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。     

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。     

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%。     

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。     

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     

复合电磁磁控溅射靶

复合电磁靶是由两个电磁铁分别产生两个圆环状跑道磁场的新型磁控靶。两个跑道磁场的水平磁场均可连续调节，对应两个跑道磁场分别安装Ａ和Ｂ两种纯金属靶材，即可镀制合金膜。调节两个跑道磁场的场强对比，即可实现膜层的成分调节。复合电磁靶可以溅射７ｍｍ厚的铁靶。复合电磁靶的应用实例是镀制二元合金系统的变成分合金膜。     

声级计抗电磁场辐射干扰试验研究

介绍了射频电磁场对声级计进行电磁辐射干扰的详细情况以及利用工频磁场测试装置进行声级计抗工频磁场干扰的研究设计     

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％。     

非平衡磁控溅射及其应用

磁控溅射镀膜技术由于其显著的特点已经得到广泛的应用。但是常规磁控溅射靶表面横向磁场紧紧地束缚带电粒子，使得在镀膜区域的离子密度很低，一定程度上削弱了等离子体镀膜的优势。通过有意识地增强或削弱其中一个磁极的磁通量，使得磁控溅射靶的磁场不平衡，可以大大提高镀膜区域的等离子体密度，从而改善镀膜质量。此外还讨论该项技术目前的发展状况。     

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。     

非平衡磁控溅射及其应用

磁控溅射镀膜技术由于其显著的特点已经得到广泛的应用。但是常规磁控溅射靶表面横向磁场紧紧地束缚带电粒子，使得一镀膜区域的离子密度很低，一定程度上削弱了等离子体膜的优势。通过有意识地增强或削弱其中一个磁极的磁通量。使得磁控溅射靶的磁场不平衡，可以大大提高镀区域的等离子体密度，从而改善镀膜质量，此外还讨论该技术目前的发展状况。     

电弧离子镀弧斑运动对膜层质量影响分析

随着薄膜材料在现代工业中的广泛应用,电弧离子镀技术已成为制备功能性膜层的重要方法,在航空航天方面主要面向于功能表面改性、复合材料表面金属化等领域。本文采用磁场控制电弧离子镀靶材表面的弧斑运动,在Ti靶上验证了弧斑在不同磁场下的运动状态,分析了弧斑的运动速度及运动范围。在五种磁场情况下制备Ti N膜层,通过扫描电镜、能谱分析仪、台阶仪、X射线衍射仪等对Ti N膜层的表面形貌、微观结构、成分元素、膜层厚度等进行了分析。结果发现,当磁场控制弧斑均匀地分布在整个Ti靶面,且弧斑运动速度加快时,膜层表面大颗粒数最少,膜层最厚,晶体择优生长方向为（111）晶面。     

多弧离子镀膜机靶源电磁场的研究

多弧离子镀设备蒸发源的电弧放电受外加磁场的严格控制，靶面处不同的磁场分布 具有不同的电弧放电形貌，这样，靶面处磁场强度的计算显得特别重要。本文基于多年 科研实践和研究生论文试验对电磁线圈在靶面各处产生的磁场强度的计算进行了理论推 导和研究，建立了数学模型，并进行了比较精确的磁场计算。计算值与实测值较好地相 吻合。该计算可作为多弧靶设计的依据。     

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.     

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     

磁场模拟装置的设计

介绍了一种磁场模拟装置，用于模拟某测试时需要的外部磁场。利用MATLAB软件对其磁场分布进行了计算仿真，并提出了该磁场产生装置的设计方法。该磁场装置能够模拟实验所需的外加磁场，还可以实现零磁场。     

不同非平衡度磁场环境中溅射等离子体的诊断与分析

采用Langmuir探针对两种不同非平衡度磁场环境中(K值分别为2.78和6.41)的溅射等离子体进行诊断,并使用高斯仪测量靶材表面的磁感应强度,结合靶材表面磁场分布的Ansys软件模拟,分析了等离子体在非平衡磁场环境中的运动规律。结果表明:磁控阴极内侧(靶材表面中部)的溅射等离子体主要参数(离子密度、电子密度及电子温度)在两种不同非平衡度磁场中都具有随靶基距增大而逐渐减小的趋势,大量带电粒子从磁控阴极外端向远离靶材表面的区域运动;K为2.78时的等离子体参数在靶材表面的刻蚀环正上方60 mm范围内明显高于K为6.41时,前者靶材表面的磁感应强度大于后者;向外发散的磁力线数量随K值的增大而增多。     

非平衡磁控溅射中调制磁场的作用

研究了调制磁场对于非平衡磁控溅射系统的作用，调制磁场可以使非平衡磁控溅射形成具有较高等离子体密度的等离子体束流，延伸到靶前110mm以上。在靶前60-110mm的位置上，收集电流密度高达9-10mA/cm^2，收集的电流密度比常规的磁控溅射方法高9倍以上，在调制磁场作用下磁控溅射沉积铜薄膜的沉积速率可以增加到14倍。