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1、1996年6月Thearticleproposestheexclusiveopinionaboutthemargina1effectinfluencinguponthehorizonta1uniformityofthefilm,andanalysestheresuItbythemathematica1model,whichisnearlyinaccordwiththepractica1measurement.摘耍本文就边缘效应对膜层的横向均匀性影响提岀自己的看法，并通过一定的数学模型进行解析分析，其结果与实测结果有较
2、好的一致性.主题词：磁控溅射膜层均匀性.边缘效应普遍地存在于有限和无限这一对矛盾Z中.在大平面溅射镀膜中，由于靶基距离较近，所以对基片上大部分位置來说，可以沿着靶的横向对靶面张开很大的视角，从理论上讲在如此宽的立体角范围内，都有被溅射出的材质原子沉积而来，因为飞离靶面的原子总是遵从一定的角分布.然而在基片上靠近边缘的位置，向外的一侧只能对靶面张开有限的视角，因此边缘效应也必然存在丁大平面溅射镀膜中，由此形成了膜厚沿横向的一种固有的分布，影响膜层的均匀性，并通过透过率的差异而表现出来.这往往是镀膜玻璃存在的膜层均匀性问
3、题屮较为突出的一个方而.对此作一些定量分析对如何控制膜层的均匀是很有益处的.我们将实际的磁控溅射源的环形溅射区域简化成一长条形的区域[1],这对膜的沉积过程讨论影响不大.如图1,1为简化后的溅射源,dl为具一•微分单元,平面P为靶区矩形沉积范围，宽度为2b,xy平面与P重合,z轴通过dl,靶基距离为h,ds为基片上某一元面积,MN是其通过沉积范围的轨迹.原点O到MN的距离为yO,由于基片沿着垂直于靶的方向均匀地运动，所以dl上沉积的原子可以等价于某一时间间隔dt=dxu（u为基片运动速度）内，dl在MN±沉积的原子总
4、和.而耍计算这个数值首先必须给出溅射原子飞出的角分布规律.根据溅射的蒸发理论，认为飞岀的原子遵从余弦定律，我们先依据这一假设來作如下计算.设T为单位长度的溅射速率，则dt时间内从dl上飞出的原子总数为TdIdt,这些原子能沉积在ds上的应包括在ds对dl所张的立体角d8中，即收稿日期1995212215邮编230009Vacuum2acuumTechnologyandMateria1V13镀膜玻璃膜层均匀性探讨（续）边缘效应对膜层均匀性的影响龚建华（合肥工业大学）DiscussionontheFilmUniformi
5、tyoftheCoatingGiass（Continue）Margina1Effect'sInfluenceontheUniformityoftheFilmGongJianhua（HefeiUniversityofTechnology）Abstract14真空第3期cosHn式中H为飞出方向与法线方向即Z轴的夹角，余弦函数表征了所遵从的角分布.其中dscosYd8=2r设ds宽度为，则ds=dx,考虑到YH将(2)代入(1)经整理可有如下微分式=,2TldtdhdxdN=2(x+yO2+h2)2H积分上式N=
6、=由dt二dxu,ds=dx,可得dl处单位长度溅射源玉ds处单位面积上沉积的膜厚T2hb1b・lt=[+tg](y02+h2)32(y02+h2)12HG)(y02+h2)(b2+y02+h2)u式中0为靶舟密度，如用tO表示y0=0,即dl的正下方位置上的t值，贝I」有-tbl=[+(g(y02+h2)(b2+y02+h2)(y02+h2)32(01由于叠加作用，上式的比值随yO的变化恰能反映在ds单位而积上沉积的膜层屮来H不同位置的单位长度溅射源的贡献.当b=0.2m,h=0.12m时，由(4)式可画出如图2所
7、示的曲线1.图1溅射沉积示意图Figi.Illustrationofthesputteringdeposition图2中曲线的意义在丁具覆盖的面积应表示靶的各部分对基片上某一处单位面积上所沉积的总的膜厚，当然这仅是该基片位置上方单侧靶面的贡献.从这可以看出在成膜过程中由靶面各部分飞来的原子的叠加作用.然而关于溅射机理更普遍为人们接受的是级联碰撞理论[2],即由入射离子引起的一系列碰撞？因动量转移而最终导致原子的逸岀.为此，在一些情况下，溅射粒子的和分布与余弦分[3]布不完全符合，在垂直于表而的方向上逸出的粒子数显然少
8、于按余弦分布时该方向上应逸出的粒子数.图3是一实测的溅射粒子的角分布[3],和余弦分布比较，大角度的方向上逸出的粒子数相对偏多，而这一倾向将更加突出沉积在基片上的原子來自不同方向的叠加作用.参照图3中溅射粒子的角分布规律，用cosl2H代替余弦分布中的cosH会更接近实际的角，分布.这样式(3)的微分式将变为Tldtdn[f-bbhdx(x+y
