平面磁控溅射靶的优化设计及膜厚均匀性分析
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 1 绪论 | 第12-24页 |
| 1.1 论文研究的目的和意义 | 第12-13页 |
| 1.2 论文研究背景及进展 | 第13-21页 |
| 1.2.1 靶材结构设计研究进展 | 第13-18页 |
| 1.2.2 靶水冷系统的研究进展 | 第18-20页 |
| 1.2.3 膜厚均匀性的研究进展 | 第20-21页 |
| 1.3 本文研究内容 | 第21-24页 |
| 2 真空溅射镀膜理论及辉光放电模拟 | 第24-44页 |
| 2.1 等离子体概述及直流辉光放电特点 | 第24-25页 |
| 2.2 溅射镀膜原理 | 第25-26页 |
| 2.3 低气压辉光放电等离子体理论基础 | 第26-32页 |
| 2.3.1 漂移扩散理论 | 第26-29页 |
| 2.3.2 重粒子传输模型 | 第29-32页 |
| 2.4 直流辉光放电模拟 | 第32-43页 |
| 2.4.1 模拟软件Comsol 5.2 简介 | 第32-33页 |
| 2.4.2 放电初始参数的设置 | 第33页 |
| 2.4.3 设定反应参数 | 第33-34页 |
| 2.4.4 边界条件设定 | 第34页 |
| 2.4.5 物理模型建立及网格划分 | 第34-35页 |
| 2.4.6 等离子体数值模拟结果分析 | 第35-43页 |
| 2.5 本章小结 | 第43-44页 |
| 3 平面磁控溅射靶的磁场模拟优化 | 第44-62页 |
| 3.1 磁控溅射镀膜原理 | 第44-45页 |
| 3.2 磁控溅射靶的结构设计 | 第45-49页 |
| 3.2.1 磁控溅射靶选型 | 第45页 |
| 3.2.2 靶永磁体设计 | 第45-46页 |
| 3.2.3 极靴的设计 | 第46-47页 |
| 3.2.4 靶冷却系统的设计 | 第47页 |
| 3.2.5 屏蔽罩的设计 | 第47-48页 |
| 3.2.6 溅射电源的选择 | 第48-49页 |
| 3.3 磁控溅射相关电磁场理论 | 第49-52页 |
| 3.3.1 麦克斯韦电磁场理论 | 第49-50页 |
| 3.3.2 静态电磁场的边界条件 | 第50-51页 |
| 3.3.3 磁介质的分类 | 第51-52页 |
| 3.4 磁控溅射靶的磁场模拟优化 | 第52-56页 |
| 3.4.1 物理模型建立及网格划分 | 第52-53页 |
| 3.4.2 网格无关性验证 | 第53-55页 |
| 3.4.3 磁场优化方案 | 第55-56页 |
| 3.5 靶的结构参数对磁场的影响规律 | 第56-58页 |
| 3.5.1 不同外磁环与靶材间距对磁场的影响 | 第56页 |
| 3.5.2 内磁环高度对磁场的影响 | 第56-57页 |
| 3.5.3 导磁片对磁场的影响 | 第57-58页 |
| 3.6 加导磁片的优化设计 | 第58-60页 |
| 3.6.1 导磁片长度对磁场的影响 | 第58-59页 |
| 3.6.2 导磁片的厚度对磁场的影响 | 第59-60页 |
| 3.6.3 导磁片与磁环之间的间距对磁场的影响 | 第60页 |
| 3.7 结论与分析 | 第60-61页 |
| 3.8 本章小结 | 第61-62页 |
| 4 平面磁控溅射靶冷却系统仿真及优化 | 第62-76页 |
| 4.1 计算流体力学CFD概述 | 第62-63页 |
| 4.1.1 前处理器Gambit | 第62-63页 |
| 4.1.2 求解器Fluent简介 | 第63页 |
| 4.2 圆平面磁控溅射靶冷却系统仿真 | 第63-67页 |
| 4.2.1 磁控靶冷却系统模型建立 | 第63-64页 |
| 4.2.2 边界条件设定 | 第64-65页 |
| 4.2.3 理论计算与模拟验证 | 第65-66页 |
| 4.2.4 模拟结果分析 | 第66-67页 |
| 4.3 水冷系统优化设计 | 第67-73页 |
| 4.3.1 冷却通道结构的改进及分析 | 第67-69页 |
| 4.3.2 水流进出口方向对换热效率的影响 | 第69-73页 |
| 4.4 结论及分析 | 第73页 |
| 4.5 本章小结 | 第73-76页 |
| 5 小靶大基片镀膜的膜厚均匀性分析及优化 | 第76-96页 |
| 5.1 膜厚分布理论模型 | 第76-78页 |
| 5.1.1 物理模型的建立 | 第76-77页 |
| 5.1.2 数学模型的建立 | 第77-78页 |
| 5.2 传统基片自转、靶材固定时的膜厚均匀性 | 第78-88页 |
| 5.2.1 靶基距与薄膜沉积速率的关系 | 第78-83页 |
| 5.2.2 偏心距与薄膜沉积速率的关系 | 第83-88页 |
| 5.3 新型靶材与基片运动方式的确定 | 第88-94页 |
| 5.3.1 靶材停顿时间对膜厚均匀性的影响 | 第89-90页 |
| 5.3.2 靶材移动步长对膜厚均匀性的影响 | 第90-92页 |
| 5.3.3 基片中心附近膜厚分布优化 | 第92-94页 |
| 5.4 分析与讨论 | 第94-95页 |
| 5.5 本章小结 | 第95-96页 |
| 6 总结与展望 | 第96-98页 |
| 6.1 总结 | 第96-97页 |
| 6.2 展望 | 第97-98页 |
| 致谢 | 第98-100页 |
| 参考文献 | 第100-104页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及专利目录 | 第104-105页 |
