小圆平面靶磁控溅射镀膜均匀性研究

本文从圆平面靶磁控溅射的原理出发,针对圆形平面靶面积小于基片面积的特点进行分析,建立膜厚分布的数学模型,并利用计算机进行模拟计算,目的在于探寻平面靶材面积小于基片面积时影响膜厚均匀性的因素。模拟计算的结果表明:基片偏心自转时,靶基距和偏心距对膜厚分布均有影响。偏心距一定时,随着靶基距的增大,薄膜厚度变小,膜厚均匀性有提高的趋势;靶基距一定时,随着偏心距的增大,膜厚均匀性先变好后变差。当基片自转复合公转时,随着转速比的增大,膜厚均匀性逐渐变好,转速比增大到一定程度后,它对膜厚均匀性的影响逐渐变小。圆形平面靶的刻蚀环范围的变化对薄膜的均匀性有一定的影响。这些理论为小圆平面磁控溅射系统的设计和实际应用提供了理论依据。     

直流磁控溅射膜厚分布实测与数值模拟研究

基于直流磁控溅射的基本原理,通过对小圆形磁控溅射平面靶的特点分析,建立了磁控溅射系统的几何模型,推导出了膜厚分布的数学理论模型.借助MATLAB数学软件,计算了不同靶基距下膜厚分布的理论数据,分析了靶基距变化时膜厚分布的特点.实测了两种不同靶基距下膜厚的分布,通过与理论数据的对比,验证了模型的可靠性.理论模型与实测数据...     

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.     

离轴溅射法中最佳几何参量的预测

为提高磁控溅射薄膜的厚度均匀性,采用理论计算的方法分析了离轴溅射薄膜的厚度分布,结果表明最佳偏心距及对应的有效薄膜尺寸都与靶基距呈线性增大的关系。溅射原子的角分布、溅射环的宽度以及膜厚均匀性要求都会影响该线性关系。针对以上变化因子,本文归纳出了普适的公式,可方便地对实际工作进行指导。     

基片的运动方式对磁控溅射矩形靶镀膜均匀性的影响

本文从理论上分析了磁控溅射镀膜中基片的运动方式对沉积薄膜厚度均匀性的影响。在考虑了溅射环内不同位置刻蚀权重的情况下,对静止、直线往复运动(以下简称平动)、平动结合转动、平动结合转动并在折返处停留自旋四种运动方式,根据余弦定律对矩形靶在圆形基片上溅射的膜厚分布进行物理建模和仿真研究,并计算出相应的镀膜均匀度。研究结果表明,相比静止模式,平动时的膜厚均匀性有显著改善,平动结合转动的膜厚均匀性优于平动模式;但在前三种模式下,基片上的膜厚分布均为中心厚,边缘薄。而当采用第四种模式时,膜厚分布不再呈单调下降的趋势,延长停留时间会使膜厚分布发生翻转,变为中间薄、边缘厚,中间存在一个最佳的停留时间使得膜厚均匀性最好。     

小圆形平面靶倾斜磁控溅射镀膜均匀性研究

基于小圆形平面靶倾斜磁控溅射的实际情况,针对靶材环形刻蚀槽与水平工件台存在夹角的特点,建立数学模型。利用MATLAB软件进行模拟仿真,研究靶材与工件台正对且高度固定时,不同夹角对膜厚分布的影响。我们发现在工件台相对靶材的水平距离上,膜厚先增加后降低。当靶材夹角适当时,在工件台固定的区域范围内,薄膜沉积速率的变化近似直线。根据薄膜厚度在工件台水平面呈圆弧状递减分布实际特点,模拟出在4英寸的衬底上片内均匀性。根据模拟结果,我们在4英寸的衬底上制备出片内非均匀性小于0.6%的氮化钽薄膜,验证了数学模型的合理性,并解释了非均匀性的实验结果优于模拟计算结果的原因。这为设计制造磁控溅射镀膜设备提供了参考。     

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。     

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.     

第十九讲 真空溅射镀膜

<正>(接2016年第4期第80页)(2)膜层沉积不均匀薄膜厚度均匀性是衡量薄膜质量和镀膜装置性能的一项重要指标。任何一种有实际应用价值的薄膜,都对膜厚分布有特定的要求,都要求所镀的膜层厚度尽可能均匀一致,有尽可能好的膜厚均匀性。提高膜厚均匀性有多种方法,比如将溅射靶源和基片放置在合适的位置,采用旋转基片,增加遮挡机构等等。对于磁控溅射镀膜,理想的     

