物理气相沉积系统中膜厚分布的模拟及优化

论文摘要

物理气相沉积（PVD）系统具有重复性好、生产成本低和膜层表面质量高等优点,被广泛应用于光学薄膜制备中。膜厚均匀性是衡量薄膜质量的一项重要指标,其优劣严重影响光学薄膜的性能,如何有效地控制膜厚均匀性已成为物理气相沉积系统中的一个技术难点。本文对PVD系统中膜厚均匀性进行研究,为薄膜均匀性的提高及薄膜沉积设备的研制提供了理论依据和技术支撑。基于余弦及非余弦定理,对点源、面源、扩展源、虚拟源以及溅射源的发射特性进行研究,从而确定蒸发源及溅射源的膜厚分布模型:蒸发源服从cosnφ分布,溅射源服从cosn（φ+φ0）分布。通过建立精准的数学及物理模型,模拟蒸发源和溅射源的相对膜厚分布,探究了挡板和设备几何配置对膜厚分布均匀性的影响。使用Mathcad编程研发了一款新的膜厚均匀性模拟仿真程序,将仿真结果分别与厚度分布理论和实验结果进行比较,吻合性很好,验证了软件程序的正确性。根据实际情况优化仿真程序,在程序中增加调节离子辅助沉积（IAD）膜厚均匀性的功能,在K9基底上沉积短波通多层膜,将膜厚均匀性控制在1%以内。此外,对影响膜厚均匀性的因素如基板倾斜,真空度,温度不均匀等因素进行分析并提出改进方法。利用编制的软件对不同结构沉积系统进行均匀性修正,自动设计的挡板能够快速解决膜厚均匀性问题,将旋转平面系统的膜厚不均匀性由30.7%降低到了0.89%,旋转球面系统的膜厚不均匀性由15.4%降低到了0.58%,行星系统的膜厚不均匀性由4.5%降低到了0.26%。旋转鼓状溅射系统的膜厚不均匀性由5.3%降低到了0.74%。满足了大面积高精度光学薄膜对膜厚均匀性的要求。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王奔

导师: 付秀华

关键词: 光学薄膜,均匀性,挡板,模拟,程序优化

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,工业通用技术及设备

单位: 长春理工大学

分类号: O484.41

总页数: 77

文件大小: 5702K

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