磁控溅射镀膜技术的发展
乱谈磁控溅射
磁控溅射技术是目前最重要的工业化大面积真空镀膜技术之一。
溅射技术的历史发展如图3-1所示，从中可以看出发展的驱动力主要来自：降低工艺成本、解决工艺难题和满足进一步提高薄膜性能的工艺参数优化。
前者关注于靶材利用率、沉积速率、薄膜均匀性以及溅射过程稳定性等方面的问题；后者由于低能离子轰击在薄膜沉积过程中的重要作用，主要要求增加溅射原子离化率和能独立控制/调节微观等离子体工艺参数等，以更好地满足实际镀膜工艺中的多种需求。
其中，HIPIMS：高功率脉冲磁控溅射high power impulse magnetron sputtering，MFMS：中频磁控溅射middle frequency magnetron sputtering，CFUBMS：闭合场非平衡磁控溅射closed field unbalanced magnetron sputtering，UBMS：非平衡磁控溅射unbalanced magnetron sputtering，IBAMS：离子束辅助磁控溅射ion beam aiding magnetron sputt ering，HCM：空心阴极磁控溅射hollow cathode sputtering，ICPMS：感应耦合等离子磁控溅射inductively coupled plasma magnetron sputtering。
（一）磁控溅射工艺原理相对于其它的制备工艺（如CVD、PLD、Spray pyrolysis等），磁控溅射是目前制备薄膜最为常用的方法之一。
概括起来磁控溅射主要具有如下优点[20]：●∙∙∙∙∙∙∙ 较低的制备温度（可室温沉积）；●∙∙∙∙∙∙∙ 较高的成膜质量，与衬底附着力好；●∙∙∙∙∙∙∙ 可控性好，具有较高的沉积速率；●∙∙∙∙∙∙∙ 可溅射沉积具有不同蒸汽压的合金与化合物；●∙∙∙∙∙∙∙ 成本较低，重复性好，可实现规模化大面积生产。
本贴对一般性溅射过程原理部分从略，其详细介绍可参考文献[147-150]，而主要结合制备AZO薄膜的情况，重点对磁控靶构造、磁路设计和部分表观工艺参数（external parameters）与微观/等离子体参数（plasma parameters）的关系做一简要评述。
磁控溅射技术进展及应用
摘要：近年来磁控溅射技术的应用日趋广泛,在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。
随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加,相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。
本文将介绍磁控溅射技术的发展,以及闭合磁场非平衡溅射、高速率溅射及自溅射、中频及脉冲溅射等各种新技术及特点,阐述磁控溅射技术在电子、光学、表面功能薄膜、薄膜发光材料等许多方面的应用。
关键词：磁控管溅射率非平衡磁控溅射闭合场非平衡磁控溅射自溅射引言磁控溅射技术作为一种十分有效的薄膜沉积方法,被普遍和成功地应用于许多方面1～8,特别是在微电子、光学薄膜和材料表面处理领域中,用于薄膜沉积和表面覆盖层制备。
1852年Grove首次描述溅射这种物理现象,20世纪40年代溅射技术作为一种沉积镀膜方法开始得到应用和发展。
60年代后随着半导体工业的迅速崛起,这种技术在集成电路生产工艺中,用于沉积集成电路中晶体管的金属电极层,才真正得以普及和广泛的应用。
磁控溅射技术出现和发展,以及80年代用于制作CD的反射层之后,磁控溅射技术应用的领域得到极大地扩展,逐步成为制造许多产品的一种常用手段,并在最近十几年,发展出一系列新的溅射技术。
一、磁控溅射镀膜原理及其特点1.1、磁控溅射沉积镀膜机理磁控溅射系统是在基本的二极溅射系统发展而来,解决二极溅射镀膜速度比蒸镀慢很多、等离子体的离化率低和基片的热效应明显的问题。
磁控溅射系统在阴极靶材的背后放置100～1000Gauss强力磁铁,真空室充入011～10Pa压力的惰性气体(Ar),作为气体放电的载体。
在高压作用下Ar原子电离成为Ar+离子和电子,产生等离子辉光放电,电子在加速飞向基片的过程中,受到垂直于电场的磁场影响,使电子产生偏转,被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,电子以摆线的方式沿着靶表面前进,在运动过程中不断与Ar原子发生碰撞,电离出大量的Ar+离子,与没有磁控管的结构的溅射相比,离化率迅速增加10～100倍,因此该区域内等离子体密度很高。
pvd镀膜发展历史
pvd镀膜发展历史PVD镀膜技术（Physical Vapor Deposition）是一种目前广泛应用于表面涂覆的先进技术。
它通过物理过程在物体表面形成一层薄膜，具有高附着力、高硬度、高耐磨、高温抗氧化等优点。
