靶中毒的影響因素
影響靶中毒的因素主要是反應(yīng)氣體和濺射氣體的比例,反應(yīng)氣體過量就會導致靶中毒。反應(yīng)濺射工藝進行過程中靶表面濺射溝道區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)被反應(yīng)生成物覆蓋或反應(yīng)生成物被剝離而重新暴露金屬表面此消彼長的過程。如果化合物的生成速率大于化合物被剝離的速率,化合物覆蓋面積增加。在一定功率的情況下,參與化合物生成的反應(yīng)氣體量增加,化合物生成率增加。如果反應(yīng)氣體量增加過度,化合物覆蓋面積增加,如果不能及時調(diào)整反應(yīng)氣體流量,化合物覆蓋面積增加的速率得不到抑制,濺射溝道將進一步被化合物覆蓋,當濺射靶被化合物全部覆蓋的時候,靶完全中毒。
靶中毒現(xiàn)象
(1)正離子堆積:靶中毒時,靶面形成一層絕緣膜,正離子到達陰極靶面時由于絕緣層的阻擋,不能直接進入陰極靶面,而是堆積在靶面上,容易產(chǎn)生冷場致弧光放電---打弧,使陰極濺射無法進行下去。
(2)陽極消失:靶中毒時,接地的真空室壁上也沉積了絕緣膜,到達陽極的電子無法進入陽極,形成陽極消失現(xiàn)象。
靶中毒解釋
(1)一般情況下,金屬化合物的二次電子發(fā)射系數(shù)比金屬的高,靶中毒后,靶材表面都是金屬化合物,在受到離子轟擊之后,釋放的二次電子數(shù)量增加,提高了空間的導通能力,降低了等離子體阻抗,導致濺射電壓降低。從而降低了濺射速率。一般情況下磁控濺射的濺射電壓在400V-600V之間,當發(fā)生靶中毒時,濺射電壓會顯著降低。
(2)金屬靶材與化合物靶材本來濺射速率就不一樣,一般情況下金屬的濺射系數(shù)要比化合物的濺射系數(shù)高,所以靶中毒后濺射速率低。
(3)反應(yīng)濺射氣體的濺射效率本來就比惰性氣體的濺射效率低,所以反應(yīng)氣體比例增加后,綜合濺射速率降低。
靶中毒的解決辦法
(1)采用中頻電源或射頻電源。
(2)采用閉環(huán)控制反應(yīng)氣體的通入量。
(3)采用孿生靶
(4)控制鍍膜模式的變換:在鍍膜前,采集靶中毒的遲滯效應(yīng)曲線,使進氣流量控制在產(chǎn)生靶中毒的前沿,確保工藝過程始終處于沉積速率陡降前的模式。