筒内高功率脉冲磁控放电的电磁控制与优化

• 作者: 傅劲裕 刘亮亮 吴忠振 崔岁寒 朱剑豪 林海 潘锋 田修波 肖舒 谭文长 郑博聪
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 高功率脉冲磁控溅射 筒内放电 电子阻挡屏极 磁场补偿
• 年，卷（期）: 2017,（9）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理
• 页码范围: 280-288
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.095203

摘要

高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术被提出以来就受到广泛关注,其较高的溅射材料离化率结合适当的电磁控制,可产生高致密度、高结合力和高综合性能的涂层,但其沉积速率低、放电不稳定、溅射材料离化率差异较大.我们设计了一种筒形溅射源,通过对结构的设计优化,利用类空心阴极放电效应,使问题得到解决.然而其靶面切向磁场不均匀,电子逃逸严重,进而造成等离子体密度偏低,且放电不均匀.本文通过对其放电和等离子体分布进行仿真,提出电场阻挡和磁铁补偿两种方案,研究了不同电场控制条件下的放电行为和等离子体分布.结果表明:增加电子阻挡屏极可以生成势阱,从而有效抑制电子从边缘的逸出;优化后的磁铁补偿可以显著提高靶面横向磁场的均匀性及靶面利用率.两种方案同时作用时,HiPIMS放电刻蚀环面积更大、且更加均匀.