第十六届全国薄膜技术学术研讨会

摘要：磁控溅射镀膜技术具有基片温升低，膜层组织细密等优点，在通信，医疗等领域发挥着重要的作用。矩形平面磁控溅射靶因结构相对简单，生产成本低，在科研工作以及生产当中得到广泛应用。但靶材存在刻蚀不均匀导致靶材利用率低的缺陷,对薄膜的质量以及沉积速率存在影响。因此，优化磁场结构，控制靶面磁场强度分布，等离子体在磁场中作用下刻蚀研究具有一定意义。
       本文利用Comsol软件对磁场排布结构以及磁场强度模拟分析，通过现有可移动式磁铁的阴极结构进行磁场强度调整，进一步分析和验证。研究发现靶面磁场强度与磁铁排布结构，磁铁充磁方向，磁铁充磁强度以及磁铁之间的间距有关。增加磁铁数量，磁力线排布越复杂，容易产生磁场抵消，减弱部分磁铁有所改善。但充磁太弱会影响靶面磁场强度，达不到刻蚀的要求。
       垂直磁场影响靶材刻蚀的位置，垂直于靶面的磁场分量（与靶面夹角为0°的位置）是等离子体密度最大的地方，也是刻蚀最深的地方。平行于靶面的垂直磁场分量（与靶面夹角为90°的位置）则不发生刻蚀。因此，模拟采用增加零点位置个数或垂直磁场分量附近零点位置的梯度变化趋向平稳曲线。
      水平磁场能够影响刻蚀速率，深度和宽度。水平磁场越大，刻蚀强度越强，刻蚀的越深。随着水平磁场不断刻蚀，刻蚀宽度会呈梯度变化越来越窄，刻蚀速率产生影响，不仅降低了靶材利用率，同时也会减小薄膜的沉积速率。因此，水平磁场需有一定的合适范围，保证刻蚀有适合的深宽比。
      研究发现模拟磁场水平分量呈马鞍形分布和采用比较弱的磁场,可以提高靶材的利用率。磁场减弱，水平磁场变化弯曲弧度大，减缓垂直磁场零点位置的坡度，增加了刻蚀跑道的宽度。通过研究磁场结构和相关参数分布规律对磁控溅射镀膜技术阴极刻蚀影响为提高靶材利用率和镀膜均匀性提供依据。