平面磁控溅射薄膜厚度均匀性的研究概述

在平面磁控溅射镀膜系统中,薄膜厚度均匀性作为衡量薄膜质量和成膜系统性能的一项重要指标,得到了国内外学者们的广泛研究。本文以膜厚分布的理论模型为出发点,从工艺条件及模型参数两个方面,对靶与基片的位置关系、基片的运动方式、靶材的形状、溅射功率、工作气压、工作模式等各种影响以及改善薄膜厚度均匀性的因素进行了系统的归纳和陈述。最后对平面磁控溅射镀膜系统膜厚分布的研究进展进行总结并提出了展望。     

PEM控制中频孪生反应磁控溅射沉积TiO2薄膜的研究

在中频孪生靶反应磁控溅射实验装置上,用PEM控制沉积TiO2薄膜,实验了靶基距、电流与沉积速率的关系。实验得出,靶基距为112 mm时沉积速率最大,沉积速率与电流基本成线性比例关系。在溅射电流30 A,靶基距112 mm,设置点2.5时,测量了基片随时间的温升变化。然后以自然温升的单晶硅为基片,实验研究了设置点对TiO2薄膜晶体结构、折射率的影响。实验结果表明,设置点越高溅射沉积的薄膜金红石相越多,折射率也越高。     

磁控溅射制备紧固件防咬死涂层的厚度均匀性研究

为了研究磁约束聚变装置支撑装置紧固件的螺母和螺栓表面防咬死涂层的均匀性,利用磁控溅射技术在管形器件的内表面和外表面制备了铜膜,应用台阶仪进行薄膜厚度测试.采用矩形铜板作为磁控溅射靶,采用单自转和公转加自转两种方式进行沉积,分析了铜膜在管形器件的内表面和外表面的膜厚分布规律.结果表明:无论螺母还是螺栓,公转加自转相对于单...     

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.     

Variations of microstructure, conductivity and transparency of Al-doped ZnO thin films prepared by radio frequency magnetron sputtering with target-substrate distances

Al-doped ZnO films were deposited at different target-substrate distances by radio frequency magnetron sputtering. The crystallite size of the films is reduced with increasing the target-substrate distance, but the (002) preferential orientation of ZnO is observed for all the films. It is found that the target-substrate distance has a great influence on the carrier concentration in the films. Reduction of the target-substrate distance is favorable to obtain higher carrier concentrations. The lowest resistivity of 1.1 × 10⁻³ Ω cm is obtained for the film at target-substrate distance of 55 mm. The optical transmittance in the visible range remains higher than 90% for all the films, and the absorption edge shifts towards the shorter wavelength side with decreasing the target-substrate distance. The band gap was widened by 0.11 eV due to the Burstein-Moss (BM) shift from 3.33 eV to 3.44 eV with the reduction of the target-substrate distance from 60 mm to 55 mm.     

The effect of process conditions on the properties of bioactive films prepared by magnetron sputtering

Radio frequency (RF) magnetron sputtering is a promising deposition technique that can produce dense and well-adhered films. This technique is applied to deposit thin HA films on titanium oral implants, which have exhibited excellent bioactive behavior. In this paper, the influence of key deposition parameters, including discharge power, gas composition, process pressure, base pressure, substrate temperature, bias, target-substrate distance on the properties of bioactive films are reviewed. Besides, other influencing factors such as post-deposition heat treatments and initial target materials are also introduced. At last, the future application of RF magnetron sputtering in biomedicine is presented.     

矩形平面磁控溅射装置若干参数的探讨

矩形平面磁控溅射装置中存在着诸如磁场、电场、气压、靶材、基片温度及速度、几何结构等参数间的相互影响，并且最终决定了沉积薄膜的性能。为了方便矩形平面磁控溅射装置的设计，就如下参数进行探讨：磁感应强度的设计与计算；电压、电流和气压的关系；基片温度及速度；膜厚均匀度。     

溅射工艺对GdTbFeCo薄膜磁光性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上成功制得了GdTbFeCo非晶垂直磁化膜,研究了溅射工艺对GdTbFeCo薄膜磁光性能的影响.测量结果表明,基片与靶间距为72mm,溅射功率为75W,溅射气压为0.5Pa,薄膜厚度为120nm时,GdTbFeCo薄膜垂直方向矫顽力为477.6kA/m,克尔角为0.413°.     

Flat erosion magnetron sputtering with a moving unbalanced magnet

A flat erosion-sputtering system has been developed using a rotating unbalanced and asymmetrical magnet. Target utilization and uniformity of erosion on the 5-in. target were greatly improved over the usual magnetron sputtering system by using a novel magnetron cathode to generate a wider, rotating magnetic flux. The novel magnetron cathode used the yoke magnet in which the stronger magnet set shifted towards the center and the weaker towards the periphery. This yoke magnet was attached to slant toward the center of rotation and rotated during sputtering. The estimated target utilization went up to 80% when the target was finally used up, and the uniformity of sputtered film was within 5% over an area 80 mm in diameter.