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真空科学与技术学报 2016年第12期36卷 1373-1380页

作者：彭寿张宽翔蒋继文杨勇姚婷婷曹欣李刚金克武徐根保王芸浮法玻璃新技术国家重点实验室蚌埠233000 蚌埠玻璃工业设计研究院蚌埠233018

采用未经使用和经长时间使用后的新旧掺铝氧化锌(AZO)圆形平面陶瓷靶,直流磁控溅射制备AZO薄膜,基片分别正对靶材水平放置和立在屏蔽罩旁竖直放置,并通过X射线衍射仪、霍尔效应测试系统、光学椭偏仪等设备分析其结构和光电性能,系统地... 详细信息

采用未经使用和经长时间使用后的新旧掺铝氧化锌(AZO)圆形平面陶瓷靶,直流磁控溅射制备AZO薄膜,基片分别正对靶材水平放置和立在屏蔽罩旁竖直放置,并通过X射线衍射仪、霍尔效应测试系统、光学椭偏仪等设备分析其结构和光电性能,系统地研究靶材刻蚀对磁控溅射制备AZO薄膜性能空间分布的影响。研究表明,氧负离子是造成靶材刻蚀导致薄膜性能空间差异的主要原因,对于水平放置径向分布的AZO薄膜,采用新靶制备时,靶材刻蚀位置处,氧负离子对薄膜损伤作用最大,(002)晶面间距增大,电学性能最差,而在正对靶中心及其他位置处电学性能较佳,随着靶材刻蚀的加深,氧负离子对正对靶中心位置处的薄膜损伤作用最大,结晶性能和电学性能最差;而对于竖直放置纵向分布的AZO薄膜,由于受氧负离子作用弱,采用新旧靶制备的薄膜性能分布规律相似,薄膜电学和结晶性能较水平放置均有所提升,某些位置处电阻率可达(7~8)×10^(-4)Ω·cm,但可见光透过率有所下降。

关键词：靶材刻蚀 AZO薄膜氧负离子空间分布

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磁控溅射过程中溅射产额及靶材刻蚀的模拟计算研究

磁控溅射过程中溅射产额及靶材刻蚀的模拟计算研究

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作者：陈明合肥工业大学

学位级别：硕士

磁控溅射是一种物理气相沉积技术，已被广泛地应用于各种薄膜的制备。它主要包括溅出粒子(原子或分子)的产生和输运以及输运到基片的粒子在基片上的扩散、聚集、生长成膜两大微观过程。其中，产生溅出粒子的靶材溅射过程是关键性的部分... 详细信息

磁控溅射是一种物理气相沉积技术，已被广泛地应用于各种薄膜的制备。它主要包括溅出粒子(原子或分子)的产生和输运以及输运到基片的粒子在基片上的扩散、聚集、生长成膜两大微观过程。其中，产生溅出粒子的靶材溅射过程是关键性的部分。在靶材溅射过程中，溅射产额与靶材的刻蚀一直是人们感兴趣的研究内容。人们主要通过实验方法来研究薄膜的性能和靶材的刻蚀，因此周期长、成本高。计算机模拟作为一种新的研究手段，对实验和理论起到了重要的补充作用，因此对薄膜性能和靶材刻蚀的模拟研究越来越为人们重视。本论文主要有两方面的内容：(1)运用蒙特卡罗方法(MC)模拟磁控溅射中的靶材溅射过程，按照己有的理论模型，跟踪粒子(入射离子、溅射原子)的过程状态(能量、方向、位置等);(2)建立靶材表面的电磁场分布与靶材刻蚀形貌之间的对应关系的模型，通过外加磁环来改变靶材表面的电磁场分布，提高靶材的利用率。本论文的主要结果有：(1)运用模拟程序模拟了氩离子对镍靶的溅射过程，模拟结果与实验结果及规律相符，且溅出原子在靶面上能量和角度分布的结果为溅射成膜的进一步模拟计算奠定了基础;(2)得到最佳的磁环参数。

