磁控溅射沉积系统设计

针对光学和介电功能薄膜制备中的离化率低和靶面污染问题,设计了一种磁控溅射沉积系统,系统包括磁控溅射靶装置、等离子体源和阳极清洗装置。

主要结论有:

(1)在磁控溅射靶装置设计中,采用磁流体密封替代橡胶轴承密封,提高了靶装置的密封性,极限真空度可达10-6 Pa;采用旋转磁钢代替固定磁钢,使靶材的利用率从30%提高到60%,同时避免了靶装置在预先清洗时的污染;设计了靶装置的驱动端,完成了电机、传动装置和轴承的选型。

(2)设计等离子体源来改善沉积系统离化率不足的问题。选择0.2 mm钨丝制成阴极,坩埚作为阳极。利用基尔霍夫定律计算出螺旋管的长度与横截面积。比较了等离子体源的四种电源连接方式,选择在螺旋管两端加入辅助调节电源,方便调节电磁场的方式。

(3)设计了阳极清洗装置来解决磁控溅射中的阳极污染问题。阳极清洗装置包括可旋转阳极和清洗装置两部分,设计了多套清洗装置协同工作时的电源连接方式。制定了冷却系统方案和管路图来满足系统的冷却设计要求。设计了一套供气系统,根据设计要求确定了电磁阀和质量流量计的型号。