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-论文.pdf

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1、第50卷第3期真空VACUUMV0I．5O．No．32013年5月May．2013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黄英，韩晶雪，李建军，常亮，张以忱(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004)摘要：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

2、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。关键词：直流磁控溅射；刻蚀形貌；模拟；圆平面靶；磁场强度；阴极电压中图分类号：TB79文献标识码：A文章编号：1002—0322(2013)03—0070—04InfluenceofmagneticfieldintensityandcathodevoltageontheetchingmorphologyofcircularplanartargetinDCmagnetronsputteringHUANGYing，HANJing—xue，LIJian-jun，CHANGLiang，ZHANGYi—chenfScho

3、olofMechanicalEngineeringandAutomation，NortheasternUniversity，Shenyangj10004，China)Astract：ThemagneticfieldandchargedparticlesdistributionofthecirculartargetmodelinDCmagnetronsputteringwassimulatedusingtheComsolandMatlabsofwares．Thedistributionofchargedparticlesundertheconditionsofdifferentmagnet

4、icfieldstrengthanddifferentcathodevoltagewerealsostudied．Bycomparingthecnrvesofionfluxdensitydistribution，it"Sshownthatthecurvewillbecomena~owwiththeenhancementofthemagneticfieldandalmostnotchangewiththevariationofcathodevoltage．Itmeansthatthetargetetchingmorphologywillbecomena~owwiththeenhanceme

5、ntofthemagneticfield，whichisindependentofthecathodevoltage．AguidanceforprocessparameteroptimizationinDCmagnetronsputteringisthusprovided．Keywords：DCmagnetronsputtering；etchingmorphology；simulation；circulartargetmodel；magneticfieldstrength；cathodevoltage在各种溅射镀膜技术中，由于磁控溅射技术1圆平面靶系统的磁场模拟具有能制备高熔点材料、复合

6、材料薄膜以及沉积速率快、可控性好等优点，应用十分广泛。但是磁圆平面磁控溅射靶的磁体排布的特殊结构控溅射也存在一些显著的缺点，如靶表面磁场的导致其磁场和荷电粒子呈轴对称分布，因此可以不均匀分布导致靶表面不均匀刻蚀，靶材利用率采用二维轴对称模型进行模拟计算【4l。低。圆平面磁控溅射靶是实际应用中一种比较常首先，在Comsol中建立圆平面磁控溅射靶用的靶，磁场强度和阴极电压是磁控溅射中常用的二维轴对称模型，如图1所示。对铜背板、压盖的两个工艺参数_1～1。基于此，本文模拟了直流磁等进行了简化处理，图中部件从上到下依次为靶控溅射圆平面靶系统的磁场分布和荷电粒子分材、内外磁钢和磁轭。各部件具体尺寸

7、和材料参布，分析了磁场强度和阴极电压大小对靶材刻蚀数见表1。形貌的影响，从而可以对直流磁控溅射工艺参数然后对材料定义物理参数，接着给定边界条优化具有一定的理论指导意义。件，内边界设置成连续，外边界设置成零磁场边收稿日期：2013—04—02作谱简介：~(1957一)，湖北省仙桃市人，教授。第3期黄英，等：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．73．．离子流密度分布sF(r)曲线几乎没有变化，这在一定程度上说明阴极