磁控溅射靶材中毒分析及解决办法

一、什么是靶材中毒？

    靶材中毒就是靶材发生了反应，成分变化了。例如工艺TiN，Ti靶与N2反应生成TiN，工艺完后，则Ti靶表面有一层TiN。我们把这种现象叫靶材中毒。

二、靶材中毒的现象

    现象一：靶电压长时间不能达到正常，一直处于低电压运行状态，并伴有弧光放电；一般情况下磁控溅射的溅射电压在400V-600V之间,当发生靶中毒时,溅射电压会显著降低。金属靶材与化合物靶材本来溅射速率就不一样，一般情况下金属的溅射系数要比化合物的溅射系数高，所以靶中毒后溅射速率低。

现象二：靶表面呈现白色附着物或密布针状灰色放电痕迹。靶材表面有可能形成了氧化物或者氮化物等。

三、靶材中毒的根本原因

    靶材出现中毒主要是因为介质合成速度大于溅射速度而造成的导体靶材丧失导电能力。靶面形成一层绝缘膜，正离子到达阴极靶面时由于绝缘层的阻挡，不能直接进入阴极靶面，而是堆积在靶面上，容易产生冷场致弧光放电---打弧，使阴极溅射无法进行下去。在实际的使用过程中，只有有效提高击穿电压的强度，才能够正常的进行运转。

四、靶材中毒的直接原因

1.靶材在空气中长期放置，导致表面生成氧化物，如Al；

2.不合适的溅射电源，如直流溅射ZrN就很容易中毒；

3.处置不当，如刚溅射完，靶材没有充分冷却，充气，导致靶中毒；
4.靶的冷却水失效，导致靶材在较高温度和其他气体反应，生成较厚的化合物，几乎常用的金 属靶材，都有这种情况；

5.真空室漏气或漏水，真空室内有挥发的成分，没有充入氩气，充入空气或其他气体，可能引 起中毒，这些成分与靶材反应，变成黑色物质覆盖靶材表面，影响成膜速度。

五、北京金源新材科技公司总结靶材中毒的解决办法

1.防止靶材中毒，首先保证真空室不漏，清理内部，除去挥发成分等；

2.必须用中频电源或射频电源代替直流电源；

3.减少反应气体的通入量、提高溅射功率，清理靶材上的污染物（特别是油污）、选用真空性 能好的防尘灭弧罩等方法均可有效防止靶中毒现象的发生；

4.保持清洁的靶面，保持很高的抽速，中毒问题可以解决；       

5.将靶材用中品源或射频源打一两个小时，可以恢复。将靶材拆出来，用砂纸抛光。