磁控溅射铁的磁控溅射系统的改进设计

 

　　采用对靶磁控溅射系统，可以获得高沉积速率的磁性膜，且不必大幅度升高基片温度。对靶磁控溅射系统可以用来制备磁性Fe、Ni及其磁性合金膜。

 

　　对靶磁控溅射系统其原理如图3所示。两只靶相对安置，所加磁场和靶表面垂直，且磁场和电场平行。阳极放置在与靶面垂直部位，和磁场一起，起到约束等离子体的作用。二次电子飞出靶面后，被垂直靶的阴极位降区的电场加速。电子在向阳极运动过程中受磁场作用，作洛仑兹运动。但是由于两靶上加有较高的负偏压，部分电子几乎沿直线运动，到对面靶的阴极位降区被减速，然后又被向相反方向加速运动。这样二次电子除被磁场约束外，还受很强的静电反射作用，二次电子被有效的约束封闭在两个靶极之间，形成柱状等离子体。避免了高能电子对基体的轰击，使基体温升很小。电子被两个电极来回反射，大大加长了电子运动的路程，增加了和氩气的碰撞电离几率，从而大大提高了两靶间气体的电离化程度，增加了溅射所需氩离子的密度，因而提高了沉积速率。

 

由靶两侧的磁铁及辅助电磁线圈产生的通向磁场构成对靶磁控溅射阴极的磁路，两块靶材对向平行放置，靶材表面与磁力线垂直。溅射时，两侧靶材同时施加负电压，产生的放电等离子体被局限在两靶材之间，两侧靶材被同时溅射，基片被垂直放置于一对阴极靶的侧面。由于靶材与磁场垂直，靶材的厚度对靶材表面磁场的大小及分布影响较小，因此对靶磁控溅射技术对靶材的厚度无特殊要求，可以超过10 mm。除此之外，对靶磁控溅射的靶材溅射沟道平坦，靶材利用率高，可大于70%。