陈海峰
,
薛莹洁
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.10.009
磁控溅射以溅射温度低、沉积速率高的特点而被广泛应用于各种薄膜制造中,如单层或复合薄膜、磁性或超导薄膜以及有一定用途的功能性薄膜等,在科学领域以及工业生产中发挥着不可替代的作用.在介绍磁控溅射原理的基础上,阐述了靶材刻蚀机理,针对传统磁控溅射系统中靶材利用率低、刻蚀形貌不均匀等现状,从改善靶面磁场分布和模拟靶材刻蚀形貌两方面对国内外最新的研究进展进行总结与分析.研究表明,通过改变磁体的空间布置或增加导磁片能有效改善靶面磁场分布,采用适当的运动部件实现磁场和靶材的相对运动能有效扩展靶材的溅射面积,提高靶材利用率.在靶材刻蚀模拟中,通过改变溅射过程中的工艺条件(磁场强度、工作电压等)来研究靶面等离子特性,结果显示靶材刻蚀形貌会随着磁场强度的增加而变窄,靶材刻蚀速率会随工作电压的增大而增大等,这些研究成果对磁控溅射工艺参数的优化具有指导意义.最后,对靶材冷却系统的设计、靶材表面处理等对溅射过程的影响进行了简要展望.
关键词:
磁控溅射
,
靶材刻蚀
,
结构优化
,
计算机模拟
,
等离子体特性
,
靶材冷却
陈海峰
,
薛莹洁
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.02.017
目的 通过改变传统基片与靶材的相对运动方式,来实现小靶材在大面积基片上的均匀镀膜.方法 采用基片绕中心轴做匀速旋转运动,靶材沿着基片半径做直线间歇运动,并建立了相应的理论模型,通过数值分析软件MATLAB对膜厚进行分析拟合,研究靶基距、偏心距、靶材运动方式对膜层均匀度的影响.结果 在靶基距H=30 mm时,膜厚均匀性主要受到两个重要参数的影响:靶材在各径向运动等距点的停顿时间T和移动步长d.与靶材在各径向运动等距点的停顿时间T=C(C为常数)的情况相比,当靶材的停顿时间T与其在基片上的覆盖面积A成正比增加时,膜厚的均匀性得到极大的改善.同时,膜厚的均匀性很大程度上取决于靶材的移动步长,膜层之间的差异性随着移动步长的减小而减小,结果 显示当移动步长d=5 mm时的膜厚均匀性最佳.改善基片中心附近的膜厚分布可以通过增加靶基距来实现,结果 显示在偏心距e=0 mm、靶基距H≥70 mm时,膜厚相对偏差δ均小于0.1.结论 该方法改变了传统靶材固定不动的方式,在薄膜沉积过程中,通过调节靶材的移动步长和停顿时间,能有效减小膜层之间的差异,从而获得均匀度较高的薄膜,对实际生产具有指导意义.
关键词:
磁控溅射
,
沉积速率
,
理论模型
,
膜厚均匀性
,
停顿时间
,
移动步长
薛莹洁
,
陈海峰
人工晶体学报
影响靶材刻蚀特性的主要因素来自平行靶面的磁场分布,为了得到更优的磁控靶结构参数以实现靶面水平磁感应强度的均匀分布,本文利用Comsol软件对双环磁控溅射靶的靶面水平磁感应强度分布进行模拟分析,得出了当内磁环高度h=10 mm,外磁环与靶材间距d=7 mm时的靶面水平磁感应强度分布较为理想.除此之外,还探讨了加装导磁片对靶面水平磁感应强度的影响,结果表明采用适当的导磁片长度、厚度以及导磁片与磁环之间的间距,对靶材的水平磁场强度分布具有调节作用.在工程应用中,技术人员可以事先对靶材结构进行模拟优化以节省生产周期和成本,对实际生产具有指导意义.
关键词:
双环磁控溅射靶
,
Comsol模拟
,
水平磁感应强度
,
结构参数
薛莹洁
,
陈海峰
钛工业进展
在磁控溅射镀膜过程中,纯钛靶材会在辉光放电中受到离子轰击而迅速升温,可能会导致靶材或永磁体等关键部件毁坏,为保证钛靶的正常工作温度以及溅射过程的稳定性,需要通过水冷等方式来降温.为了研究水冷过程中不同冷却结构对钛靶换热效率的影响,从增大换热面积和增加水流的湍流效果出发设计冷却通道结构,通过改变水流入口速度以及进出口的方向来获得最优的冷却系统结构.结果表明:平面冷却通道的换热效果优于蛇形冷却通道,且钛靶表面凸起结构能有效增加水流湍流效果;对于任意冷却结构来说,随着入口水流速度的增加,钛靶表面最高温度明显降低;水流进出口沿着冷却内腔切向方向且呈相对平行时,冷却系统的换热效果最优,钛靶表面温度分布也更为均匀.
关键词:
钛靶
,
磁控溅射
,
水冷系统
,
FLUENT模拟
,
优化设计
