采用二维、自洽的PIC/MCC(particle-in-cell with Monte Carlo collision)方法,模拟了磁控溅射辉光放电过程,重点讨论了工作参数对放电模式和放电电流的影响.模拟结果表明,当工作气压由小到大或空间磁场从强到弱变化时,放电模式会从阴极空间电荷主导的放电模式过渡到阳极空间电荷主导的放电模式.在过渡状态,对应的工作气压与磁通密度分别为0.67 Pa和0.05 T;随着工作气压的增大,放电电流先增大后趋向平衡,当工作气压超过2.5 Pa时,电流开始随工作气压的增大而减小;而阴极电压增大时,放电电流近似线性增加.
靶材刻蚀特性是研究磁控溅射靶材利用率、薄膜生长速度和薄膜质量的关键因素。本文用有限元分析软件ANSYS模拟了磁控溅射放电空间的磁场分布,用粒子模拟软件OOPIC Pro(object oriented particlein cell)模拟了放电过程,最后用SRIM(stopping and range of ions in matter)模拟了靶材的溅射特性,得到了靶材的刻蚀形貌和刻蚀速度,并讨论了不同工作气压和不同阴极电压对靶材刻蚀的影响。模拟结果表明:靶材刻蚀形貌与磁场分布有关,磁通密度越强,对应的靶材位置刻蚀越深;靶材的刻蚀速度随阴极电压的增大而增大,而当工作气压增大时,靶材的刻蚀速度先增大后趋向平衡,当工作气压超过一定的值时,刻蚀速度随气压的增大开始减小。模拟结果与实验观测进行了比较,二者符合较好。
