矩形平面靶磁场分析及薄膜厚度模拟

摘要

磁控溅射镀膜是工业镀膜生产中最主要的技术之一，尤其适合于大面积镀膜生产。生产中需特别关注靶材利用率、薄膜厚度均匀性、沉积速率以及溅射过程稳定性等方面的问题，其根本在于整个系统的优化设计，靶磁场的设计则是其中的关键环节，而薄膜厚度分布又是影响薄膜性能的重要参数，因此相关问题的研究将具有重要的学术和实践价值，本论文所做的具体实验研究工作如下： (1)在现有的ITO镀膜玻璃生产线基础上，为了解决刻蚀不均匀造成靶材利用率低的问题，通过标量磁位法建立了计算矩形平面磁控靶磁场分布的数学模型，对计算区域作了简化处理，用ANSYS有限元软件进行了磁场分布的模拟，系统分析了结构参数对靶面磁场均匀性和强度的影响，得出两种改进的磁钢排布结构，改进的无导磁片的结构和改进的有导磁片的结构，其在磁场强度及均匀性方面都优于现有结构。而改进的有导磁片的结构能有效提高靶面刻蚀均匀性，增加靶面横向刻蚀区域的宽度，缩小端部磁场与中部水平磁场之间的差别，消除“端部效应”，进而“相对”延长靶的寿命。实验验证了这一结果。 (2)基于FJL560CI1型超高真空磁控与离子束联合溅射系统，通过对膜厚分布建模并进行计算机模拟计算，建立了薄膜厚度分布与靶基距关系的模型。根据计算及分析可知，靶基距是影响薄膜厚度均匀性的重要参数，在一定范围内，随着靶基距增大，薄膜厚度均匀性有提高的趋势。本人采用直流溅射方法制备Ti膜，并用椭圆偏振仪对制备的样品进行厚度测量，发现增大靶基距，薄膜厚度相对偏差减小。计算结果与实验结果较为一致。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章实验设备及原理

第三章矩形平面靶磁场分析

第四章薄膜厚度分布的模拟

第五章结论

参考文献

致谢