溅射镀膜对靶材质量的要求高于传统材料行业

当基板进入高真空镀膜室时,如果靶材不够纯净,在电场和磁场的作用下,溅射过程中靶材中的杂质颗粒会附着在基板表面.这会影响薄膜的牢固性,甚至会导致薄膜层脱落.因此,靶材纯度越高,薄膜性能越好.

以铜 (Cu) 溅射靶材为例.在制备铜溅射靶时,不可避免地会引入硫、铅等其他杂质含量.微量的硫可以防止热加工时晶粒尺寸增大或产生微裂纹;但当硫元素含量高于18 ppm时,会出现微裂纹;随着两种杂质元素(硫和铅)含量的增加,靶材裂纹的数量和电弧放电的数量会增加.因此,应尽可能降低靶材中的杂质含量,以提高薄膜的均匀性.

对于合金靶材,常会出现材料分布不均的现象,如SiAl靶中的铝团聚,锌铝靶中铝的偏析(铝的原子质量为27小于锌的原子质量65,浇注后在冷却过程中铝会上浮,引起一侧铝含量高,一侧低).由于熔点低,SiAl靶中团聚的Al在溅射成膜过程中非常容易出现掉渣,而喷涂过程中Al的加入量是一定的,一部分出现团聚时说明其它位置铝含量偏少,影响SiAl靶的导热和导电性,从而使溅射速率出现不一致,膜层均匀性变差,靶材出现开裂,加剧靶材放电的现象,也会降低成膜质量.而靶材成分的偏析会影响溅射速率(膜层均匀性)和膜层成分.因此,除控制靶材纯度外,合金靶中材质的分布也是至关重要的.

对于导热性较差的靶材,如SiAl靶材,由于靶材杂质的存在,会阻碍传热,导致靶材在使用过程中开裂.一般情况下,轻微的裂纹不会对镀层生产产生很大影响,但是当靶材出现明显裂纹时,电荷很容易集中在裂纹边缘,导致靶材异常放电.放电现象会导致夹渣、成膜异常、产品报废增加.因此,在靶材的制备过程中,除控制纯度外,也应该控制制备工艺条件.