圆柱旋转双面矩形磁控溅射靶磁场的设计计算

本文提出一种新型的圆柱旋转双面矩形磁控溅射靶,它具有平面磁控溅射靶的优点.根据靶的结构与工作原理,给出了圆柱双面矩形磁控靶磁场强度计算数学模型及计算公式.依据该计算方法,对具体的靶进行了计算机编程计算,并根据计算结果绘制出了靶磁场分布曲线.计算结果表明圆柱双面矩形磁控靶的磁场分布比较均匀,磁场强度满足磁控溅射功能的需要,其靶的溅射刻蚀区可宽达40°角的范围.从而提高了膜层的沉积速率及膜层沉积范围,改善了同轴圆柱形磁控靶由于环状磁场所引起的膜层不够均匀及靶材利用率低的问题,可以在靶磁场两侧的大面积平面基片上沉积出膜厚均匀的涂层.     

影响同轴磁控溅射镀膜性能的几个问题

7近几年来，镀膜玻璃在建筑行业以及装饰行业已经得到了广泛的应用。而磁控溅射镀膜因其具有高速、低温、低损伤等优点，已经成为真空镀膜技术的主要方式。适用于建筑玻璃镀膜的磁控溅射靶，就其形式有两种：平面靶和同轴圆柱形靶。本文就影响同轴圆柱型磁控溅射靶的溅射性能方面做以下探讨。1磁控溅射原理图1说明如下：电子在电场作用下，加速飞向基片的过程中与氢原子发生碰撞，电离出Ar“并产生电子。电子飞向基片，Ar“在电场作用下加速飞向阴极（溅射靶）并以高能量轰击靶面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子（或分子）沉…     

圆柱形磁控溅射源的设计与计算

本文在简述圆柱形磁控溅射源镀膜装置工作原理的基础上，提出一种设计圆柱形磁控溅射源的《等效电流磁场计算法》。文中介绍了该方法的数学模型、计算公式及其磁感应强度Ｂ值的计算结果。文中还给出了圆柱形磁控溅射源永久磁铁Ｂ值的大量测试数据。由Ｂ值的分布及其规律证明：《等效电流磁场计算法》的计算结果完全可以作为设计圆柱形溅控溅射源的依据。综上两种数据，在进行该源的结构形状、几何参数、磁块大小及其垫片、零部件的位置及屏蔽罩的设置等结构设计方面，在进行诸如电压、气压等参数的选择与确定方面，文中均提出了有关的设计意见。为改善圆柱形磁控溅射源的性能，提高靶材利用率，文中对磁场Ｂ值和有关的结构参数亦作了一些理论研究，并且介绍了有关工程设计的计算公式及其设计方法     

溅射沉积技术的发展及其现状

论述了溅射沉积薄膜技术的发展历程及其目前的研究应用状况.二极溅射应用于薄膜制备,揭开了溅射沉积技术的序幕,磁控溅射促使溅射沉积技术进入实质的工业化应用,并通过控制磁控靶磁场的分布方式和增加磁控靶数量,进一步发展为非平衡磁控溅射、多靶闭合式非平衡磁控溅射等,拓宽了应用范围.射频、脉冲电源尤其是脉冲电源在溅射技术中的使用极大地延伸了溅射沉积技术的应用范围.     

第十九讲 真空溅射镀膜

正(接2016年第6期第80页)图70给出了在非平衡四靶闭合磁场结构和四靶镜像磁场结构中,磁控溅射系统的磁场分布情况。比较这两种结构的磁场分布情况,可以看出两者在靶面附近的磁场差别不大,在内外磁极之间以横向磁场为主,通过对电子的紧约束,形成一个电离度很高的等离子体阴极区。区内的正离子对靶面的强烈溅射刻蚀构成了靶材中性粒     

平面旋转磁控溅射源的研究

本文根据对国内外现有适用微电子器件生产的圆形平面溅射源的基本特性的分析比较,通过对平面磁控溅射靶的磁场分布和溅射距离同沉积薄膜厚度均匀性关系的讨论,得出适应于微电子器件生产的磁控溅射源的基本结构,最终确定了能保证良好的沉积特性、膜厚均匀性及靶材利用率高的圆形平面旋转溅射源.     

一种全靶腐蚀磁控溅射设备

传统的磁控溅射设备由于等离子体在靶面形成跑道效应，所以存在着靶材利用率低，反应溅射过程中稳定性差的问题。M．J．Thwaites提出了一种利用磁场将等离子体产生与溅射分开的结构，本文基于这种结构构造了一个实验平台对其进行了研究，实现了全靶腐蚀，提高了系统的稳定性。     

旋转圆柱磁控溅射阴极设计和磁场强度分析计算

磁场分布对旋转圆柱靶磁控溅射阴极的性能起着决定性作用。本文应用ANSYS有限元方法对单个旋转圆柱靶和孪生旋转圆柱靶阴极磁场强度进行了模拟计算,得到的磁场分量Bx、By在靶材表面的二维磁场分布,并利用Bx、By计算得到了圆柱靶表面切线方向的磁场强度Bτ。通过调节磁铁的高度、宽度、磁铁间夹角以及孪生靶间距和靶中心轴旋转角度等参数对磁场分布进行了优化,优化后的圆柱磁控溅射阴极的表面切线方向磁场强度增加了大约40%,所对应的溅射区磁场面积也增大了大约45%。     

直流磁控溅射研究进展

直流磁控溅射是重要的物理气相沉积技术,广泛应用在工业生产和科学研究中.主要评论了近年来直流磁控溅射技术在溅射机理和非平衡闭合磁控靶等方面取得的重要进展,并评述了脉冲磁控模式和基于闭合磁场直流磁控溅射沉积涂层的结构区域模型.直流非平衡磁控溅射是直流磁控溅射技术中的重要里程碑,使磁控溅射技术直接过渡到离子镀阶段,而脉冲磁控溅射技术为稳定沉积高质量的非导电涂层作出了重要的贡献.     

