磁控溅射膜厚均匀性与靶-基距关系的研究

从理论上分析了平面磁控溅射靶沉积薄膜的厚度均匀性.根据磁控溅射阴极靶刻蚀的实际测量数据,建立了靶的刻蚀速率方程,以此为依据,对膜厚均匀性的有关公式进行了讨论.采用计算机计算了基片处于不同靶-基距时,膜厚均匀性的分布.研究结果表明,随着靶基距的增加,膜厚均匀性逐渐变好.在同样的靶基距下,沿靶长度方向的均匀性明显优于宽度方向.最后,通过实验证实了上述结论.     

小圆平面靶磁控溅射镀膜均匀性研究

本文从圆平面靶磁控溅射的原理出发,针对圆形平面靶面积小于基片面积的特点进行分析,建立膜厚分布的数学模型,并利用计算机进行模拟计算,目的在于探寻平面靶材面积小于基片面积时影响膜厚均匀性的因素。模拟计算的结果表明:基片偏心自转时,靶基距和偏心距对膜厚分布均有影响。偏心距一定时,随着靶基距的增大,薄膜厚度变小,膜厚均匀性有提高的趋势;靶基距一定时,随着偏心距的增大,膜厚均匀性先变好后变差。当基片自转复合公转时,随着转速比的增大,膜厚均匀性逐渐变好,转速比增大到一定程度后,它对膜厚均匀性的影响逐渐变小。圆形平面靶的刻蚀环范围的变化对薄膜的均匀性有一定的影响。这些理论为小圆平面磁控溅射系统的设计和实际应用提供了理论依据。     

离轴溅射法中最佳几何参量的预测

为提高磁控溅射薄膜的厚度均匀性,采用理论计算的方法分析了离轴溅射薄膜的厚度分布,结果表明最佳偏心距及对应的有效薄膜尺寸都与靶基距呈线性增大的关系。溅射原子的角分布、溅射环的宽度以及膜厚均匀性要求都会影响该线性关系。针对以上变化因子,本文归纳出了普适的公式,可方便地对实际工作进行指导。     

平面磁控溅射薄膜厚度均匀性的研究概述

在平面磁控溅射镀膜系统中,薄膜厚度均匀性作为衡量薄膜质量和成膜系统性能的一项重要指标,得到了国内外学者们的广泛研究。本文以膜厚分布的理论模型为出发点,从工艺条件及模型参数两个方面,对靶与基片的位置关系、基片的运动方式、靶材的形状、溅射功率、工作气压、工作模式等各种影响以及改善薄膜厚度均匀性的因素进行了系统的归纳和陈述。最后对平面磁控溅射镀膜系统膜厚分布的研究进展进行总结并提出了展望。     

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.     

单晶硅非平衡磁控溅射等离子体基离子注入钼的XPS研究

采用非平衡磁控溅射及射频激励产生金属等离子体，在单晶晶体Si上等离子体基离子注入钼，选择不同的靶基距，即不同的Mo沉积速率，研究了沉积速度对Si中Mo注入层的影响，用X光电子能谱（XPS）对注入层中M o的深度分布和化学态进行了分析，结果表明：注入过程由两部分组成，即反冲注入（包括级联碰撞引起注入原子的位移）和金属的纯注，随靶基距增大，沉积速率减少，样品表面沉积层厚度减小，注入层厥厚，靶基距为300mm时，纯注入层厚度与理论计算值接近，XPS多道分析判断有MoSi2相生成。     

靶基距对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜光学性质的影响

应用DC(直流)反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为42.6 sccm,氧流量为15 sccm,溅射时间为30 min的条件下,通过控制靶基距改变TiO2薄膜的光学性质.应用n&k Analyzer 1200测量,当靶基距增加时薄膜的平均反射率降低,同时反射低谷先短波后长波之后再短波;靶基距对消光系数k影响较大;随着靶基距的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势,但当靶基距达到一定的量值时折射率的变化趋于稳定.通过XRD和SEM表征发现,随着靶基距的增加TiO2的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变,薄膜表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密.     