关键词：磁控溅射计算机模拟蒙特卡罗法靶材刻蚀有限元模拟

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磁控溅射靶材刻蚀特性的模拟研究

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真空 2012年第1期49卷 65-69页

作者：沈向前谢泉肖清泉丰云贵州大学理学院贵州大学新型光电子材料与技术研究所贵州贵阳550025

靶材刻蚀特性是研究磁控溅射靶材利用率、薄膜生长速度和薄膜质量的关键因素。本文用有限元分析软件ANSYS模拟了磁控溅射放电空间的磁场分布,用粒子模拟软件OOPIC Pro(object oriented particlein cell)模拟了放电过程,最后用SRIM(stopp... 详细信息

靶材刻蚀特性是研究磁控溅射靶材利用率、薄膜生长速度和薄膜质量的关键因素。本文用有限元分析软件ANSYS模拟了磁控溅射放电空间的磁场分布,用粒子模拟软件OOPIC Pro(object oriented particlein cell)模拟了放电过程,最后用SRIM(stopping and range of ions in matter)模拟了靶材的溅射特性,得到了靶材的刻蚀形貌和刻蚀速度,并讨论了不同工作气压和不同阴极电压对靶材刻蚀的影响。模拟结果表明:靶材刻蚀形貌与磁场分布有关,磁通密度越强,对应的靶材位置刻蚀越深;靶材的刻蚀速度随阴极电压的增大而增大,而当工作气压增大时,靶材的刻蚀速度先增大后趋向平衡,当工作气压超过一定的值时,刻蚀速度随气压的增大开始减小。模拟结果与实验观测进行了比较,二者符合较好。

关键词：磁控溅射靶材刻蚀计算机模拟状态分布

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耦合溅射离子状态的动态靶材刻蚀行为仿真研究

耦合溅射离子状态的动态靶材刻蚀行为仿真研究

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第四届粤港澳大湾区真空科技创新发展论坛暨2020年广东...

作者：崔岁寒金正吴忠灿吴忠振北京大学深圳研究生院新材料学院

靶材的刻蚀率和均匀性是磁控溅射阴极关键的性能参数,直接决定了工艺成本和涂层的制备流程。当前,靶材刻蚀主要是利用靶面切向直接映射的方法或者是粒子网格/蒙特卡洛(Particle-in-cell/Monte Carlo collision,PIC/MCC)法仿真离子溅射... 详细信息

靶材的刻蚀率和均匀性是磁控溅射阴极关键的性能参数,直接决定了工艺成本和涂层的制备流程。当前,靶材刻蚀主要是利用靶面切向直接映射的方法或者是粒子网格/蒙特卡洛(Particle-in-cell/Monte Carlo collision,PIC/MCC)法仿真离子溅射的方式进行研究。然而,由于上述方法存在过渡的简化,仿真结果误差较大,特别是对非平衡磁场以及高功率放电。本工作通过将PIC/MCC方法和元胞自动机(Cellular Automata,CA)法相结合,并耦合溅射离子的能量和入射角度分布,开发出了一种新的动态刻蚀模型,实现了对等离子体空间分布随靶材刻蚀形貌变化的演变过程的仿真。利用动态刻蚀模型对多组阴极的刻蚀进行了仿真,结果表明考虑靶面形貌动态变化过程的仿真结果比传统的模型更为精确。随着刻蚀的进行,等离子体逐渐向刻蚀跑道最深的位置聚集,导致溅射离子状态发生改变,最终反作用于刻蚀过程。该模型突破了传统模型的精度低和静态刻蚀的局限,对未来的磁场设计,等离子体诊断以及涂层制备有重要的指导意义。

关键词：靶材刻蚀元胞自动机溅射离子状态动态刻蚀

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基于提高靶材利用率的磁场与靶材刻蚀仿真研究现状

基于提高靶材利用率的磁场与靶材刻蚀仿真研究现状

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2010中国·重庆第七届表面工程技术学术论坛暨展览会

作者：胡伟王人成清华大学精仪系设计工程研究所

介绍了基于提高靶材利用率的常用磁场仿真计算方法和靶材刻蚀的研究现状,并对这些研究方法的优缺点及适用场合做了简要分析。

关键词：靶材利用率磁场仿真靶材刻蚀

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国内外磁控溅射靶材的研究进展

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表面技术 2016年第10期45卷 56-63页

作者：陈海峰薛莹洁陕西科技大学机电工程学院西安710021

磁控溅射以溅射温度低、沉积速率高的特点而被广泛应用于各种薄膜制造中,如单层或复合薄膜、磁性或超导薄膜以及有一定用途的功能性薄膜等,在科学领域以及工业生产中发挥着不可替代的作用。在介绍磁控溅射原理的基础上,阐述了靶材刻蚀机... 详细信息

