影響磁控靶濺射電壓的幾個(gè)因素影響磁控靶濺射電壓的主要因素有:靶面磁場(chǎng)、靶材材質(zhì)、氣體壓強(qiáng)、陰- 陽(yáng)極間距等。本文詳細(xì)分析這些因素距對(duì)靶濺射電壓的影響。
磁控濺射的陰極工作電壓
隨著靶材表面磁場(chǎng)的增加而降低,也隨著靶表面濺射蝕刻槽的加深而降低。濺射電流隨著靶材表面濺射蝕刻槽的加深而增加,因?yàn)榘械臑R射蝕刻表面越來(lái)越靠近靶后面的永磁體的強(qiáng)磁場(chǎng)。因此,靶材的厚度是有限的。更厚的非磁性靶材可用于更強(qiáng)的磁場(chǎng)。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到0.1T以上時(shí),磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)濺射電壓的影響不明顯。
鐵磁靶材會(huì)影響磁控濺射。由于大部分磁力線穿過鐵磁材料內(nèi)部,靶材表面的磁場(chǎng)減弱,需要高電壓才能點(diǎn)燃目標(biāo)表面。除非磁場(chǎng)很強(qiáng),否則磁性靶材必須比非磁性材料薄(磁控靶材的大值不應(yīng)超過3mm,
鐵Fe濺射靶材和
鈷Co濺射靶材的大值不應(yīng)超過3mm) 不應(yīng)超過 2 毫米)才能正常照明和操作。正常工作時(shí),磁控靶材表面磁場(chǎng)強(qiáng)度約為0.025T-0.05T;靶材經(jīng)濺射蝕刻后,靶材表面磁場(chǎng)強(qiáng)度大大提高,接近或大于0.1T。
靶材
在真空條件不變的情況下,不同的材料和種類的靶材都會(huì)對(duì)磁控濺射的正常電壓產(chǎn)生一定的影響。常用靶材(如
銅Cu、
鋁Al、
鈦Ti)的正常濺射電壓一般在400-600V范圍內(nèi)。一些濺射靶材(如錳Mn、鉻Cr等)濺射電壓較高,一般需要>700V以上才能完成正常的磁控濺射工藝;而一些靶材(如氧化銦錫ITO)的濺射電壓相對(duì)較低,在200伏左右的電壓下即可實(shí)現(xiàn)正常的磁控濺射沉積鍍膜。
氣體壓力
在磁控濺射或反應(yīng)磁控濺射過程中,工作氣體或反應(yīng)氣體壓力會(huì)對(duì)磁控濺射電壓產(chǎn)生一定的影響。
·工作氣體壓力
當(dāng)真空設(shè)備的環(huán)境條件確定,靶材電源的控制面板設(shè)置參數(shù)不變時(shí),氣體放電等離子體的密度會(huì)隨著工作氣體(如氬氣)壓力(0.1~10Pa)的增加而同步增加增加,這降低了等離子體的等效阻抗。磁控靶的濺射電流會(huì)逐漸增大,濺射工作電壓也會(huì)同步下降。
·反應(yīng)氣體壓力
在反應(yīng)磁控濺射鍍膜過程中,當(dāng)真空設(shè)備的環(huán)境條件確定,靶電源控制面板的設(shè)置參數(shù)不變時(shí),磁控靶的濺射電流會(huì)逐漸減?。ㄖ敝痢瓣帢O中毒”)。 ”和“陽(yáng)極消失”)隨著反應(yīng)氣體(如氮?dú)夂脱鯕猓┑膲毫χ饾u增加。同時(shí),濺射工作電壓會(huì)逐漸升高。
陰陽(yáng)間距
當(dāng)陰陽(yáng)極間距過大時(shí),等效氣體放電的內(nèi)阻主要由等離子體等效內(nèi)阻決定。反之,當(dāng)陰陽(yáng)間距過小時(shí),等離子體放電的內(nèi)阻就會(huì)變小。當(dāng)磁控靶點(diǎn)火進(jìn)入正常濺射時(shí),如果陰陽(yáng)極間距太小,可能會(huì)出現(xiàn)濺射電流雖然達(dá)到工藝設(shè)定值,靶材濺射電壓仍然偏低的情況。
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