JGP—600型磁控溅射薄膜沉积装置的研制

本文介绍了一种新的ＪＧＰ－６００型磁控溅射沉积薄膜装置。该装置采用射频和直流兼容的磁控溅射靶，靶－基距可以在工作时调节，ＫＡＵＦＭＡＮ源离子束清洗，涡轮分子泵真空系统，磁力偶合输送机构及行星转动工作架。测试表明本装置是一台先进的半导体工艺设备，７５ｍｍ样品的膜厚均匀度不大于５％。     

SmCo薄膜磁控溅射沉积速率的影响因素

SmCo薄膜的厚度是影响其磁性能的重要因素,而沉积速率是控制薄膜厚度的关键。采用直流磁控溅射工艺制备SmCo薄膜,设计正交实验并通过数理统计方法研究了溅射工艺参数中溅射功率、靶基距及氩气压强对SmCo薄膜沉积速率的影响,并同时考察了不同厚度SmCo薄膜的磁性能变化规律。研究结果表明:溅射功率与靶基距都对薄膜的沉积速率有较大的影响,其中在溅射功率为40~120W范围内时,随着溅射功率的增大SmCo薄膜的沉积速率逐渐提高;在靶基距为50~70mm的范围内,SmCo薄膜的沉积速率随靶基距的增大而逐渐降低;而在氩气压强处于0.7~1.5Pa范围内时,SmCo薄膜的沉积速率几乎不随氩气压强的改变而变化。在溅射功率为80W、靶基距为60mm及氩气压强为1.1Pa的工艺条件下,SmCo薄膜的沉积速率具有很好的稳定性。随膜厚从0.59μm增加到0.90μm,SmCo薄膜的矫顽力由23.4kA/m降低到8.2kA/m。     

小圆形平面靶倾斜磁控溅射镀膜均匀性研究

基于小圆形平面靶倾斜磁控溅射的实际情况,针对靶材环形刻蚀槽与水平工件台存在夹角的特点,建立数学模型.利用MATLAB软件进行模拟仿真,研究靶材与工件台正对且高度固定时,不同夹角对膜厚分布的影响.我们发现在工件台相对靶材的水平距离上,膜厚先增加后降低.当靶材夹角适当时,在工件台固定的区域范围内,薄膜沉积速率的变化近似直线...     

靶基距对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜光学性质的影响

应用DC(直流)反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为42.6 sccm,氧流量为15 sccm,溅射时间为30 min的条件下,通过控制靶基距改变TiO2薄膜的光学性质.应用n&k Analyzer 1200测量,当靶基距增加时薄膜的平均反射率降低,同时反射低谷先短波后长波之后再短波;靶基距对消光系数k影响较大;随着靶基距的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势,但当靶基距达到一定的量值时折射率的变化趋于稳定.通过XRD和SEM表征发现,随着靶基距的增加TiO2的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变,薄膜表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密.     

超滤过程中浸没式中空纤维膜组件的数学模拟优化研究

基于中空纤维膜轴向不均污染理论,运用响应曲面法建立了浸没式中空纤维超滤膜组件不同通量状态下,膜组件过滤过程中的膜阻力关于时间、空间的动态数学模型,对建立的模型进行了显著性分析及实验验证,并对中空纤维膜组件进行了数学优化.通过验证实验发现,发现实测数据与膜阻力动态数学模型计算值基本一致.通过对数学模型分析发现:在次临界通量状态下,膜丝长度及运行时间均存在最佳值;在临界和超临界状态下,膜阻力及运行时间与膜丝长度成正比.     

靶基距和锭料蒸发速率对沉积薄板厚度均匀性的影响

电子束物理气相沉积技术被采用制备大尺寸高温合金薄板,靶基距和不同坩埚中锭料蒸发速率对厚度均匀性的影响规律被研究。研究结果表明,靶基距对锭料的有效蒸发效率和厚度均匀性具有重要影响。靶基距低,有效蒸发效率高,反之,靶基距高,有效蒸发效率低。靶基距与锭料的有效蒸发效率成反比关系。调整不同坩埚中锭料蒸发速率,可获得不同的薄板厚度分布。当靶基距为h=50 cm,2号坩埚蒸发量为83%,4号坩埚蒸发量为17%时,沉积薄板厚度分布均匀性最好,在r≤450 mm范围内薄板厚度分布满足国家薄板厚度公差标准。理论计算与实验结果相符合表明模型合理。     

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.     

