傳統的磁控濺射設施因為等離子體體在靶面構成跑道效應,因而存在著靶材利用率低,反響濺射內中中穩固性差的問題。M.J.Thwaites提出了一種利用磁場將等離子體體產生與濺射離開的構造,白文基于這種構造結構了一個試驗平臺對其繼續了鉆研,兌現了全靶侵蝕,普及了零碎的穩固性。
磁控濺射技能有著很寬泛的用處,在該署利用中,因為傳統的磁控濺射技能存在著一些固有的有余,最顯著的問題是等離子體體在靶面構成跑道,因而存在著靶材利用率低,反響內中尤其是在繼續反響濺射內中中很平衡固。要從基本上克服上述的問題則務必使等離子體體可以在靶面構成靶面全侵蝕。通常有兩種步驟達成靶面全侵蝕的目標：(a)將靶設計成閉合等離子體體跑道的形態,如圓扇形等離子體體磁控管;(b)掃描產生閉合磁控管尖端放電的磁石,如全侵蝕矩形靶和圓柱形立體式磁控濺射靶。
另外,再有一種與通例的磁控濺射有很大區別的筆錄,就是將等離子體體的產生與靶材的濺射內中離開。1989年GregorCampbell就提出了這種構造。它的離子源全體采納的是電鉆波的地線構造,只管等離子體體的離化率很高,然而構造簡單。2000年M.J.Thwaites采納了一種更為容易的地線構造來開發設施,該設施存在濺射中濺射直流電涌現飽和景象、濺射直流電隨濺射功率的增多而增多和全靶侵蝕的特點,在反響磁控濺射中有很大的利用。白文經過對M.J.Thwaites步驟的綜合,由此結構了一個試驗平臺繼續了初步嘗試鉆研。1、試驗原理
M.J.Thwaites的重利用率等離子體體濺射步驟的原理圖如次圖所示,它由三全體組成:等離子體體的產生全體、等離子體體到靶名義的輸運內中、等離子體體對靶的濺射內中。
圖1等離子體體濺射步驟的原理圖
產生等離子體的步驟有多種,比如電感嚙合等離子體體,庫容嚙合等離子體體,微波等離子體體和電鉆波等離子體體之類。設施中采納了電感嚙合等離子體身段式。射頻線圈、射頻電源、石英管形成產生離子源的安裝。石英管中通入Ar氣后,在射頻電源和射頻線圈的作用下產生等離子體體。將湊近石英管的直流線圈界說為發射線圈,湊近靶的全體界說為偏轉線圈。因為發射線圈的存在,使之與繁多的電感嚙合等離子體體有一些相反,它普及了等離子體體的水解率,在嘗試中能夠看到等離子體體在加發射線圈直流電后顯然發亮。
石英管中產生的等離子體體在直流偏壓的作用下抵達靶名義繼續濺射。而發射電磁線圈和偏轉電磁線圈產生的空間磁場將束縛等離子體體使其在空間構成從石英管到濺射靶的陸續的等離子體體。流過線圈的直流電決議了線圈產生的磁場的大小,磁場的位置。因而由發射電磁線圈和偏轉電磁線圈在真空室內構成的空間磁場的強度和分度就顯得很不足道。因為兩個位置相同的磁場在空間中會彼此對消,因而兩個電磁線圈產生的磁場位置務必統一。2、試驗平臺設計和試驗后果綜合2.1、試驗平臺設計
嘗試平臺中,產生等離子體體的具體全體由石英管,與石英管齊心的射頻線圈,射頻電源和阻抗匹配網絡組成。射頻電源采納效率為13.56MHz,功率為500W。石英管一端連入真空室,一端通氣體,射頻線圈以圓的銅管繞成,運行時銅管通冷水,制約其發熱和穩固名義電阻。濺射靶接直流偏壓電源的負極繼續濺射。
白文中利用ANSYS對發射電磁線圈和偏轉電磁線圈在真空室內構成的磁場散布和磁場強度繼續了模仿。圖2和圖3別離為是兩個直流線圈磁場位置統一時在真空室產生的磁場的散布和沿門路地磁場強度散布。圖中沒有箭鏃的那條線極為界說的門路,用來視察磁場強度在空間的散布。由圖2的磁場散布能夠看出當兩個直流線圈位置統一時可以產生束縛等離子體體陸續的磁場。沿門路所產生的磁場強度最高為529Gauss,最低為209Gauss。可見磁場強度達成了發射線圈為50Gauss,偏轉線圈為500Gauss的務求。圖4和圖5別離為是兩個直流線圈磁場位置不統一時在真空室產生的磁場的散布和沿門路地磁場強度散布。能夠看到磁場散布是不陸續的,沿門路的磁場強度最高為482Gauss,最低為91Gauss,只管磁場強度滿足務求,然而因為磁場散布的不陸續,因而不會束縛構成陸續的等離子體體。
圖2兩個直流線圈磁場位置統一時真空室內的磁場散布仿真 圖3兩個直流線圈磁場位置統一時真空室內磁場沿門路的強度散布 圖4兩個直流線圈磁場位置不統一時真空室內的磁場散布仿真 圖5兩個直流線圈磁場位置不統一時真空室內磁場沿門路的強度散布
在上述安裝的根底上再加上真空零碎就形成了嘗試平臺。采納不銹鋼為靶材咱們對準M.J.Thwaites提出的設施的特點繼續了無關濺射電壓和濺射直流電關系的多少組試驗。
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