[发明专利]一种确定多工位镀膜系统矩形靶最优转速比的方法

摘要

本发明公开了一种确定多工位镀膜系统矩形靶最优转速比的方法，是通过把基片运动与镀膜过程的模拟结合在一起，采用矩形靶，运用时间步长划分的算法，改变自转与公转角速度比n来仿真公自转系统下的沉积三维膜厚分布，确定最大相对偏差最小时对应的n值，进而得到最优的自转与公转速度比。采用本发明的方法可以准确地确定靶材形状为矩形的多工位平面磁控溅射系统的最优自转与公转转速比，可以最优地使用该装置溅射出大面积、厚度均匀性更好的薄膜。

主权项

1、一种确定多工位镀膜系统矩形靶最优转速比的方法，其特征在于，包括以下步骤：①确定平面矩形靶磁控溅射系统在平面上某点的相对厚度设P为基片上任一点，坐标为为(x’，y’)，ds为P点的微小面元，设Q为溅射跑道区内一点，坐标为(x，y)，dσ为Q点的微小面元，在单位时间内，该小面元在ds上沉积的薄膜厚度用公式表示为t=∫∫Dmh2πρr5dσ=h2πρ∫∫Dm[(x-x′)2+(y-y′)2+h2]2.5dσ---(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，即面元ds法线与入射原子方向的夹角，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，把矩形靶跑道分为两个矩形区域和两个半圆形区域进行积分，所得得总膜厚度分布为H=c∫∫D1(y-R1)dxdy[(x-x′)2+(y-y′)2+h2]2.5+c∫∫D1(y-R1)dxdy[(x-x′)2+(y-y′)2+h2]2.5+]]>c∫∫D3(r-R1)rdrdθ[(rcosθ-x′-L1)2+(rsinθ-y′)2+h2]2.5+c∫∫D4(r-R1)rdrdθ[(rcosθ-x′-L2)2+(rsinθ-y′)2+h2]2.5]]>                                                               (2)D1：x∈[L1，L2]，y∈[R1，R2]                                   (3)D2：x∈[L1，L2]，y∈[-R2，-R1]                                 (4)D3：r∈[R1，R2]，θ∈[π2,3π2]---(5)]]>D4：r∈[R1，R2]，0∈[3π2,5π2]---(6);]]>②确定基片上公自转的上述P点运动时的位置设P点相对于自转中心的坐标为(R，p)，则基片上点的运动轨迹可以建立坐标方程：x＝Rcos(ω_zt+p)+acos(ω_gt)                                     (7)y＝Rsin(ω_zt+p)+asin(ω_gt)                       (8)其中ω_z是基片自转角速度，ω_g是基片公转角速度，t是时间参数，R是P点自转半径，p是P点自转角度，a为P点公转半径，使用网格划分的算法，将时间t进行细小的划分，判断每个小时间段中，基片上点P的位置；③多工位镀膜系统的膜厚分布膜厚分布的近似值求法包括以下两种：a、假设在t时刻，求解该时刻点P所在位置的相对膜厚值H，追踪一个周期时间内，点P在运动过程中所积累的相对膜厚，相加之和为基片上P点积累的薄膜总厚度；b、由于磁控溅射系统内部的等离子分布是不均匀的，对于多工位镀膜系统，靶材大部分都溅射在矩形靶区域的上方，t时刻，点P运动到某一位置，如果在t时刻以及t+dt时刻该点都在矩形框内部，膜厚的积累等于该点的时间步长dt与刻蚀跑道在点P的相对膜厚的乘积；如果两者之一在矩形区域中，取dt/2时间内的相对膜厚值；如果两者都不在矩形区域内部，则膜厚积累取为0；最后相加之和为基片上P点积累的薄膜总厚度；④求解最佳自传-公转转速比例自转角速度ω_z/公转角速度ω_g记为n，改变n来仿真公自转系统下沉积的三维膜厚分布，计算每种n值对应膜厚的最大相对偏差Gt，其中具有最小Gt值的那个n值就是最优的自公转转速比：Gt=2(Max-Min)Max+Min---(9).]]>