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.     

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。     

旋转圆柱靶溅射沉积产额分布

采用数值计算模型,计算了旋转圆柱靶溅射产额分布。数值计算中假设从靶溅射出来的粒子服从余弦函数定律。计算得到的单靶溅射产额分布和Al靶在Ar气压0.4Pa测量得到的实验值基本相同。同时计算了孪生旋转圆柱靶的溅射产额分别与靶基距、靶间距,以及靶旋转角度的相关性。     

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。     

直流磁控溅射中磁场强度和阴极电压对圆平面靶刻蚀形貌的影响

本文借助Comsol和Matlab软件模拟了直流磁控溅射圆平面靶系统的磁场分布和荷电粒子分布,对不同磁场强度和阴极电压条件下的荷电粒子分布进行了模拟分析,通过比较靶面离子流密度分布曲线发现:当磁场强度增强时,靶面离子流密度分布曲线会变得更加陡窄;当阴极电压变化时,靶面离子流密度分布曲线几乎没有变化.说明靶材的刻蚀形貌会随磁场强度增强而变窄,而阴极电压变化对靶材的刻蚀形貌没有影响.上述结论对直流磁控溅射工艺参数优化具有一定的理论指导意义.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

高磁场强度的矩形平面磁控溅射靶的设计

研究利用高磁场强度实现低电压磁控溅射的可能性;通过理论分析、实际设计和实验,分析了限制矩形平面磁控溅射靶表面水平磁场强度B的上限的几个因素;设计出了B为0.09T的矩形平面磁控溅射靶。结果表明:B的增加显著降低了磁控溅射镀膜工艺的着火电压和维持放电电压,为实现低电压磁控溅射提供了另一种思路。     

三柱靶磁控溅射镀膜机在工艺品装饰镀中的应用

将三柱靶磁控溅射镀膜机应用于工艺品装饰镀生产中,开发多种镀膜工艺并进行了批量生产,实践证明:三柱靶磁控溅射镀膜技术结合特制的衬底漆和保护面漆涂装工艺,能够在工艺品上获得合格的装饰层.拓展该技术在工艺品行业的应用,可有效减轻传统电镀对环境的污染.     

旋转压电复合圆柱的弹性分析

针对由各向同性弹性核和压电层组成的两层复合圆柱的旋转问题,给出了弹性力学解。先从压电层的静电平衡方程出发,得到含一个待定常数的电位移形式解,并由此分别给出弹性核和压电层的位移通解,然后利用力学和电学边界条件以及界面处的连续条件确定出所有各层中引入的待定常数,最终得到原问题的解。数值结果表明：当压电层的内外表面均接地时,压电层中的径向应力幅值随弹性核材料的杨氏模量增大而增大,而环向应力则正好相反。弹性核材料的泊松比及外加在压电层内外表面上的电势对旋转两层复合圆柱内的应力响应均有显著的影响。     

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.     

磁控溅射中旋转阴极的对角效应及其解决途径

对角效应是一种存在于磁控溅射中,由于阳极的不对称分布而引起的一种不对称刻蚀的现象,表现为靠近阳极的一侧溅射跑道沿着霍尔电流方向的转角刻蚀明显增强,而另一侧对应转角刻蚀相对较弱,如为双靶时,表现为沿对角线方向刻蚀增强的现象,导致靶材的不均匀刻蚀及靶材利用率降低.文章研究了这种现象,对其成因进行了分析,并进一步阐明了如何避...     

JPD-1200型矩形双平面磁控溅射阴极镀膜设备的研制

介绍了设备的结构、组成及工作过程,对新型矩形双平面磁控溅射阴极及有关的各阴极进行了分析、比较.     

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。     

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     

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。