第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

150 / 2020-09-19 13:13:32

磁场对磁控溅射阴极刻蚀的控制

磁控溅射；阴极刻蚀；磁场

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摘  要：随着社会的发展，人们对薄膜质量提出了越来越严格的要求，磁控溅射技术相比于其他镀膜方式，具有基片温升低、薄膜质量优等特点，在精密仪器的镀膜领域得到了广泛的应用。阴极作为镀膜机的核心部件，其刻蚀状态对薄膜质量的影响至关重要。目前，矩形平面磁控溅射阴极主要存在以下问题：1.随着靶材的不断刻蚀，刻蚀跑道处的靶面磁场会不断增大，导致靶材的局部刻蚀速率越来越快，但刻蚀宽度越来越窄，从而导致薄膜的沉积速率与薄膜质量发生变化；2.对于矩形平面靶，在常规的磁场排布下，刻蚀跑道的弯道的刻蚀速率会高于直道的刻蚀速率，导致弯道处比直道处更容易刻穿，致使靶材利用率降低。研究表明，磁场对于阴极靶材刻蚀起到了决定性作用，可直接影响靶材的刻蚀速率与刻蚀形貌。

       本文利用所设计的可移动式磁场对阴极靶材的刻蚀过程进行控制，采用“模拟+实验”的方式，由模拟指导实验，实验验证模拟的准确性。首先对靶面磁场进行模拟仿真，之后利用高斯计对靶面磁场进行测量，验证模拟结果的正确性，之后在靶材的刻蚀过程中，定期对靶材进行三维扫描并逆向建模，模拟刻蚀后的靶面磁场，根据模拟结果相应改变磁铁的位置，以模拟结果指导实验的方向。特别说明，针对弯道的靶材刻蚀特点特别设计了可独立移动圆柱磁铁进行控制，以保证弯道与直道的刻蚀速率相对一致；对于直道部分则采用除圆柱磁铁之外的其余磁铁整体移动进行控制，以保证整个刻蚀过程中，直道的刻蚀速率相对不变。