磁控濺射鐵的磁控濺射系統的改進設計

 

　　采用對靶磁控濺射系統，可以獲得高沉積速率的磁性膜，且不必大幅度升高基片溫度。對靶磁控濺射系統可以用來制備磁性Fe、Ni及其磁性合金膜。

 

　　對靶磁控濺射系統其原理如圖3所示。兩只靶相對安置，所加磁場和靶表面垂直，且磁場和電場平行。陽極放置在與靶面垂直部位，和磁場一起，起到約束等離子體的作用。二次電子飛出靶面后，被垂直靶的陰極位降區的電場加速。電子在向陽極運動過程中受磁場作用，作洛侖茲運動。但是由于兩靶上加有較高的負偏壓，部分電子幾乎沿直線運動，到對面靶的陰極位降區被減速，然后又被向相反方向加速運動。這樣二次電子除被磁場約束外，還受很強的靜電反射作用，二次電子被有效的約束封閉在兩個靶極之間，形成柱狀等離子體。避免了高能電子對基體的轟擊，使基體溫升很小。電子被兩個電極來回反射，大大加長了電子運動的路程，增加了和氬氣的碰撞電離幾率，從而大大提高了兩靶間氣體的電離化程度，增加了濺射所需氬離子的密度，因而提高了沉積速率。

 

由靶兩側的磁鐵及輔助電磁線圈產生的通向磁場構成對靶磁控濺射陰極的磁路，兩塊靶材對向平行放置，靶材表面與磁力線垂直。濺射時，兩側靶材同時施加負電壓，產生的放電等離子體被局限在兩靶材之間，兩側靶材被同時濺射，基片被垂直放置于一對陰極靶的側面。由于靶材與磁場垂直，靶材的厚度對靶材表面磁場的大小及分布影響較小，因此對靶磁控濺射技術對靶材的厚度無特殊要求，可以超過10 mm。除此之外，對靶磁控濺射的靶材濺射溝道平坦，靶材利用率高，可大于70%。