マグネトロンスパッタリングのターゲット中毒とは何ですか? 一般的な影響要因は何ですか?

- Oct 24, 2018-

マグネトロンスパッタリングのターゲット中毒とは何ですか? 一般的な影響要因は何ですか?

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第1に、ターゲット表面金属化合物の形成。

反応性スパッタリングによって金属ターゲットから形成される化合物はどこにありますか? 反応ガス粒子が標的原子と衝突して化学反応を起こして通常は発熱反応である化合物原子を生成すると、反応生成熱は導通する方法を有さなければならず、さもなければ化学反応が継続できなくなる。 真空状態下ではガス間の熱伝導は不可能であるため、化学反応は固体表面上で起こらなければならない。 反応性スパッタリング製品は、ターゲット表面、基板表面、および他の構造表面上で実行される。 基板表面上に化合物を生成することが我々の目標である。 他の構造表面上の化合物の生成は、資源の浪費である。 ターゲット表面上の化合物の生成は、最初は化合物原子の供給源であるが、後に、より多くの化合物原子の連続供給の障害になる。

 

第二に、標的中毒の影響因子

ターゲットポイズニングは主に反応性ガスとスパッタリングガスの割合に影響を受けます。 反応性スパッタリングのプロセスでは、ターゲット表面上のスパッタリングチャネル領域が反応生成物によって覆われるか、または反応生成物が除去され、金属表面が再露出される。 化合物の形成速度が化合物が除去される速度よりも大きい場合、化合物の被覆面積は増加する。 ある一定の電力の場合には、化合物の形成に関与する反応性ガスの量が増加し、化合物の形成速度が増加する。 反応ガス量が過度に増加して化合物被覆面積が増加すると、反応ガス流を適時に調整できないと、化合物被覆面積の増加率が阻害されず、スパッタリングチャンネルはさらに化合物。 スパッタリングターゲットが化合物によって完全に覆われると、ターゲットは完全に被毒される。

 

第三:標的中毒現象

(1)正のイオン蓄積:ターゲットが被毒された場合、ターゲット表面に絶縁膜が形成される。 陽イオンが陰極ターゲット表面に到達すると、陽極イオンは絶縁層の障壁のために陰極ターゲット表面に直接入ることができない。 代わりに、それらはターゲット表面上に堆積され、アーク放電を生成する可能性があり、冷陰極ではアーク放電が起こり、カソードスパッタリングが進行できなくなる。 (2)陽極消滅:ターゲットを被毒すると、地面の真空室壁に絶縁膜が堆積し、陽極に到達した電子が陽極に侵入できず、陽極消失現象が生じる。

 

第4:標的中毒の物理的説明

(1)一般に、金属化合物の二次電子放出係数は金属の二次電子放出係数よりも高い。 標的被毒後、標的材料の表面は全て金属化合物である。 イオンが衝突した後、放出される二次電子の数が増加し、空間の透過性が改善され、プラズマの抵抗が減少し、スパッタリング電圧が低下する。 スパッタリング速度が低下する。 一般に、マグネトロンスパッタリングのスパッタリング電圧は400Vと600Vとの間である。 ターゲットポイズニングが起こると、スパッタリング電圧が大幅に低下する。 (2)金属ターゲットのスパッタレートとターゲットターゲットのスパッタレートが異なる。 一般に、金属のスパッタリング係数は化合物のスパッタリング係数よりも高いため、ターゲットの被毒後にスパッタレートが低下する。 (3)反応性スパッタリングガスのスパッタリング効率が不活性ガスのスパッタリング効率よりも低いため、反応性ガスの割合が増加した後、積算スパッタレートが低下する。

 

第五:標的中毒の解決

(1)中周波電力またはrf電力。

(2)反応ガスの吸気量を制御する閉ループ制御を採用する。

(3)ツインターゲットを採用する

(4)塗布モードの変更を制御:塗布前に目標被毒のヒステリシス効果カーブを採取して、被毒前の吸気流を制御し、成膜速度が急激に低下する前の状態。

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ターゲットの表面上の金属原子をスパッタリングすることは比較的容易である。 一般に高周波スパッタリングが必要です。

イオンボンバードメントは、ターゲットの表面上の金属原子を非常に活発にします。 このとき、ターゲット表面はスパッタリングと反応の両方を受けて化合物を形成している。 スパッタリング速度が化合物生成速度よりも大きい場合、ターゲットは金属スパッタ状態にある。 逆に、反応ガス圧力が上昇したり、金属スパッタレートが低下したりすると、ターゲットが突然スパッタレートを超える化合物生成速度を示してスパッタリングを停止することがある。

技術者は、ターゲット被毒を低減するために、以下の方法を使用することが多い。(1)反応性ガスおよびスパッタリングガスをそれぞれ基板およびターゲットの近くに送り、圧力勾配を形成する。 (2)排気速度を増加させる。 (3)ガスパルス導入; (4)プラズマモニタリングなど

 

ターゲットポイズニングは、中和されていないスパッタリングプロセス中のターゲットの表面上の正イオンの蓄積によって引き起こされる。 その結果、ターゲット表面の負のバイアス圧力が徐々に低下する。 最後に、標的中毒は単に機能しなくなります。

 

ターゲットポイズニングの主な原因は、媒体の合成速度がスパッタリング収率よりも大きく(酸化反応ガスが多すぎるため)、導体ターゲットの導電能力が失われることである。 破壊電圧が改善された場合にのみ、ターゲットが輝き、電圧が高すぎてアーク放電が容易に起きる。 現象:ターゲット電圧が長時間正常に到達できず、常にアーク放電を伴う低電圧で動作しています。 ターゲットの表面は白色の粘着性またはピン状の灰色の放電トレースを示す。 標的被毒を解消するには、DC電源の代わりに中周波電源またはRF電源を使用する必要があります。 反応性ガスの摂取量を減らし、スパッタリングパワーを高め、ターゲット物質(特に油汚染)の汚染物質を浄化し、良好な真空性能を有するダストおよびアーク消弧カバーを選択することは、標的被毒を効果的に防ぐことができる。 ターゲット材内部の冷却水に浸したマグネットには汚れがあります。 磁場強度が十分で冷却効果が良好であれば、ターゲット材への影響は少ない。

 

Besmirchの効果が大きくない〜ストライクの火災は、断熱材の場所を引き起こすことです、それは一般的に地元の毒や汚れです。 ターゲットポイズニングは低出力密度によるものであり、余分な反応性ガスに対して時間的に蒸発(または噴霧)することができず、結果としてターゲットの表面が残って導電性が低下し、毒性状態になる。 光が輝くことはありません、重いスクラップパワー。


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