因素
成都超迈磁控溅射是衡量薄膜性能的重要指标,因此有必要研究影响磁控溅射均匀性的因素,以使磁控溅射制备的薄膜具有更好的均匀性。简言之,磁控溅射是正交电磁场。封闭的磁场使电子围绕靶表面盘旋。在运动过程中,它们不断撞击工作气体氩气,使大量的氩离子电离。氩离子在电场作用下轰击靶并溅射中性靶原子(或分子) 沉积在衬底膜上。因此,为了获得均匀的涂层,需要均匀地溅射靶原子 (或分子),这需要靶的均匀且均匀的氩离子轰击。由于氩离子在电场的作用下轰击靶,因此均匀的轰击很大程度上取决于电场的均匀性。氩离子来自工作气体氩,氩不断被封闭磁场束缚的电子撞击。然而,在实际的磁控溅射设备中,这些因素并不均匀,因此有必要研究它们对成膜均匀性的影响。
磁场
因为实际的成都超迈磁控溅射装置不是均匀或正交的,而是空间的所有功能。至少在没有初等函数解的情况下,三维运动方程的表达式是不可解的。因此,很难计算磁场不均匀性对离子的影响,即对成膜不均匀性的影响。最好的方法是配合实验分析。图1为采用中频双靶柔性缠绕磁控溅射镀膜设备实验得到的靶磁场均匀性与膜厚均匀性的对应关系;


图1,磁场的均匀性计算公式为 (BI-Ba)/ Ba,其中BI是在目标的长度方向上的每个点处沿目标的宽度方向实际测量的磁场,Ba是所有的实际测量值BI平均值; 薄膜厚度的相对偏差由公式确定(kdI-kda)/kda计算,其中k是薄膜对波长为550nm的光的吸收系数,dI分别是不同点的厚度,dafor alldI。kdIT = T0(1-R) 实验 (-kdI) 计算,其中T是样品对波长为550nm的光的透光率,T0PET聚酯衬底对波长为550nm的光的透射率,R是钛膜和衬底之间的接触界面对波长为550nm的光的反射率,其可以被认为等于钛膜和空气之间的界面的反射率。T, T0,R。
,从图中可以看出,磁场与成膜的相对偏差之间存在大致的对应关系。薄膜在强磁场位置较厚,薄膜在弱磁场位置较薄。但是这种对应关系并不严格。第一,磁场均匀性波动频繁,膜厚均匀性波动较小; 第二,不均匀性的大小之间没有确切的比例关系; 第三,在某些地方,磁场甚至与膜厚相反。
磁场的位置很强,则薄膜相对较厚,反之亦然,则很容易理解该现象。因为在磁场强的地方,有更多的束缚电子和更多的激发离子。当然,有更多的溅射靶和厚膜,反之亦然。第一种社会现象产生的原因是靶面上的每个点对应于不同衬底上的一个表面,即从靶面上的一个点溅射出来的原子 (或分子) 没有相应地镀到衬底上的某一点上,但是以一定的概率电镀到基板上的小表面上的任何1.1点上。反过来,在衬底上某处电镀的膜是靶上的小表面共同显影的结果。这样类似靶的磁场的叠加影响在镀膜过程中发挥作用,很多同学靠近我们的靶的磁场的波动一定会说明叠加后没有问题。
成都超迈用磁镜理论解释了第二种和第三种现象。理想地,磁镜仅存在于靶的宽度方向上,并且在靶的长度方向上不存在磁场分量,并且不存在磁镜。但是,在实际应用中,在目标的长度方向上也存在磁场,并且存在磁镜,这使得电子沿目标的长度方向的运动不再稳定。在某些位置,由于镜子而被阻挡的电子会更多,而在某些位置,由于镜子而被阻挡的电子会更少。因此,膜在一些位置较厚而在其它位置较薄,导致膜厚度不均匀。在靶的长度方向上的磁镜主要位于磁场在靶的宽度方向上变化很大的位置处。例如,图中的目标宽度约为100厘米 (大约95厘米到100厘米) 发生了很大变化。靶的磁场分量不为零,并且在靶的长度方向上存在梯度,从而形成磁镜,以防止一些电子穿过该区域到达100厘米的位置。同样,在100和130厘米之间,有一个磁场和沿靶长度的梯度,使该区域的电子受到力的排斥,电子数量急剧减少,导致溅射速率迅速降低和薄膜变薄。通常,电子在物体的宽度方向上被磁场束缚,并且电子在物体的长度方向上被磁场强迫。因此,总体效果是膜厚度大致对应于磁场靶的宽度方向,但不完全对应于磁场靶的宽度方向。
气体不均匀性
一般来说,气体不均匀可以由两种情况引起,一种是气体输送不均匀,另一种是气体抽取不均匀。
图2显示了不同供气模式下膜厚的变化:


第二部分,铜管供气是指气体从铜管的一端进入,气体从铜管上的孔流出进入真空室,从孔流出的气体量逐渐减少,形成不均匀的供气。; 二元供气是指气体平均分为两路,两路平均分为四路,所以平均分为多路,然后送到真空室,可以认为是均匀供气。在二元气体供应的情况下,主要影响因素是磁场。在铜管供气的情况下,根据磁场的影响,膜厚的分布与斜率叠加。该斜率与铜管中的压力梯度一致。在压力较高的情况下,膜较厚但较薄。根据非均匀供气原理,可以推断气膜厚度的斜率可能与气孔的密度和大小以及供气压力有关,基本关系可能与孔的密度和尺寸成正比,与气压成反比。
图3显示了均匀供气和不同泵送条件下膜厚度的变化:


其中,正常抽气情况是指真空室中双靶两端的对称抽气,可以认为是均匀抽气。但是,无论是前分子泵还是后分子泵一端泵都属于不均匀泵送。由于供气均匀,抽气不均匀,因此真空室中的气体不均匀。显然,当关闭前分子泵而仅打开后分子泵时,气压从前向后逐渐减小。当后分子泵关闭,只有前分子泵打开时,气压从后向前逐渐降低。考虑到磁场的影响,实验膜厚和压力变化也一致。
此外,成都超脉可以发现,一些重要位置原本受磁场影响,均匀性较差,但如果加上抽气造成的气体不均匀性和影响,均匀性变得更好。这给了我们一个发展的启发,也许他们也可以通过故意使气体在某处具有特定的不均匀性来补偿磁体不均匀性问题的影响。
的影响
靶基距也是影响磁控溅射膜厚均匀性的重要工艺参数。在一定范围内,膜厚均匀性随着靶基距离的增加而增加,溅射工作压力也是影响膜厚均匀性的重要因素。然而,这种均匀性在非常小的范围内,因为由均匀性引起的靶距离的增加是由对应于靶上的点的衬底的面积的增加引起的,并且工作压力的增加是由粒子散射的增加引起的。显然,这些因素只能在小范围内发挥作用。
结论:
磁场和工作气体是影响薄膜均匀性的主要因素。高磁场位置的膜厚、高压位置的膜厚、在低压位置的膜厚。由于磁场不可能绝对理想,因此存在不均匀性,并且膜厚度和压力之间的关系使得可以通过调节压力来补偿磁场的不均匀性。此外,通过调节目标基距和工作气体压力,可以使薄膜在一定程度上均匀。
- 2026-04-15
- 2025-11-10
- 2025-09-29
- 2025-09-24
- 2024-10-21
- 2024-09-13
- 2022-02-19
- 2022-02-18