PVD镀膜技术的发展历史可以追溯到20世纪50年代。
在上世纪50年代末期，人们对于提高材料表面性能的需求不断增加，传统的化学镀和热浸镀技术已经不能满足要求。
为此，科学家们开始研究和开发新的镀膜技术。
于是，PVD镀膜技术应运而生。
最早的PVD镀膜技术主要是通过电弧放电镀膜方法实现的。
这种方法是将镀膜材料放置在真空室中，通过高温电弧放电使膜材料蒸发并沉积在物体表面。
然而，该方法存在着许多问题，如镀膜材料寿命短、成本高昂和环境污染等。
因此，人们开始研究其他PVD镀膜技术。
随着科技的进步，80年代末期，磁控溅射镀膜技术成功研发并应用于实际生产中。
这种方法通过利用磁场控制离子和蒸发的金属靶材，使其沉积在物体表面，形成薄膜。
磁控溅射技术具有镀膜速率快、镀层均匀、成膜质量高等优点，因此得到了广泛的应用。
随着对镀膜技术需求的不断提升，人们对PVD镀膜技术进行了更深入的研究和改进，推出了更多的技术方法。
如：激光离子束镀膜技术、磁束溅射镀膜技术和蒸镀镀膜技术等。
这些新的技术方法在提高镀膜质量和降低成本方面取得了显著的进展。
如今，PVD镀膜技术已经广泛应用于许多领域。
在汽车工业中，PVD镀膜可以提高汽车零部件的耐磨性和防腐蚀性，延长使用寿命。
在电子产品中，PVD镀膜可以提供抗指纹、防刮擦的功能，提升产品外观和质量。
同时，PVD镀膜也广泛应用于工具、医疗器械、建筑材料等领域。
随着科学技术的不断进步，PVD镀膜技术也会不断发展和创新。
未来，我们可以期待更加先进、高效、环保的PVD镀膜技术的推出，为各行各业提供更好的解决方案。
同时，我们也需要不断加强对PVD镀膜技术研究的支持，促进其在更多领域的应用，为社会经济发展做出更大的贡献。
玻璃磁控溅射镀膜
玻璃磁控溅射镀膜是一种在玻璃表面形成一层或多层金属、金属化合物或其它化合物薄膜的工艺技术。
以下是该工艺的简要介绍：
1. 溅射原理：在磁控溅射镀膜过程中，电子在电场的作用下加速飞向基片，与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子（或分子）沉积在基片上成膜。
2. 磁控技术：二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内。
该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断地与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材。
经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。
3. 镀膜种类：根据不同的应用需求，可以溅射不同的材料，形成各种不同的镀膜。
例如，热反射镀膜可以使玻璃具有遮蔽太阳光的功能；低辐射镀膜可以使玻璃具有保温作用，具有节能效果。
4. 工业应用：玻璃磁控溅射镀膜工艺在建筑、汽车、家居、电子等多个行业都有广泛的应用。
如LOW-E玻璃就是一种典型的磁控溅射镀膜玻璃，它具有保温、隔热、节能等效果。
总的来说，玻璃磁控溅射镀膜工艺通过精确控制薄膜的成分和厚度，赋予了玻璃一系列特殊的性能，极大地拓展了玻璃的应用范围。
如需更多信息，建议查阅磁控溅射镀膜相关论文获取。
溅射镀膜进展
证，厚度均匀性得到改善 。 本文表明转动式磁控溅射是一种最经济的和效果 良好的工艺。 平面磁控溅射镀膜工艺中 的一些不足之处， 通过采用旋转筒式技术可以予以克服 。 采用 旋转筒式磁控镀膜工艺的主要 优点有三 ：可制成多种镀膜、充分利用原材料 、 可使粉末密度提高两倍，从而提高了溅射速 度并可制成复杂结构 。 ． 转动式溅射靶 随着市场对磁控溅射真空镀膜的兴趣增长， 制造靶材业因而扩展 。 由于热喷涂技术 的适 应性强 ，成为制造溅射靶的首选工艺。有三个参数直接影响着制造商 的总成本： （ ）材料成分：掺杂材料可 以是化学配 比成分，也可 以是非化学配 比成分，不受相图 １ 制约 ， 因而操作者可开发出传统靶材铸造工艺无法制成的特种镀膜 。 热喷涂无需考虑溶解度 的限制 。喷涂前只需备好适 当比例 的简单混合物即可制出两种材料制成的混合靶材 。 （ ）材料广泛性：几乎所有原料均可用于喷涂，不管是低熔 点金属还是高熔点陶瓷。 ２ （ ）靶材灵活性 ：耐用靶材 （ ３ 犬骨形）使材料两端 的厚度增大 ，结果使材料利用率提 高，多种材料均可使用 ，而且可制 出不同长度的靶，最长可达 ３ ０ｍ。 ８ｃ 利用先进 的筒式靶管可制 出 Ｓ Ｏ 、Ｔ ２ ｉ２ ｎ ２ ｉ 、ＳＯ 以及 ￥３ ４ Ｏ ｉ 等多种常用薄膜或多层年 第 １ ０７ 期
溅射镀膜进 展
磁控溅射是在玻璃上沉积薄膜 的一种真空镀膜技术 。自２ 世纪 ６ 年代末发 明以来， ０ ０ 溅 射电极经历了一系列演变 。 最重要的技术进步是旋转筒式磁控管及先进旋转筒式溅射靶 的使 用。这两项并行进展使镀膜效率大为提高，同时使成本显著降低，与此 同时镀膜质量获得保
