磁控溅射沉积系统设计

发布时间：2017-10-28 14:34

  本文关键词：磁控溅射沉积系统设计

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【摘要】：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。
【关键词】：磁控溅射 沉积系统 靶装置 等离子体源 阳极清洗装置
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB43
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究意义10
• 1.2 沉积系统的研究现状10-14
• 1.2.1 靶装置研究现状10-13
• 1.2.2 等离子体源的研究现状13-14
• 1.2.3 阳极清洗装置研究现状14
• 1.3 选题依据14
• 1.4 研究的目的、内容及思路14-16
• 第2章 磁控溅射沉积系统设计16-22
• 2.1 磁控溅射沉积系统结构16-17
• 2.2 真空系统和腔体17-20
• 2.2.1 真空系统17-18
• 2.2.2 真空腔体的主要尺寸18-20
• 2.3 磁控溅射靶装置设计20
• 2.4 等离子体源设计20
• 2.5 阳极清洗装置设计20-22
• 第3章 磁流体密封旋转磁控溅射靶22-34
• 3.1 靶装置工作原理22-23
• 3.2 靶装置结构23-24
• 3.3 真空密封设计24-27
• 3.3.1 靶材、轴与靶材堵头之间的密封25-26
• 3.3.2 磁流体密封26-27
• 3.4 旋转磁钢设计27-31
• 3.4.1 旋转磁钢的发射模式29-31
• 3.5 驱动端的设计31-33
• 3.5.1 驱动电机的选择31-32
• 3.5.2 传动装置的选择32-33
• 3.5.3 轴承的选择33
• 3.6 本章小结33-34
• 第4章 等离子体源的设计34-42
• 4.1 离子源的工作原理34-35
• 4.2 等离子体源结构设计35-40
• 4.2.1 等离子体源对磁路的要求35-36
• 4.2.2 材料的选取36
• 4.2.3 螺旋管的设计36-38
• 4.2.4 阳极、阴极的设计38-40
• 4.3 等离子体源的电源连接方式40
• 4.4 离子源辅助镀膜40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 阳极清洗装置设计42-55
• 5.1 离子刻蚀清洗42-44
• 5.2 阳极装置的设计44-46
• 5.3 阳极清洗装置的电源连接46-47
• 5.4 阳极清洗装置冷却系统设计47-52
• 5.4.1 设计要求和措施49-50
• 5.4.2 冷却水管内径的计算50-51
• 5.4.3 冷却水管的长度计算51-52
• 5.5 进气系统设计52-54
• 5.5.1 流量计的选择52-53
• 5.5.2 电磁阀的选型53-54
• 5.6 本章小结54-55
• 第6章 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 个人简介61

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