Unter Targetvergiftung beim Sputtern versteht man die Bildung einer isolierenden Oxidschicht auf der Targetoberfläche außerhalb des metallischen Racetrack-Bereichs.
Dies geschieht, wenn das Targetmaterial, insbesondere wenn es reaktiv ist, mit der Sputterumgebung in Wechselwirkung tritt und eine nichtleitende Schicht bildet.
Zusammenfassung der Antwort: Unter Targetvergiftung versteht man die Entwicklung einer isolierenden Oxidschicht auf der Targetoberfläche, die zu Lichtbogenbildung führen und den Sputterprozess stören kann.
Dieser Zustand erfordert den Einsatz von Pulsverfahren, um Lichtbogenbildung auf der dielektrischen Oberfläche des vergifteten Targets zu verhindern.
Ausführliche Erläuterung:
1. Bildung der isolierenden Oxidschicht
Während des Sputterprozesses wird das Targetmaterial mit Ionen beschossen, wodurch Atome herausgeschleudert werden und sich als dünner Film auf dem Substrat ablagern.
Wenn das Targetmaterial reaktiv ist, kann es mit der Sputterumgebung reagieren, in der Regel mit Sauerstoff oder anderen reaktiven Gasen, die in der Kammer vorhanden sind, was zur Bildung einer Oxidschicht führt.
Diese Schicht ist nicht leitend und bildet sich außerhalb des metallischen Racetrack-Bereichs auf der Oberfläche des Targets.
2. Auswirkungen auf den Sputtering-Prozess
Das Vorhandensein dieser isolierenden Oxidschicht kann den Sputterprozess erheblich beeinträchtigen.
Sie kann zu Lichtbögen führen, d. h. zu einer plötzlichen Freisetzung von elektrischer Energie aufgrund der an das Target und das Substrat angelegten Hochspannung.
Die Lichtbogenbildung kann das Target, das Substrat und die Beschichtung beschädigen, was zu Defekten und schlechter Schichtqualität führt.
3. Vorbeugung und Abschwächung
Um die Auswirkungen der Target-Vergiftung zu verhindern oder abzuschwächen, werden häufig Pulsverfahren eingesetzt.
Beim Pulsieren wird die Stromzufuhr zum Sputterprozess moduliert, was dazu beitragen kann, die Isolierschicht abzubauen und den Aufbau von Ladung zu verhindern, der zu Lichtbogenbildung führt.
Darüber hinaus kann die Aufrechterhaltung einer sauberen und kontrollierten Sputtering-Umgebung die Wahrscheinlichkeit einer Targetvergiftung verringern.
4. Verschwindender Anodeneffekt
Mit der Zeit wirkt sich die Abscheidung von Isoliermaterial nicht nur auf das Target aus, sondern beschichtet auch das Innere der PVD-Anlage, was zum Effekt der verschwindenden Anode führt.
Dieser Effekt verändert die Prozessbedingungen während der Abscheidung, wodurch die Kammer als geerdete Anode weniger effektiv ist.
Um dem entgegenzuwirken, wird das Doppelmagnetron-Sputtern eingesetzt, das dazu beitragen kann, den leitenden Pfad aufrechtzuerhalten und den Aufbau von Isoliermaterial zu verhindern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Targetvergiftung beim Sputtern ein kritisches Problem darstellt, das durch die Bildung einer isolierenden Oxidschicht auf der Targetoberfläche entsteht, die den Sputterprozess stören und zu Lichtbogenbildung führen kann.
Zu den wirksamen Abhilfestrategien gehören der Einsatz von Pulsverfahren und die Aufrechterhaltung einer kontrollierten Sputterumgebung.
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