学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

矩形磁控溅射靶磁场仿真与优化设计

作　者: 李鹤
导　师: 张以忱
学　校: 东北大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 磁控溅射溅射靶磁场分布有限元模拟
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 53次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

磁控溅射已成为工业镀膜生产中最重要的技术之一,尤其适合于大面积镀膜生产。磁场分布在整个溅射过程中起着至关重要的作用,其磁场强度的大小、分布以及由以上诸因素决定了等离子体的特性,从而对成膜质量、靶表面刻蚀区的均匀程度以及靶材的利用率均有影响,因此相关课题的研究具有重要的学术和应用价值。本文讨论了靶材刻蚀不均匀、膜层沉积速率低和均匀性不好等问题出现的原因,提出了解决问题的思路和方法,并且给出了磁场强度、磁场均匀性和磁体结构的设计原则,根据电磁场分布来判断设计结构是否合理。通过磁场的有限元模拟,分别分析了直跑道区域和端部区域磁钢结构参数对靶面磁场均匀性和强度的影响,磁体安装接缝及磁性能差异对靶面磁场的影响。分析指出磁钢削角能够增加靶面磁场平行度,削角大小对磁场平行度影响较小,但大削角明显削弱磁场强度；通过比较不同宽度和高度磁钢产生靶面磁场分布,得出一定靶结构参数下的磁钢优化尺寸；磁钢上方增加铁质匀磁片能够减小磁体安装接缝及磁性能差异对靶面磁场的影响；设计出一种新的磁钢排布结构,其在直道区域和端部区域内靶面磁场强度、磁场平行度及端部均匀性方面优于传统结构。设计了新型磁控溅射靶实验,利用其他学者对相近结构的实验来代替设计实验,间接验证了改进结构能有效提高靶面刻蚀均匀性,消除端部拐弯处刻蚀严重的现象,进而“相对”延长靶的寿命；并且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合理性。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 课题研究的目的和意义  10
  1.2 课题研究的背景与现状  10-18
  1.3 课题的研究内容  18-19
  1.4 论文研究思路及难点  19-20
第2章矩形磁控溅射靶磁场分析理论  20-30
  2.1 电子在磁控溅射电磁场中的三维运动  20-23
    2.1.1 带电粒子在非均匀电磁场中的运动  20-22
    2.1.2 刻蚀跑道断面形状的解释及临界磁场  22-23
  2.2 磁场在磁控溅射过程中的作用  23-24
  2.3 传统磁控溅射靶存在的问题  24-30
    2.3.1 膜层沉积速率低  24
    2.3.2 膜层沉积不均匀  24-25
    2.3.3 靶材刻蚀不均匀  25-30
第3章矩形平面靶磁场分析  30-62
  3.1 利用电磁场分析软件ANSOFT求解磁场  30-32
    3.1.1 有限元法基本原理和分析步骤  30
    3.1.2 Ansoft软件  30-32
  3.2 磁控靶物理模型的建立  32-35
    3.2.1 靶的结构  32-33
    3.2.2 模型设计的具体步骤  33-35
  3.3 靶面磁场的模拟计算与分析  35-62
    3.3.1 磁场的设计原则  35-37
    3.3.2 磁体的结构设计  37-38
    3.3.3 直跑道磁场计算  38-44
    3.3.4 端部磁场计算  44-51
    3.3.5 磁体安装接缝及磁性能差异对磁场的影响  51-62
第4章实验设计与验证  62-74
  4.1 实验目的  62
  4.2 实验设备  62-65
  4.3 测量与实验方案  65-67
    4.3.1 测试方案  65-66
    4.3.2 实验结果  66-67
  4.4 间接实验验证  67-74
    4.4.1 Ansoft软件模拟准确性验证  67
    4.4.2 模拟方法验证  67-69
    4.4.3 磁钢削角结构验证  69
    4.4.4 端部磁场设计验证  69-74
第5章结论与展望  74-76
  5.1 结论  74-75
  5.2 展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79

矩形磁控溅射靶磁场仿真与优化设计

内容摘要

全文目录

相似论文