矩形平面直流磁控溅射装置工作区域磁场分析

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1、万方数据第41卷第12期2007年12月西安交通大学学报JOURNALOFXI7ANJIAOTONGUNIVERSITYV01．41N012Dec．2007矩形平面直流磁控溅射装置工作区域磁场分析邱清泉1，励庆孚1，YuJia02，JimFinelyz(1．西安交通大学电气工程学院，710049，西安；2．R&DCenter，PennsylvardaPittsburghGhssIndustriesInc．Pittsburgh15238，USA)摘要：通过分析磁场对磁控溅射过程的影响，总结出了矩形平面直流磁控溅射装置工作区域磁场的设计原则，并给出了两种磁体结构．采

2、用有限元方法对一套装置的磁场进行了计算，磁场计算结果与测量值吻合较好．基于上述分析计算，研究了磁场分布对靶材刻蚀形貌的影响，并进一步提出了具体的磁场改进措施．采用分流条垫补方法可以改进磁场分布，如果磁场水平分量呈马鞍形分布，靶材的利用率可以提高，采用磁极斜面结构对磁场分布的改进意义不大．另外，错开磁体问安装接缝和对永磁体精确充磁能够有效提高工作区域磁场分布的均匀性．关键词：磁控溅射；永磁；磁场；刻蚀中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：0253—987X(2007)12-1441—05MagneticFieldinWorkingRegionofRecta

3、ngularPlanarDCMagnetronSputteringApparatusQiuQingquanl．LiQingful．YuJia02，JimFinelys(1．schoolofElectricalEngineering，xi’anJiaotongUniversity．Xi’∞710049，ChinaI2．R＆DCenterPennsylvaniaPinsburghGlassIndustri船Ina．Pittsburgh15238，USA)Abstract：Analyzingtheinfluenceofthemagneticfieldonmagnetr

4、onsputteringprocess，theprinciplesofthemagneticfielddesignfortheworkingregionoftherectangularplanarDCmagne—tronsputteringapparatusaresummarized，andtWOfeasiblemagnetconfigurationsareproposed．ThemagneticfielddistributionofoneapparatusisevaluatedbyfiniteelementmethodtowellCO—incidewithth

5、emeasurements．Simultaneously，theinfluenceofthemagneticfielddistributiononthetargeterosionisinvestigated，anddetailedmeasuresforimprovingthemagneticfieldarepro—posed．Themagneticfieldisimprovedbyshimmingmethodwiththeshuntbar，andthehorizon—talmagneticfieldcomponentwithsaddledistributione

6、nablestOenhancethetargetutilization．TheinclinedpoleshoehaslittlebenefittOthemagneticfield．Inaddition，staggeringthejointgapbetweenthemagnetsandpreciselymagnetizingthepermanentmagnetfacilitateenhancingtheunifofruityofthemagneticfieldintheworkingregion．Keywords：magnetmnsputtering；perman

7、entmagnetimagneticfield；erosion矩形平面直流磁控溅射系统广泛应用于玻璃和其他材料制作薄膜的过程中，所采用的矩形靶的整体结构如图1所示，一般由两段直道和两段弯道组成，类似于跑道结构．其直道区域的截面结构如图2所示，主要包括磁体、靶材、基座以及用于磁场改进的分流条等部件．相对于热蒸发、离子镀等镀膜系统，磁控溅射沉积镀膜系统具有高的沉积率，低的基板温度的优点，适合于沉积难熔金属材料，并可以保证大面积镀膜的均匀性．然而，该系统也存在缺点，就是靶材的利用率比较低，通常低于30％LlJ．靶材利用率的提高对于降低生产成本具有很大的现实意义，目前靶

8、材利用率通常通过改变磁体