磁控溅射源中氩辉光放电的等离子体行为及分布特性

作     者：李平川 张帆 张正浩 李箫波 唐德礼 LI Pingchuan;ZHANG Fan;ZHANG Zhenghao;LI Xiaobo;TANG Deli

作者机构：核工业西南物理研究院成都610207 中核同创(成都)科技有限公司成都610207 

出 版 物：《真空科学与技术学报》 (Chinese Journal of Vacuum Science and Technology)

年 卷 期：2024年第44卷第6期

页      面：521-528页

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11775073) 四川省科技厅基础科研项目(2019YJ0296) 西物创新行动计划(202301XWCX003) 

主　　题：磁控溅射 数值仿真 等离子体行为 靶材利用率 能量利用率 

摘      要：通过三维粒子数值模型对现有磁控溅射源结构中氩辉光放电的等离子体行为和分布特征进行了模拟,从而得到靶材利用率和能量利用率的信息。离子轨迹、离子能量和离子入射角分布的分析结果表明,由于电势的空间分布影响,放电电压从260 V增加到340 V,使得轰击离子比例从80%降低到67%。由于离子向靶材移动和远离靶材都会得到加速,过高的放电电压不利于提高能量利用率。另一方面,提高放电电压有利于离子以更高的平均动能撞击靶材,有利于提高溅射产额。因此,根据工作压力选择合适的放电电压是提高电源效率的有效途径。通过离子溅射位置分布与靶材实际侵蚀剖面图的对比,验证了仿真模型的可靠性,对磁控溅射源的优化设计具有一定的参考价值。