面广，但是因其平面结构而带来若干局限。 旋转筒状 ＩＩ 靶克服了平面陶瓷 ＩＩ 靶的局 限性，其优点包括： １ ｏ １ ｏ ①更大的有效靶源量、 靶材利用率高，因而降低了停机 时间； ②提高了反应沉积过程的 稳定性：③改善了靶冷却技术，从而提高 了功率密度和沉积速率 ； ④先期现场测试表明，在 靶利用率提高一倍的同时，业主总成本减少了每平米 ４％以上 。 ０ 三种磁效应 对磁场加 以控制很关键，因为它影响溅射镀膜 的三个主要特性：厚度均匀性、 高沉积速 率和靶材利用最大化 。 市场对厚度均匀性提出苛刻的要求 。 ３ 在 ｍ宽的底板上， 厚度误差不得超过几个百分点。 磁场强度是仅次于气体调节的另一个监控手段 ，用 以确保镀膜均匀性达到要求 。 溅射靶表面处的磁场应仔细监控 以期满足高沉积速度、 理想厚度均匀性和尽可能节约原 材料三项综合指标 。 为满 足三项技术指标 ，比利 时贝卡 尔特 公司采用了一种可调 节磁汇流条 （ ｄｍｔ ｌ Ａｇ ａｅ ｂ ＭａｎｔＢ ｒ，这是专为大面积转动式筒形磁控管溅射装置而设计的。连同以前在磁学与力 ｇ ｅ ａ） 学方面的改进 ， 整个磁条形成一个装于水导管之上的极靴上的磁铁组合件 。 该磁条是自动的、
磁控溅射镀膜技术的发展
第46卷第2期2009年3月真空VACUUMVol.46,No.2Mar.2009收稿日期：2008-09-03作者简介：余东海（1978-），男，广东省广州市人，博士生联系人：王成勇，教授。
*基金项目：国家自然科学基金（50775045）；东莞市科技计划项目（20071109）。
磁控溅射镀膜技术的发展余东海，王成勇，成晓玲，宋月贤（广东工业大学机电学院，广东广州510006）摘要：磁控溅射由于其显著的优点应用日趋广泛，成为工业镀膜生产中最主要的技术之一，相应的溅射技术与也取得了进一步的发展。
非平衡磁控溅射改善了沉积室内等离子体的分布，提高了膜层质量；中频和脉冲磁控溅射可有效避免反应溅射时的迟滞现象，消除靶中毒和打弧问题，提高制备化合物薄膜的稳定性和沉积速率；改进的磁控溅射靶的设计可获得较高的靶材利用率；高速溅射和自溅射为溅射镀膜技术开辟了新的应用领域。
关键词：镀膜技术；磁控溅射；磁控溅射靶中图分类号：TB43文献标识码：A文章编号：1002-0322（2009）02-0019-07Recent development of magnetron sputtering processesYU Dong-hai,WANG Cheng-yong,CHENG Xiao-ling,SONG Yue-xian(Guangdong Universily of Technology,Guangzhou 510006,China )Abstract:Magnetron sputtering processes have been widely appleed to thin film deposition nowadays in various industrialfields due to its outstanding advantages,and the technology itself is progressing further.The unbalanced magnetron sputtering process can improve the plasma distribution in deposition chamber to make film quality better.The medium -frequency and pulsed magnetron sputtering proceses can efficiently avoid the hysteresis during reactive sputtering to eliminate target poisoning and arcing,thus improving the stability and depositing rate in preparing thin compound films.Higher utilization of target can be obtained by improved target design,and the high -speed sputtering and self -sputtering provide a new field of applications in magnetron sputtering coating processes.Key words:coating technology;magnetron sputtering;magnetron sputtering target溅射镀膜的原理[1]是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层。
