesso usano i seguenti metodi: (1) inviare gas reattivo e gas sputtering rispettivamente al substrato e vicino al target per formare un gradiente di pressione; (2) aumentare il tasso di scarico; (3) introduzione dell'impulso del gas; (4) monitoraggio del plasma, ecc.

L'avvelenamento bersaglio è causato dall'accumulo di ioni positivi sulla superficie del bersaglio nel processo di sputtering, che non viene neutralizzato. Di conseguenza, la pressione di polarizzazione negativa sulla superficie del bersaglio diminuisce gradualmente. Infine, l'avvelenamento da bersaglio è semplicemente smesso di funzionare.

La causa principale dell'avvelenamento dell'obiettivo è che la velocità di sintesi del mezzo è maggiore della resa dello sputtering (viene iniettata troppa gas di reazione all'ossidazione), con conseguente perdita di capacità conduttiva del bersaglio del conduttore. Solo quando la tensione di breakdown è migliorata, il target risplende, la tensione è troppo elevata e la scarica dell'arco avviene facilmente. Fenomeno: la tensione target non può raggiungere il normale per un lungo periodo e funziona sempre a bassa tensione, accompagnata da scarica ad arco. La superficie del bersaglio mostra aderenze bianche o tracce di scarico grigio fortemente a forma di pinna. Se l'intossicazione target deve essere eliminata, utilizzare l'alimentatore a media frequenza o l'alimentatore rf invece dell'alimentazione cc. Ridurre la quantità di gas reattivo, aumentare la potenza di sputtering, pulire i contaminanti sui materiali target (in particolare l'inquinamento da olio) e selezionare la polvere e la copertura per l'estinzione dell'arco con buone prestazioni di vuoto può prevenire efficacemente l'avvelenamento. Il magnete immerso nell'acqua di raffreddamento all'interno del materiale target presenta macchie. Finché l'intensità del campo magnetico è sufficiente e l'effetto di raffreddamento è buono, ha poca influenza sul materiale target.

L'effetto del Besmirch non è grande: il fuoco di incendi è quello di avere un luogo di isolamento da provocare, è comunemente veleno locale o sporco. L'avvelenamento target è dovuto alla bassa densità di potenza, e rispetto al gas reattivo in eccesso non può essere evaporato (o irrorato) in tempo, il che si tradurrà nella superficie residua del bersaglio, con conseguente diminuzione della conduttività elettrica, entrando così nello stato tossico. La luce non può brillare, un forte potere di scarto.

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