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《平面磁控濺射靶磁場(chǎng)的計(jì)算》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第28卷第3期真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)2008年5、6月CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY271平面磁控濺射靶磁場(chǎng)的計(jì)算*趙華玉牟宗信賈莉張鵬云郝勝智(大連理工大學(xué)三束材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和物理與光電學(xué)院大連116024)Calculationof2DMagneticFieldDistributionofPlanarMagnetronTargets*ZhaoHuayu,MuZongxin,JiaLi,ZhangPengyun,Ha
2、oShengzhi(StateKeyLaboratoryofMaterialsModificationbyLaser,IonandElectronBeams,SchoolofPhysicsandOptoelectronicTechnology,DalianUniversityofTechnology,Dalian,116024,China)Abstract2Dimensionalmagneticfielddistributionoftheplanarmagnetrontargetwasnumericallycalculatedinfin
3、iteelementmethod.Theresultsshowthatthecalculationagreeswellwiththeexperimentalmeasurementsandthattargetgeometryconsiderablyaffectsthemagneticdistribution.Forexample,sizereductionofthemagnetextendsthemagneticareainradialdirectiononthetargetsurface;andadditionofaconeshapedpole
4、shoeabovetheinnermagnetincreasestheradialcomponentsofthemagneticflux.KeywordsMagnetronsputtering,Magneticfield,Finiteelementmethod摘要精確分析磁控靶的磁場(chǎng)對(duì)優(yōu)化磁控靶的設(shè)計(jì)非常重要。本文采用有限元法分析了圓形平面磁控靶的二維磁場(chǎng)分布,理論計(jì)算的結(jié)果與特斯拉計(jì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量相符,通過對(duì)比兩種不同磁極尺寸的磁控靶的磁場(chǎng),發(fā)現(xiàn)減少磁極的尺寸可以擴(kuò)展靶表面徑向磁場(chǎng)區(qū)域,磁芯上方加圓錐形極靴可以增強(qiáng)磁芯上方徑向磁場(chǎng)。關(guān)
5、鍵詞磁控濺射磁場(chǎng)有限元法中圖分類號(hào):TB43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16727126(2008)0327104磁控濺射裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用于薄膜的制備和材磁場(chǎng)增加對(duì)功率密度的貢獻(xiàn)不大,而在25mT~50mT[1-2]料的表面改性中。磁控靶的磁場(chǎng)分布對(duì)放電過這一段,功率密度正比于磁通密度。另外,電子穿越[8]程非常重要,影響著放電特性、等離子體分布、濺射磁場(chǎng)時(shí)的Bohm擴(kuò)散系數(shù)正比于1/B,靶表面的磁和陰極靶材的刻蝕。尤其是在濺射貴重金屬時(shí),靶場(chǎng)太強(qiáng)不利于電子的擴(kuò)散,造成負(fù)電荷(電子)在靶表表面的不均勻刻蝕嚴(yán)重制約了靶的使用
6、壽命和靶材面積累不利于維持放電,使放電由空間電荷限制模式[9]的利用率。而且隨著靶刻蝕槽的加深,放電的IV轉(zhuǎn)向電荷遷移限制模式。特性會(huì)緩慢發(fā)生變化。濺射出的靶材粒子的出射分合理設(shè)計(jì)磁控靶的磁場(chǎng)能夠顯著提高靶面剝蝕[10-11]布也將不斷改變,這些都影響了實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性和重的均勻性,提高靶材利用率,這就使得精確分[3]復(fù)性。析磁控靶的磁場(chǎng)分布進(jìn)而優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要。為了提高靶材的使用效率和濺射條件的穩(wěn)定性,實(shí)驗(yàn)上可以用特斯拉計(jì)來測(cè)量磁控靶表面的磁場(chǎng),[4-5]人們做了各種各樣的研究。對(duì)于平面磁控濺射,但很難通過探針掃描的辦法準(zhǔn)確測(cè)出空間每一點(diǎn)磁一
7、般要求靶表面最大水平磁通密度為20mT~40mT,場(chǎng)。為了得到磁控靶磁場(chǎng)分布的精確值,文獻(xiàn)[12-[6]最佳值為30mT。認(rèn)為B超過此范圍便不利于電13]中采用數(shù)值方法計(jì)算了磁控靶的磁場(chǎng)。本文以子的動(dòng)量積累,從而不利于電離碰撞即著火和維持放磁性材料的BH曲線和矯頑力Hc為參數(shù),用有限電。文獻(xiàn)[7]通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得在氣壓為05Pa時(shí)磁控靶元分析軟件Ansys計(jì)算了磁控濺射靶的二維磁場(chǎng)分的功率密度與磁通密度的關(guān)系,指出磁通密度低于25布。對(duì)比分析了兩種不同磁極尺寸的磁控靶的磁mT時(shí),沉積的功率密度明顯下降,而高于50mT時(shí),場(chǎng),為進(jìn)一步優(yōu)化磁控靶的磁
8、場(chǎng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。收稿日期:20070314基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.50407015)*聯(lián)系人:Tel:(0411)
