# 【82】基于卷对卷矩形靶的溅射膜厚均匀性控制

## 基本信息
- **作者**：黄云翔等（华南理工大学、阳江市汉能工业有限公司）
- **来源**：《华南理工大学学报》2015年第43卷第11期
- **路径**：源文件/文献/工艺参数相关/基于卷对卷矩形靶的溅射膜厚均匀性控制_黄云翔.pdf
- **阅读日期**：2026-04-11
- **理解程度**：⭐⭐⭐⭐（理论模型+仿真）
- **关联度**：⭐⭐⭐⭐（卷对卷溅射，与XC03相关）

## 核心内容

### 卷绕溅射模型几何参数

| 参数 | 定义 |
|------|------|
| h | 靶基距 |
| R | 弯曲基片半径 |
| r₁ | 内半径 |
| r₂ | 外半径 |
| L | 靶长 |
| φ | 基片弯曲角 |

### 仿真条件

| 参数 | 值 |
|------|-----|
| 基片宽度 | 100mm |
| 弯曲半径 | 100mm |
| 弯曲角 | 80° |

### 关键发现1：靶长↑ → 均匀性↑

| 靶长变化 | 膜厚分布 | 均匀性 |
|----------|----------|--------|
| 增加 | 圆形→椭圆形→**类矩形** | **提高** |
| L=125mm | 横向偏差最小 | 最优 |

**机制**：
- 扩大侵蚀区面积 → 更多沉积粒子
- 膜厚增加明显 → 分布更均匀

### 靶材几何关系
| 关系 | 值 |
|------|-----|
| L/(2r₂) | **≥3** |
| r₂ | ≈r₁/3 |

### 关键发现2：靶基距↑ → 中部误差先升后降

| 靶基距范围 | 中部误差 | 边缘误差 |
|------------|----------|----------|
| 增加 | **先升后降** | **一直减小** |

**膜厚变化**：
| 靶基距↑ | 膜厚 | 原因 |
|----------|------|------|
| 增加 | **减小** | 沉积粒子运动路径延长 |

### 膜厚公式

```python
T = (m·cosα·cosθ) / (ρ·d²)
```

| 参数 | 含义 |
|------|------|
| m | 单位溅射质量 |
| α | 溅射夹角 |
| θ | 沉积夹角 |
| ρ | 膜密度 |
| d | 距离 |

### 静态vs动态膜厚

#### 静态膜厚
| 说明 | 方法 |
|------|------|
| 主辊不旋转 | 每个网格厚度T(m,n) |
| 沿旋转路径叠加 | 横向分布膜厚叠加 |

#### 动态膜厚
```
T_all(i,n) = T_i,1 + T_i,2 + ... + T_i,n
           = Σ T_i,n
```

### 膜厚均匀性误差公式

```
Max-Min = (T_max - T_min) / (T_max + T_min) × 100%
```

| 参数 | 含义 |
|------|------|
| T_max | 纵向分布最大值 |
| T_min | 纵向分布最小值 |

### 溅射边界条件

```python
S_max = [R+h_max] / cos(φ/2) - tan(φ/2)
```

| 条件 | 说明 |
|------|------|
| S < S_max | 保证有效沉积 |
| θ=90° | 沉积厚度为零 |

### 动态膜厚规律

#### 动态误差 vs 静态误差
| 动态膜厚均匀性误差 | 位置 |
|---------------------|------|
| 静态Max-Min曲线 | 中部极值点 |
| 静态参考点均值 | 上方 |

#### 规律
| 靶基距↑ | 静态误差均值 | 动态误差 |
|----------|--------------|----------|
| 增加 | **先升后降** | **同样规律** |

### 仿真结论

| 结论 | 说明 |
|------|------|
| 静态误差 | 靶长↑→减小 |
| 静态误差 | 靶基距↑→中部先升后降 |
| 动态误差 | 受静态误差影响 |
| 动态误差 | 预测：中部极值~均值之间 |

### 最佳参数组合

| 参数 | 最优值 |
|------|--------|
| 靶长 | **125mm（越大越好）** |
| 靶基距 | **40mm** |

### 靶基距h=40mm特殊现象
| 现象 | 数据 |
|------|------|
| 静态误差横向偏差 | 4.4% |
| **动态误差** | **8.3%** |
| 说明 | 静态偏差小≠动态偏差小 |

### 膜厚分布形态演变

| 靶长/靶基距 | 膜厚分布 |
|--------------|----------|
| 小靶长 | 圆形 |
| 中靶长 | 椭圆形 |
| **大靶长** | **类矩形** |
| 大靶基距 | 类矩形→椭圆形 |

### 理论模型优势

| 优势 | 说明 |
|------|------|
| 预测误差 | 缩短调试时间 |
| 理论指导 | 优化参数 |
| 降低成本 | 减少实验次数 |

## 与其他文献的关联

### 印证点
- 与《C-HPMS_刘亮亮》印证：靶基距影响
- 与《汇成真空_罗军文》印证：矩形靶应用

### 与XC03项目关联
- **直接相关**：XC03也是卷对卷溅射
- **膜厚均匀性**：重要质量指标
- **靶长越大越好**：参数优化参考
- **靶基距40mm最优**：重要！

## 个人理解/提炼

**核心结论**：
1. **靶长越大**：均匀性越好（类矩形分布）
2. **靶基距40mm**：动态误差最小8.3%
3. **静态→动态**：动态误差可预测
4. **膜厚公式**：cosα·cosθ/d²关系
5. **静态小≠动态小**：注意！

**对XC03的启发**：
- 靶长设计尽量大
- 靶基距控制40mm左右
- 均匀性调试可参考仿真
- 缩短调试周期

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## 📅 更新记录

| 日期 | 操作 | 说明 |
|------|------|------|
| 2026-04-11 | 新增 | 芝士虾 |