磁控溅射以溅射温度低、沉积速率高的特点而被广泛应用于各种薄膜制造中,如单层或复合薄膜、磁性或超导薄膜以及有一定用途的功能性薄膜等,在科学领域以及工业生产中发挥着不可替代的作用。在介绍磁控溅射原理的基础上,阐述了靶材刻蚀机理,针对传统磁控溅射系统中靶材利用率低、刻蚀形貌不均匀等现状,从改善靶面磁场分布和模拟靶材刻蚀形貌两方面对国内外最新的研究进展进行总结与分析。研究表明,通过改变磁体的空间布置或增加导磁片能有效改善靶面磁场分布,采用适当的运动部件实现磁场和靶材的相对运动能有效扩展靶材的溅射面积,提高靶材利用率。在靶材刻蚀模拟中,通过改变溅射过程中的工艺条件(磁场强度、工作电压等)来研究靶面等离子特性,结果显示靶材刻蚀形貌会随着磁场强度的增加而变窄,靶材刻蚀速率会随工作电压的增大而增大等,这些研究成果对磁控溅射工艺参数的优化具有指导意义。最后,对靶材冷却系统的设计、靶材表面处理等对溅射过程的影响进行了简要展望。

关键词：磁控溅射靶材刻蚀结构优化计算机模拟等离子体特性靶材冷却

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圆平面磁控溅射靶的磁场优化及刻蚀模拟

圆平面磁控溅射靶的磁场优化及刻蚀模拟

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作者：王维东北大学

学位级别：硕士

磁控溅射已经成为工业镀膜生产中最重要的技术之一,其中磁场分布在整个溅射过程中起着至关重要的作用,磁场强度的大小、分布决定了等离子体的特性,从而对成膜质量、靶表面刻蚀的均匀程度以及靶材的利用率均有影响。对于靶材的刻蚀形貌,... 详细信息

磁控溅射已经成为工业镀膜生产中最重要的技术之一,其中磁场分布在整个溅射过程中起着至关重要的作用,磁场强度的大小、分布决定了等离子体的特性,从而对成膜质量、靶表面刻蚀的均匀程度以及靶材的利用率均有影响。对于靶材的刻蚀形貌,人们主要通过实验的方法进行研究,周期长、成本高,因此对相关课题的理论研究具有重要的学术和应用价值。本论文主要研究工作及结论如下：（1）在现有SD500型-多靶磁控溅射镀膜机的基础上,为解决靶面磁场分布不均匀的问题,利用ANSYS有限元软件对靶面的磁场分布进行模拟,并利用高斯计测量靶面磁场分布,通过对比来验证模型的正确性。通过磁场的有限元模拟,系统分析了靶的各个结构参数对靶面磁场分布均匀性和强度的影响。其中对磁场分布均匀性影响较大的结构参数包括：内磁柱半径、内磁柱高度和导磁片长度。（2）提出带削角极靴和无极靴两种靶模型,利用ANSYS参数化设计语言分别对其结构参数进行优化设计,分析表明两种模型都能够增加靶面磁场分布均匀性,但无极靴靶模型的分布均匀区域宽度较大。通过在无极靴靶模型的铜背板的不同位置加装不同数目的导磁片,可以进一步扩大磁场分布均匀区域的宽度。分析表明,在铜背板上加装三片导磁片后,使得靶面水平磁感应强度的均匀区域宽度扩大到15.5mm,约占靶面的62%左右,同时靶面溅射区域中部的水平磁感应强度可降低10%左右,符合理想磁场的分布条件（3）对靶材刻蚀形貌进行了初步的研究,针对2mm厚的靶,建立靶材表面磁场分布与靶材刻蚀深度之间的对应关系的模型,对靶的刻蚀形貌进行了模拟。经过优化设计后的靶模型均匀刻蚀区域为距离靶中心11-18mm处,靶材利用率为70.6%,与现有靶结构相比,靶材利用率提高了11.06%,从而证明通过均匀磁场分布来提高靶面刻蚀均匀性这一方法的可行性。

关键词：磁控溅射圆形平面磁控靶磁场分布靶材刻蚀有限元模拟

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