磁控濺射鍍膜膜厚均勻性設計方法

　　鍍膜工藝中的薄膜厚度均勻性問(wèn)題是實(shí)際生產(chǎn)中十分關(guān)注的。本文在現有的理論基礎之上，對濺射鍍膜的綜合設計方法進(jìn)行了初步的建立和研究，系統的建立可以采用“整體到部分，再到整體”這一動(dòng)態(tài)設計理念，不斷完善設計方法，并將設計方法分為鍍膜設備工程設計、鍍膜工藝設計和計算機數值仿真三大部分。鍍膜設備工程設計、鍍膜工藝設計及二者的數值仿真這三者之間是相輔相成的,鍍膜設備工程設計決定鍍膜工藝過(guò)程的實(shí)現，鍍膜工藝促進(jìn)鍍膜設備的升級，而高性能的計算機仿真設計給兩者的設計提供了強有力的支持。

　　磁控濺射鍍膜是現代工業(yè)中不可缺少的技術(shù)之一，磁控濺射鍍膜技術(shù)正廣泛應用于透明導電膜、光學(xué)膜、超硬膜、抗腐蝕膜、磁性膜、增透膜、減反膜以及各種裝飾膜，在國防和國民經(jīng)濟生產(chǎn)中的作用和地位日益強大。鍍膜工藝中的薄膜厚度均勻性，沉積速率，靶材利用率等方面的問(wèn)題是實(shí)際生產(chǎn)中十分關(guān)注的。解決這些實(shí)際問(wèn)題的方法是對涉及濺射沉積過(guò)程的全部因素進(jìn)行整體的優(yōu)化設計，建立一個(gè)濺射鍍膜的綜合設計系統。薄膜厚度均勻性是檢驗濺射沉積過(guò)程的最重要參數之一，因此對膜厚均勻性綜合設計的研究具有重要的理論和應用價(jià)值。

　　磁控濺射技術(shù)發(fā)展過(guò)程中各項技術(shù)的突一般集中在等離子體的產(chǎn)生以及對等離子體進(jìn)行的控制等方面。通過(guò)對電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)和空間不同種類(lèi)粒子分布參數的控制，使膜層質(zhì)量和屬性滿(mǎn)足各行業(yè)的要求。

　　膜厚均勻性與磁控濺射靶的工作狀態(tài)息息相關(guān)，如靶的刻蝕狀態(tài)，靶的電磁場(chǎng)設計等，因此，為保證膜厚均勻性，國外的薄膜制備公司或鍍膜設備制造公司都有各自的關(guān)于鍍膜設備(包括核心部件“靶”)的整套設計方案。同時(shí)，還有很多專(zhuān)門(mén)從事靶的分析、設計和制造的公司，并開(kāi)發(fā)相關(guān)的應用設計軟件，根據客戶(hù)的要求對設備進(jìn)行優(yōu)化設計。國內在鍍膜設備的分析及設計方面與國際先進(jìn)水平之間還存在較大差距。

　　因此，建立濺射鍍膜綜合設計系統是勢在必行的。系統的建立可按照由整體綜合設計展開(kāi)到部分設計，然后，再由部分設計逐步深入到整體綜合設計，即“整體到部分，再到整體”這一動(dòng)態(tài)設計理念，不斷完善設計系統。將濺射鍍膜所涉及的重要因素列舉出來(lái)，找出它們之間的內在聯(lián)系，進(jìn)而建立濺射鍍膜綜合設計系統，在此基礎上進(jìn)行膜厚均勻性研究，并為后期轉化為設計系統軟件做鋪墊，來(lái)實(shí)現制備薄膜均勻性好的大面積薄膜，為生產(chǎn)提供有力的保障。

2.3、數值仿真設計

　　將工程和工藝設計運用計算機模擬，再現濺射沉積過(guò)程，并將設計的結果進(jìn)行顯示和分析以?xún)?yōu)化工程和工藝設計，見(jiàn)圖4。

　　工程設計可以實(shí)現參數化設計：利用已有商業(yè)軟件：Pro/E，UG，Ansys 等進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。工藝設計是在自行設計或利用已有的軟件上模擬濺射過(guò)程以進(jìn)行工藝分析和優(yōu)化，并分析機械結構對工藝的影響。

　　將設計過(guò)程開(kāi)發(fā)成通用的設計軟件，實(shí)現機械結構（工程設計的一部分）三維建模及機械綜合性能分析，工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)模擬及電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)、粒子空間分布等分析，以及將仿真模擬過(guò)程的可視化，供優(yōu)化工藝和機械結構使用。能夠與其它軟件之間的進(jìn)行數據交換。

　　進(jìn)一步的發(fā)展就是將整個(gè)設計過(guò)程從部分設計轉移到整體設計，最大限度的排除人為因素。開(kāi)發(fā)帶有專(zhuān)家系統、參數化設計、自動(dòng)控制檢測及遠程操作等功能的智能軟件系統。鍍膜設備的工程設計、鍍膜工藝的設計及二者的計算機數值仿真這三者之間是相輔相成的：鍍膜設備決定鍍膜工藝過(guò)程的實(shí)現，鍍膜工藝促進(jìn)鍍膜設備的升級，而高性能的計算機仿真設計給兩者的設計提供了強有力的支持。