[发明专利]一种改善磁控溅射膜厚均匀性的方法

摘要

本发明公开了一种改善磁控溅射膜厚均匀性的方法，是在基片与靶材两个平面中间设置最佳修正挡板，基片、靶材和修正挡板中心同轴，建立较为接近实际情况的挡板理论模型，计算出实现膜厚最佳均匀性的挡板参数，一定程度上减少了基片上靠近圆心处的沉积速率，从而实现均匀性的优化和改进。

主权项

1、一种改善磁控溅射膜厚均匀性的方法，其特征在于，是在基片与靶材两个平面中间设置修正挡板，基片、靶材和修正挡板中心同轴，具体包括以下步骤：步骤1确定平面磁控溅射系统设备中的靶材在基片上某点的相对膜厚设M为基片上任一点，其坐标为(x’，y’)，ds为M点的微小面元，N为溅射跑道区内一点，其坐标为(x，y)，dσ为N点的微小面元，在单位时间内，该小面元在ds上沉积的薄膜厚度t可以用公式表示为：t=mcosθcosβπρr2=mh2πρr4---(1)]]>其中，m是单位时间内小面元溅射出镀膜材料的总质量，数值上等于该点溅射速率与时间的乘积，θ是膜料份子对沉积面元的入射角，β是溅射原子的发射角，ρ是靶材的密度，r是溅射面元和沉积面元之间的距离；步骤2在基片进行网格划分在基片半径上等距离的选取16个点，在X-Y坐标系下，起点为(-r，0)，终点(0，0)，基片自转，角速度为Wz，将一个周期2π/Wz划分为20个间隔，追踪每个点M在每个时间段末尾的位置坐标(x₀，y₀)；步骤3在靶上进行网格划分对于矩形跑道，在两个条形区域直接划分为i×j个矩形网格，在半环形区域，使用半径介于内经R1和外R2之间的半圆和X方向的直线结合起来划分；对于圆形靶，使用极坐标形式进行网格划分；步骤4建立修正挡板模型假设基片上某点运动到M(x₀，y₀)，靶上点N(x，y)与M的连线可以表示为x′-x0x-x0=y′-y0y-y0=z′-z0z-z0---(2)]]>其中z’表示挡板的高度，求得直线和挡板平面的交点(x’，y’，z’)；步骤5确定挡板的形状①矩形挡板矩形长宽分别为2b和2a，当-b＜x’＜b且-a＜y’＜a时，点P在挡板内部，认为溅射原子被阻挡，不计算在内，当a＝b时，得到正方形挡板的模型；②椭圆形挡板椭圆的长轴和短轴的长度分别为f和g，当时，点P在挡板内部，当f＝g时，得到圆形挡板的模型；步骤6求解最优挡板参数对于膜厚分布的均匀性通过使用通用公式(3)表达：G=Max-MinMax-Min---(3)]]>其中，Max和Min分别表示基片上膜厚度的最大和最小值，由上面的模型计算出来的每种挡板参数下，薄膜厚度均匀性偏差G，其中G取最小值的时候就是最优的挡板参数。