小靶大基片镀膜的膜厚均匀性分析.pdf

表面技术 第46 卷 第2 期 ·108 · SURFACE TECHNOLOGY 2017 年2 月 小靶大基片镀膜的膜厚均匀性分析 陈海峰，薛莹洁 （陕西科技大学 机电工程学院，西安 710021） 摘 要： 目的 通过改变传统基片与靶材的相对运动方式，来实现小靶材在大面积基片上的均匀镀膜。方法 采用基片绕中心轴做匀速旋转运动，靶材沿着基片半径做直线间歇运动，并建立了相应的理论模型，通过 数值分析软件MATLAB 对膜厚进行分析拟合，研究靶基距、偏心距、靶材运动方式对膜层均匀度的影响。 结果 在靶基距H=30 mm 时，膜厚均匀性主要受到两个重要参数的影响：靶材在各径向运动等距点的停顿 时间T 和移动步长d 。与靶材在各径向运动等距点的停顿时间T=C （C 为常数）的情况相比，当靶材的停顿 时间T 与其在基片上的覆盖面积A 成正比增加时，膜厚的均匀性得到极大的改善。同时，膜厚的均匀性很 大程度上取决于靶材的移动步长，膜层之间的差异性随着移动步长的减小而减小，结果显示当移动步长d=5 mm 时的膜厚均匀性最佳。改善基片中心附近的膜厚分布可以通过增加靶基距来实现，结果显示在偏心距 e=0 mm、靶基距H ≥70 mm 时，膜厚相对偏差δ均小于0.1。结论 该方法改变了传统靶材固定不动的方式， 在薄膜沉积过程中，通过调节靶材的移动步长和停顿时间，能有效减小膜层之间的差异，从而获得均匀度 较高的薄膜，对实际生产具有指导意义。 关键词：磁控溅射；沉积速率；理论模型；膜厚均匀性；停顿时间；移动步长 中图分类号：TG174.442 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2017)02-0108-05 DOI ：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.02.017 Film Thickness Uniformity of a Small-target Large-substrate Coating CHEN Hai-feng, XUE Ying-jie (School of Mechanic and Electronic Engineering, Shaanxi University of Science Technology, Xi′an 710021, China) ABSTRACT: The work aims to produce more uniform film in large substrate deposited with a small target by changing the rel- ative motion between target and traditional substrate. With the substrate rotated at a constant speed around the center shaft, the target performed rectilinear intermittent motion along the substrate radius and relevant theoretical model was set up, then nu- merical analysis software MATLAB was used to analyze and fit film thickness and study the effects of target-to-substrate dis- tance, eccentric distance and target motion mode on film uniformity. When the target-to-su