cpa型磁控溅射设备靶改进及磁场模拟的分析的研究

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1、摘要磁控溅射镀膜是当前主要的薄膜沉积方式之一，被广泛应用在微电子、光学薄膜和材料表面处理领域中。特别是在大面积镀膜方面更具明显的优势。生产过程中比较关注溅射镀膜时的沉积速率、靶材的利用率等因素。由于磁场设计排布和靶的设计对这两个方面有着决定性的影响，因此必须对靶和磁场进行优化设计。论文第二章简述了溅射发展的历程，根据溅射技术的发展规律找到解决所面临的问题方法，为分析和解决当前问题提供理论依据。论文第三章讲述了辉光放电机理和伏安特性分布区间，加深了对放电特性的认识。在带电粒子运动中详细分析了带电粒子的运动与分布，电子在

2、电磁场中的运动轨迹和碰撞原理，为进一步深入了解和掌握溅射机理打下基础。在溅射产额中分析了粒子能量与溅射产额的关系、溅射产额的经验公式，为正确的计算靶材的利用率提供理论上的支持，并指出随着能量的增长，溅射产额经历了先增加后减少的一个过程。影响薄膜沉积因素的给出，为制作出高质量和沉积速率的膜层提供了理论上的指导，通过试验对相关参数调节优化可制备出硬度、厚度、结构、成份都符合要求的薄膜。论文第四章对磁控溅射中的靶材、磁场进行了分析与研究。指出了磁场不仅影响着溅射时放电特性、等离子体分布、溅射速率和阴极靶材的刻蚀，而且严重制约

3、了靶的使用寿命和靶材的利用率，同时也影响了实验的稳定性和重复性。研究了靶磁场表面分布、结构设计及设计原则，这些理论为合理设计和排布磁场并提高把靶利用率提供理论上的支持。用软件Comsol3．2a对不同尺寸参数的圆柱形磁场进行比较，同时对它的磁场分布仿真分析，结论是用软件Comsol3．2a可以对磁场进行较好的分析。这种计算理论为研究磁控溅射中靶表面的刻蚀提供了理论依据。在靶材研究中，给出了靶材利用公式，并从体积法研究了矩形平面靶和圆形平面靶利用率的计算方法，指出了提高们利用率的途径和矩形平面靶的利用率高于圆形平面靶的结

4、论。论文第五章讲述了CPA溅射台的结构，依据对靶、磁场研究的结果，分析现有靶材、磁场存在的优缺点，找到靶材利用率低下的原因。通过对靶材、内磁场的改进，提高了靶的利用率，取得较好的经济效益。关键词：磁控溅射，磁场，利用率，靶IABSTRACTMagnetronsputteringdepositionistheonekeywayofallmethod.Itiswidelyusedinmicroelectronics,opticalcoatingsandsurfacetreatmentareas.Ithasmoreobvio

5、usadvantageinlargeareacoatingparticularly.Thesputteringdepositionrateandtargetutilizationaremoreconcernedduringtheproductionprocess.Ithasadecisiveinfluenceonarrangementofthedesignedmagneticandthetarget.Sothetargetandthemagneticfieldmustbeoptimizedforthisreason.T

6、hedevelopmentprocessofsputteringisintroducedinthesecondchapter.Awayofresolvingproblemswhichwefacehasbeenfended.Itprovidesatheoreticalbasisfortheanalysisandsolvingcurrentproblems.Thetheoryofglowdischargevoltagecharacteristicsandthevolt-amperecharactercurveareintr

7、oducedinthethirdchapterwhichmarkedusdeeplyunderstandingofthedischargecharacteristics.Forfurtherin-depthunderstandingandknowledgetheoryofsputteringinelectromagneticfieldandthecollisiontheory.Themovementanddistributionofchargedparticlesaredetailedinthemovement.The

8、relationisintroducedbetweentheenergyandthesputteringyieldinthesputteringyield.Theempiricalformulaofsputteringyieldforcalculatingtheutilizationratiooftargethasbeenprov