磁约束磁控溅射源的关键技术研究
磁控溅射技术又被称为低温溅射技术，这是常用的薄膜制备方法之一，同热蒸发技术相比，磁控溅射技术镀制的膜层致密性、均匀性好，膜层与基体材料结合力强以及镀制薄膜的膜层成份容易控制等。磁控溅射技术目前广泛应用在光学薄膜、微电子、半导体材料、表面微结构加工、表面改性等方面。靶材利用率、靶材溅射效率低一直是磁控溅射技术中的不足之处，提高靶材利用率和溅射效率长期受人们的关注。
本文基于磁镜原理设计出了一种新型的磁控溅射源--磁约束磁控溅射源。磁镜是在空间形成了一个两端强中间弱的磁场，它将运动着的电子和离子约束在中间磁场较弱的区域。本装置将磁铁沿水平方向分置在靶材两侧，在靶材上方形成磁约束磁场，等离子体被约束在靶面的上方区域，在电场的作用下，实现离子对靶面的大范围溅射。
通过对已有磁约束磁控溅射装置的实验，等离子体的区域有所扩展，靶材利用率和溅射率得到了一定的提高，但是实验过程中发现有拉弧现象。为了解决拉弧问题，并进一步提高靶材利用率和溅射率，本文在原有磁约束磁控溅射装置的基础上，设计出了一种新型结构的磁控溅射装置，主要对磁路、阳极的位置和工作气体的通入方式等进行了改进。在磁场设计方面，运用了Ansys有限元分析软件设计并分析了磁场强度分布，并与实际测量的磁场强度进行了对比，两者吻合度较好；在电场设计方面，对原有阳极的位置进行了重新设计，最终实验表明拉弧现象得到了有效地改善。
磁控溅射;磁约束;等离子体;有限元;靶材利用率;光学薄膜
西安工业大学
硕士
光学工程
弥谦
2011
中文
TB383
75
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）