模拟

目标侵蚀

Gencoa和利物浦大学的合作已经产生了一种蒙特卡罗代码,可以预测任何磁控管几何形状和磁阵列类型的等离子体分布和目标侵蚀。

该代码使用磁场的三维有限元模型提供的数据来预测三维目标表面上的电子运动和电离冲击。

该软件可以直接模拟目标腐蚀,无需在设计过程中进行等离子体测试。这种强大的工具允许优化现有的磁性设计,并以最小的测试和风险创建新的磁性设计。

磁造型

二维和三维磁建模的使用是仿真过程的第一步。它解决了磁问题,并提供精确的磁数据,如场强和电子轨迹在目标表面的任何位置。

电子密度分布

根据磁环的形状,以概率分布生成初始位置。初始电子为温度为5ev的麦克斯韦分布,而离子为室温。过程中进一步描述的粒子相互作用,以及他们与边界交互——在目标有二次电子产生的离子轰击,平面的对称粒子镜像到另一半的几何,和其他边界粒子消失。在此期间,它们在电磁场的影响下运动,它们的位置被记录下来,如图所示。碰撞是使用零碰撞技术生成的。自由飞行的时间是根据最大横截面来计算的,而不是在轨迹计算的每一步中直接计算碰撞的概率。

电离冲击和侵蚀分布

下面的例子说明了扫描FFE型等离子体的电离分布和目标侵蚀深度。可以在任意时间点估算侵蚀量,然后对结果进行平均,得到最终目标的侵蚀量,从而优化磁学。

40%的保证

这种模型已经得到了很好的应用。例如,Gencoa对高收益(HY)磁铁的性能非常有信心,如果至少40%的目标没有实现(按重量计算),我们将退还HY成本。这是基于正常操作条件下100,125,150和200mm宽粘结目标类型。实际目标使用应该是50-60% -任何低于40%,你将得到HY磁性补充的成本退款。

有限元建模

Gencoa目前使用2D和3D有限元建模包来创建特定于客户要求的磁场设计。需要考虑的因素包括磁控管的尺寸和类型、靶材、靶材厚度、工艺要求以及真空室中可能存在的任何铁磁部件。一旦设计好磁阵,就会生成磁场图,从中可以获得磁场强度和形状、平衡水平和侵蚀点等有价值的信息。然后利用这些信息进行优化,如目标腐蚀、涂层均匀性、阳极位置、衬底位置和衬底轰击。为了创造一个完美的设计,任何设计都需要在多次迭代中考虑到许多因素。

由于Gencoa磁设计的复杂性,使用3D磁模拟是必要的。标准的磁铁是一个简单的2极设计,见上面。高产额(HY)型磁体是一种更为复杂的多极系统,它能更好地控制等离子体以提高靶材的利用率。矩形和圆形FFE型磁控管具有高速扫描磁场,需要对磁场进行三维时间分辨分析,提供磁场图像,优化设计。

Gencoa还为其他制造商的阴极模拟和设计磁性系统。这些磁包可以改造成现有的磁控管,以提高产品的性能,无论是目标用途还是涂层均匀性。

改进了可旋转磁控管的磁包设计,以减少在旋转过程中增强的目标腐蚀,并可作为任何制造商的可旋转磁控管的可改装磁棒。

磁模型的生成是优化过程的第一步。然后利用这些数据预测等离子体的分布和三维目标侵蚀,以确保最佳的目标使用。

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