旋转式圆柱形磁控溅射靶的磁场计算

类似于矩形平面溅射靶的磁场和旋转式圆柱形的靶筒组成旋转式圆柱形磁控溅射靶。与常规的圆柱形磁控溅射靶相比较，该旋转式靶提高了靶材利用率和膜厚均匀度。本文介绍了旋转式圆柱形靶的结构和磁场计算方法，给出了计算公式、数据及其特性曲线。强度适度和均匀分布的磁场，保证了溅射靶的工作性能，并为靶结构的设计提供了依据。     

基片的运动方式对磁控溅射矩形靶镀膜均匀性的影响

本文从理论上分析了磁控溅射镀膜中基片的运动方式对沉积薄膜厚度均匀性的影响。在考虑了溅射环内不同位置刻蚀权重的情况下,对静止、直线往复运动(以下简称平动)、平动结合转动、平动结合转动并在折返处停留自旋四种运动方式,根据余弦定律对矩形靶在圆形基片上溅射的膜厚分布进行物理建模和仿真研究,并计算出相应的镀膜均匀度。研究结果表明,相比静止模式,平动时的膜厚均匀性有显著改善,平动结合转动的膜厚均匀性优于平动模式;但在前三种模式下,基片上的膜厚分布均为中心厚,边缘薄。而当采用第四种模式时,膜厚分布不再呈单调下降的趋势,延长停留时间会使膜厚分布发生翻转,变为中间薄、边缘厚,中间存在一个最佳的停留时间使得膜厚均匀性最好。     

磁控溅射制备紧固件防咬死涂层的厚度均匀性研究

为了研究磁约束聚变装置支撑装置紧固件的螺母和螺栓表面防咬死涂层的均匀性,利用磁控溅射技术在管形器件的内表面和外表面制备了铜膜,应用台阶仪进行薄膜厚度测试.采用矩形铜板作为磁控溅射靶,采用单自转和公转加自转两种方式进行沉积,分析了铜膜在管形器件的内表面和外表面的膜厚分布规律.结果表明:无论螺母还是螺栓,公转加自转相对于单...     

S-枪溅射输运过程的蒙特卡洛法模拟

本文用蒙特卡洛法对S-枪溅射的粒子输运过程进行了计算机模拟。用靶面的水平磁场分布作为靶面开始刻蚀的粒子发射频度函数。结果表明,膜厚分布的计算值与实测值符合的很好,并比较了不同气压、靶片距对淀积粒子能量和入射角分布的影响。     

磁控溅射状态三个参数理论分析

应用了宏观统计学的理论,以矩形平面磁控溅射靶为例,分析了在不同的磁场、电场和真空度的条件下,保持磁控溅射靶的工作状态,以及实现高质量磁控溅射薄膜的优化条件.通过分析表明,磁控溅射的磁场、电场与真空度存在着密切的关系,在磁控溅射中为了获得原子理想的沉积状态,必须对磁场、电场与真空度的参数进行合理的设定.三者参数的设定必须遵循其内在的关系和规律.     

单晶硅非平衡磁控溅射等离子体基离子注入钼的XPS研究

采用非平衡磁控溅射及射频激励产生金属等离子体，在单晶基体Si上等离子体基离子注入钼。选择不同的靶基距，即不同的Mo沉积速率，研究了沉积速率对Si中Mo注入层的影响，用X光电子能谱(XPS)对注入层中Mo的深度分布和化学态进行了分析。结果表明注入过程由两部分组成，即反冲注入(包括级联碰撞引起注入原子的位移)和金属的纯注入。随靶基距增大，沉积速率减小，样品表面沉积层厚度减小，注入层增厚。靶基距为300mm时，纯注入层厚度与理论计算值接近。XPS多道分析判断有MoSi2相生成。