背环式磁控溅射靶

本文报导了磁控溅射靶设计的一种新思路，这种长条矩形靶是垂直安装并双面溅射的靶，溅射轨道按“背环”方式来布局一种新靶型，称为背环靶。背环靶最主要的优点是：与同样靶长的其他靶型相比，溅射有效均匀区最长，因而膜层均匀性和重复性较好。这种靶型，或在该靶型结构思路上变换出来的新靶，在其他机型中应用，也有若干明显的优点。     

旋转圆柱靶磁控溅射阴极的磁场模拟及结构设计

基于旋转圆柱靶磁控溅射阴极的工作原理,建立其结构模型,并应用ANSYS有限元方法对旋转靶阴极磁场进行了模拟计算,得到了磁场分量Bx在靶材表面上的二维磁场分布规律。通过调节磁铁的宽和高、磁铁间夹角以及设置可移动磁性挡板等方法优化磁场并设计了一种新型磁场结构旋转靶。本研究为旋转靶磁控溅射阴极的磁场结构设计提供了理论依据。     

磁控溅射设备中铜靶刻蚀形貌的仿真计算研究

提出了一种铜靶刻蚀形貌模拟方法,基于靶材溅射率与靶材表面磁场水平分量成正比的假设,以美国应用材料公司的小行星PVD磁控溅射装置为算例,实现了复杂运动轨迹铜靶刻蚀形貌的模拟,仿真计算结果与实际设备中铜靶刻蚀形貌有较好的一致性,为通过磁场分布研究靶材刻蚀形貌提供了一种理论方法。     

闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀离化特性研究

应用闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀系统,研究了溅射靶电流、偏压和Ar流量对偏流密度的影响。结果表明,偏流密度随着偏压和靶电流的升高而增大,但随偏压的提高偏流密度的增加趋势趋于平缓;偏流密度随着Ar流量的增大而出现峰值。     

工业用巨型磁控溅射靶电源反馈控制的研究

磁控溅射技术在薄膜制备领域的应用十分广泛，而溅射靶电流的稳定性极大的影响溅射镀膜的膜层质量。本文对于工业用巨型磁控溅射靶电流的不稳定因素进行了分析，设计并实现了靶电压的反馈控制系统，大大改善靶电压与反应气体流量之间的迟滞回线，增强了靶电压的可控制性，并在实际生产中得到成功应用。     

磁控溅射薄膜生长全过程的计算机模拟研究

本文通过建立多尺度模型,结合模拟了磁控溅射中溅射原子的产生、溅射原子的碰撞传输、以及最终成膜的全过程,研究了基板温度、溅射速率、磁场分布和靶材-基板间距对薄膜生长过程与薄膜性能的影响.模拟结果显示,提高基板温度或降低溅射速率都会增加初期生长阶段薄膜的相对密度;磁场对靶的利用率有显著的影响,而对薄膜最终形貌的影响不大;增大靶材-基板间距会降低薄膜的粗糙度.     

圆柱形磁控溅射源I—V特性的实验研究

本文讨论了圆柱形磁控溅射源（简称溅射源）工作气体压强（Ｐ）对Ｉ－Ｖ特性的影 响；对溅射源Ｉ－Ｖ特性作了计算，为理论分析溅射源Ｉ－Ｖ特性提供了可能：并根据 计算和实验结果，给出了溅射源最佳工艺参数。     

一种双真空室结构磁控溅射台的研制

本文研制了一种较高档的磁控溅射镀膜设备,用于微电子器件规模化生产过程中的基片表面镀膜.该设备采用双真空室结构,使溅射室始终维持较高的真空度和洁净度,提高镀膜质量和镀膜效率.环绕溅射室设计了3个直流靶和1个射频靶,能够溅射金属膜、介质膜、混合物和化合物薄膜.文中详述了该设备的设计原理、总体结构及工艺控制方法.该磁控溅射台已开发成功并投入使用,替代了同类进口设备.     

磁控溅射靶的磁路设计

磁控溅射是现代最重要的镀膜方法之一，具有简单，控制工艺参数精确和成膜质量好等特点。然而也有靶材利用率低、成膜速率低和离化率低等缺点。研究表明磁场结构对上述问题有重要影响，本文介绍了一种磁控溅射靶磁路优化设计方案。并对改进的磁场结构和一般的磁场结构进行了分析比较，并给出了实验结果。     

磁控溅射镀膜技术的发展

磁控溅射由于其显著的优点应用日趋广泛,成为工业镀膜生产中最主要的技术之一,相应的溅射技术与也取得了进一步的发展.非平衡磁控溅射改善了沉积室内等离子体的分布,提高了膜层质量;中频和脉冲磁控溅射可有效避免反应溅射时的迟滞现象,消除靶中毒和打弧问题,提高制备化合物薄膜的稳定性和沉积速率;改进的磁控溅射靶的设计可获得较高的靶材利用率;高速溅射和自溅射为溅射镀膜技术开辟了新的应用领域.     

反应磁控溅射的进展

反应磁控溅射被广泛应用于制备化合物薄膜。本文分析了反应磁控溅射中迟滞效应、靶中毒与打火现象,讨论了提高反应磁控溅射沉积速率、抑制靶面打火与保持溅射过程稳定性的途径。在阐述了近年来反应磁控溅射量新研发进展的基础上,介绍了中频溅射在减反膜、高反膜和低辐射率膜工业化生产中的应用。