直流磁控濺射中荷電粒子分布的模擬研究.pdf

1、磁控濺射鍍膜技術(shù)是目前鍍膜工業(yè)化生產(chǎn)中最主要的技術(shù)之一。由于它具有沉積速率高、沉積溫度低、薄膜質(zhì)量好等特點，所以應(yīng)用非常廣泛。現(xiàn)在，大面積鍍膜的生產(chǎn)應(yīng)用越來越多，磁控濺射適合于大面積鍍膜的特點使其應(yīng)用前景廣闊。不過，磁控濺射系統(tǒng)仍存在不少缺點，最突出的是現(xiàn)有的磁控濺射靶存在靶面刻蝕不均勻和靶材利用率低等不足。這主要是由于靶材表面荷電粒子分布不均勻?qū)е碌?。因此對靶面磁場分布和荷電粒子分布進(jìn)行模擬計算研究是十分有意義的。
　　本文利用

2、商業(yè)軟件對磁控濺射靶表面的磁場分布和荷電粒子分布進(jìn)行模擬計算，其中磁場分布采用Comsol軟件模擬，荷電粒子分布采用OOPIC軟件模擬。本文對兩個不同的模型進(jìn)行模擬，即矩形靶直道區(qū)域模型和圓平面靶系統(tǒng)模型，矩形靶直道區(qū)域采用二維模型，圓平面靶系統(tǒng)采用二維軸對稱模型。
　　論文利用Comsol軟件對矩形靶直道區(qū)域的磁場分布進(jìn)行了模擬計算，得到了一些可視化的磁場分布圖，可以發(fā)現(xiàn)磁體在靶面附近產(chǎn)生兩個對稱的拱形磁場。之后，提取需要的磁場

3、數(shù)據(jù)，并通過MATLAB編程對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到OOPIC軟件可以使用的磁場數(shù)據(jù)文件。然后利用OOPIC軟件對矩形靶直道區(qū)域的荷電粒子分布進(jìn)行了模擬計算，得到了直觀的荷電粒子分布圖和靶面粒子流密度分布曲線。其中，荷電粒子分布圖可以直觀地展示磁控濺射放電等離子體中電子和氬離子的分布，靶面粒子流密度分布曲線中的離子流密度分布曲線則可以在一定程度上反映靶材的刻蝕形貌。
　　論文還對圓平面靶系統(tǒng)的磁場分布和荷電粒子分布進(jìn)行了模擬計算研究，

4、得到了磁場分布圖及數(shù)據(jù)、荷電粒子分布圖以及靶面粒子流密度分布曲線。之后對不同磁場強(qiáng)度和陰極電壓條件下的荷電粒子分布進(jìn)行了模擬，通過比較靶面離子流密度分布曲線發(fā)現(xiàn):當(dāng)磁場強(qiáng)度增強(qiáng)時，靶面離子流密度分布曲線會變得更加陡窄，這在一定程度上說明靶材的刻蝕形貌會隨磁場強(qiáng)度增強(qiáng)而變窄，靶材利用率會降低;當(dāng)陰極電壓變化時，靶面離子流密度分布曲線幾乎沒有變化，這在一定程度上說明陰極電壓變化對靶材的刻蝕形貌沒有影響。以上研究，可以為直流磁控濺射工藝參數(shù)優(yōu)