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.     

外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响

通过在基片上直接放置一块永久磁铁来研究外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响。实验发现，外加磁场的引入改变了靶表面附近的磁场分布，因而靶的刻蚀环的位置、宽度和深度均发生了明显的变化，靶的利用率在S—S构型和S—N构型中均比无外加磁场时要高。利用空间模拟磁场成功的解释这一实验现象。在S—S构型和S—N构型中，后靶的刻蚀深度轮廓线比较平坦，相对刻蚀深度值更大，更能有效地提高靶的利用率。     

平面磁控溅射靶磁场的计算

精确分析磁控靶的磁场对优化磁控靶的设计非常重要。本文采用有限元法分析了圆形平面磁控靶的二维磁场分布,理论计算的结果与特斯拉计的实验测量相符,通过对比两种不同磁极尺寸的磁控靶的磁场,发现减少磁极的尺寸可以扩展靶表面径向磁场区域,磁芯上方加圆锥形极靴可以增强磁芯上方径向磁场。     

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。     

磁控溅射矩形靶磁场的优化设计

磁控溅射靶材的利用率在降低生产成本中起着重要作用.正交的靶电磁场能显著地延长电子的运动路程,增加同工作气体分子的碰撞几率,提高等离子体密度,使磁控溅射速率数量级的提高,因此靶面正交电磁场的分布将决定靶的烧蚀情况.提出了2种改善矩形平面靶磁场分布的方法,经过分析,这2种设计将拓宽靶面的刻蚀范围,提高靶材的利用率.     

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。     

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。     

磁控溅射靶磁场的有限元模拟分析

磁控溅射靶面磁感应强度的水平分布直接关系到靶材的利用率和刻蚀的均匀性,为了寻求更好的磁控靶结构参数,从而实现靶面水平磁感应强度的均匀分布,本文应用COMSOL软件对JGP450C型磁控溅射镀膜机的圆平面靶表面磁感应强度进行了模拟分析计算,得到了靶面水平磁感应强度较强、分布较均匀的磁铁结构参数。     

外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响

通过在基片上直接放置一块永久磁铁来研究外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响。实验发现 ,外加磁场的引入改变了靶表面附近的磁场分布 ,因而靶的刻蚀环的位置、宽度和深度均发生了明显的变化 ,靶的利用率在S S构型和S N构型中均比无外加磁场时要高。利用空间模拟磁场成功的解释这一实验现象。在S S构型和S N构型中 ,后者靶的刻蚀深度轮廓线比较平坦 ,相对刻蚀深度值更大 ,更能有效地提高靶的利用率     

圆平面磁控溅射靶磁场的ANSYS模拟分析

磁控溅射靶面磁感应强度的水平分布直接关系到靶材的利用率和刻蚀的均匀性.为了寻求更好的磁控靶结构参数,从而实现靶而水平磁感应强度的均匀分布,作者应用ANSYS软件对SD500型磁控溅射镀膜机的圆平面靶表面磁感应强度进行模拟,应用SHT-V型特斯拉计通过同心十字线法对实物靶表面磁感应强度进行测试,将模拟结果与测量结果进行比较,证明其模拟的准确性.进而对圆平面磁控靶的结构参数进行优化设计,得出靶与磁钢间距为3 mm、磁钢高度为15 mm、内磁柱半径为4 mm、内磁柱高度为14 mm时靶面水平磁感应强度最强、分布最均匀.在工程应用中,设计人员可以预先对靶的参数进行优化设计,使设计的磁控溅射靶更好的满足生产和科学研究的需要.     

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%。     

可控硅式磁控溅射靶极电源的研制

本文介绍的电源具有下垂特性的电流，电压负反馈双闭环系统，采用Ｐ－Ｉ调节，使电源系统具有良好的动态特性。引入了电流截止负反馈，解决靶极辉光放电问题。该电源与负载匹配能力强、体积小、集成度高、抗干扰能力强、调节方便。     

外加磁场对磁控溅射过程及薄膜物性的影响

通过在放电空间中引入垂直基片方向有梯度的磁场,使得利用普通的平面磁控溅射技术可以方便地制备磁性薄膜。与此同时,磁性薄膜的许我物理性能发生了变化。这种变化还出现于非磁性靶的情况中。本工作对有、无磁场时溅射的过程与结果作了比较,包括自偏压值,薄膜结晶状况,薄膜磁性能的变化等等。通过比较认为,带电粒子在放电空间中的特殊磁场位形中的运动是变化的根本原因。     

非平衡磁控溅射二维磁场分布模拟计算

磁场结构在磁控溅射技术中起着重要的作用。本文利用ANSYS软件模拟计算磁场的磁感应强度及其分布,并分析、比较不同方案中的磁场分布变化规律。计算结果与实测值吻合,并且显示随着与靶面距离的增加磁感应强度减弱的特征,其中在双靶磁场并顶部磁场只有S极的结构中,磁场中磁感应强度最强。     

不同磁场分布在磁控溅射制膜技术中的应用

介绍了用于制备薄膜材料的磁控溅射技术,总结了以改变磁场分布方式而得到的各类新型磁控溅射方式,如非平衡磁场(扩散性、内敛性、闭合场),扫描磁场,强度可变磁场,在基片、靶面或其他部位外加的磁场,高强度磁场等.     

电磁阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响

本文设计了一种新型圆形平面阴极磁控溅射源.该源具有独特的三极线圈结构,改变各线圈励磁电流可调节靶面磁场强度的大小和分布.通过对系统气体放电伏安特性随各线圈励磁电流大小变化规律的分析,以及对距靶面60mm基片台处等离子体束流密度大小和分布的测试,探讨了阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响.实验结果表明阴极磁场分布模式对气体放电稳定性和等离子体分布影响显著,当阴极磁场呈现收敛型分布时,二次电子被紧密束缚在靶面附近,降低了基片台附近等离子体束流密度,却增大等离子体束流径向分布均匀性.调节非平衡线圈励磁电流,在附加磁场的作用下,阴极磁场呈现发散型分布,二次电子被引向基片台附近,使得基片台附近等离子体束流密度显著增加但径向均匀性变差.