Page 10 - 《真空与低温》2025年第5期

王福贞：磁控溅射镀膜技术新进展 549

八个靶的磁极性反向排列，整个镀膜室内形成了全
封闭非平衡闭合磁场，与平面非平衡闭合磁场的
排布结果相似，可以束缚电子在镀膜室内做连续
旋转运动，提高碰撞几率，提高沉积速率和金属离
化率。

图 17 八个柱状靶闭合非平衡磁场计算机仿真模拟图
Fig. 17 Computer simulation of non-equilibrium closed
magnetic field by 8 cylindrical targets

图 18 为作者完成的柱状磁控溅射靶三种磁钢
排布方式下镀膜室内磁通密度分布的计算机仿真
（a）安装1条强磁钢在 （b）安装1条强磁钢在 图。图中磁通密度值越高，颜色越红。
氩气中放电 氮气中放电
由图 18 可知，安装三条强磁钢的平衡磁控溅
射靶的磁通密度被紧紧地约束在靶的附近，镀膜
室内部的磁通密度很低。其他两种非平衡排布的
磁通密度都向镀膜室中心扩展。其中安装一条强
磁钢的扩展效果最好，可以约束整个镀膜室内更
多的电子做旋转运动并与氩原子和成膜原子产生
（c）安装3条强磁钢在 （d）安装3条强磁钢在 更激烈的非弹性碰撞，提高沉积速率和膜层粒子
氩气中放电 氮气中放电
的活性，更容易沉积获得硬质薄膜。总之，柱状
图 16 安装一条强磁钢和三条强磁钢的柱状 靶的结构简单、尺寸小，镀膜室内可以安装多个
磁控溅射靶放电形貌照片 靶，相邻两个柱状靶分别安装不同成分的靶材，
Fig. 16 Photos of the discharge morphology of the cylindrical 可以获得更细密的纳米多层膜，进一步提高膜层
magnetron sputtering target with 1 and 3 strong 的硬度和耐腐蚀性，扩展磁控溅射镀膜技术的应
magnetic steels install 用范围。

（a）一条强磁钢 （b）两条强磁钢 （c）三条强磁钢

图 18 柱状磁控溅射靶内分别安装三种不同数量强磁钢的磁通密度等值线计算机模拟图
Fig. 18 Computer simulation diagram of magnetic flux density mode contour of three kinds of high-intensity
magnetic steels installed in cylindrical magnetron sputtering target

综上所述，采用非平衡闭合磁场排列的磁控溅 强辉光放电的磁控溅射镀膜过程。图 19 [24] 为在非
射靶提高了镀膜室内电子的利用率，提高了镀膜室 平衡闭合磁场的磁控溅射镀膜室顶部安装空心阴

内的等离子体密度，相比平衡磁场排布可以提高沉 极枪的结构示意图。
积速率并提高磁控溅射膜层粒子的离化率。 镀膜过程如下：首先利用空心阴极枪发射的高
为了进一步提高磁控溅射镀膜的等离子体密 密度电子流使氩气电离，产生高密度低能量的氩离
度，作者还提出了采用弧光放电的高密度电子流增 子以清洗工件表面。随后，空心阴极枪持续工作，