磁控溅射镀膜技术的发展及应用_马景灵
溅射镀膜过程主要是将欲沉积成薄膜的材料制成靶材，固定在溅射沉积系统的阴极上，待沉积薄膜的基片放在正对靶面的阳极上。
溅射系统抽至高真空后充入氩气等，在阴极和阳极之间加几千伏的高压，阴阳极之间会产生低压辉光放电。
放电产生的等离子体中，氩气正离子在电场作用下向阴极移动，与靶材表面碰撞，受碰撞而从靶材表面溅射出的靶材原子称为溅射原子，溅射原子的能量一般在一至几十电子伏范围，溅射原子在基片表面沉积而后成膜。
溅射镀膜就是利用低气压辉光放电产生的氩气正离子在电场作用下高速轰击阴极靶材，把靶材中的原子或分子等粒子溅射出而沉积到基片或者工件表面，形成所需的薄膜层。
但是溅射镀膜过程中溅射出的粒子的能量很低，导致成膜速率不高。
磁控溅射技术是为了提高成膜速率在溅射镀膜基础上发展起来的，在靶材表面建立与电场正交的磁场，氩气电离率从０．３％～０．５％提高到了５％～６％，这样就解决了溅射镀膜沉积速率低的问题，是目前工业上精密镀膜的主要方法之一［１］。
可制备成磁控溅射阴极靶材的原料很广，几乎所有金属、合金以及陶瓷材料都可以制备成靶材。
磁控溅射镀膜在相互垂直的磁场和电场的双重作用下，沉积速度快，膜层致密且与基片附着性好，非常适合于大批量且高效率的工业化生产。
1磁控溅射的工艺流程在磁控溅射过程中，具体工艺过程对薄膜性能影响很大，主要工艺流程如下［２］：（１）基片清洗，主要是用异丙醇蒸汽清洗，随后用乙醇、丙酮浸泡基片后快速烘干，以去除表面油污；（２）抽真空，真空须控制在２×１０４Ｐａ以上，以保证薄膜的纯度；（３）加热，为了除去基片表面水分，提高膜与基片的结合力，需要对基片进行加热，温度一般选择在１５０℃～２００℃之间；（４）氩气分压，一般选择在０．０ｌ～ｌＰａ范围内，以满足辉光放电的气压条件；（５）预溅射，预溅射是通过离子轰击以除去靶材表面氧化膜，以免影响薄膜质量；（６）溅射，氩气电离后形成的正离子在正交的磁场和电场的作用下，高速轰击靶材，使溅射出的靶材粒子到达基片表面沉积成膜；（７）退火，薄膜与基片的热膨胀系数有差异，结合力小，退火时薄膜与基片原子相互扩散可以有效提高粘着力。
2023年中国磁控溅射镀膜行业发展现状及下游产业链市场发展全景分析预测
2023年中国磁控溅射镀膜行业发展现状及下游产业链市场发展全景分析预测（1）磁控溅射镀膜技术：磁控溅射镀膜技术是PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）镀膜技术的一种，其工作原理系通过施加与电场方向垂直的磁场，控制高能粒子束（通常采用Ar+）加速轰击阴极靶材表面，使靶材发生溅射生成原子并沉积在基板表面形成薄膜。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年磁控溅射镀膜行业市场调查及“十四五”投资战略预测报告》磁控溅射镀膜技术能够有效提高膜层的沉积速率、降低基片温度，减小等离子体对膜层的破坏，制成薄膜在特性上具有显著优势，适合大面积镀膜生产，是目前最主要的工业镀膜方式之一。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年柔性光学导电材料行业发展现状与投资战略规划可行性报告》（2）磁控溅射镀膜行业发展现状：磁控溅射镀膜技术在中国自20世纪90年代起逐渐应用于工业生产，此后，随着国际产业转移以及国内技术的进步，磁控溅射镀膜技术在我国开始广泛应用于平板显示、触控面板、光伏电池以及装饰面板等产品的工业制造，并随着卷绕溅射镀膜技术的日益成熟，镀膜基材也由传统的玻璃基板拓展到了柔性领域。
在下游市场需求以及技术创新的不断推动下，我国磁控溅射镀膜行业得到了快速发展。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年智能表计市场深度调研及投资可行性预测咨询报告》①显示触控：中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年中国消费电子行业市场供需格局分析及投资战略可行性报告》A、LCD用ITO导电玻璃：ITO（Indium Tin Oxides，氧化铟锡）导电玻璃，是指在玻璃基板上利用磁控溅射的方法沉积ITO薄膜，加工制作成的一种具有良好透明导电性能的玻璃产品，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年汽车电子行业市场运行格局分析及投资战略可行性评估预测报告》LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示）是一种现代显示技术，其原理是将液晶置于两片平行的ITO导电玻璃基板之间，在ITO导电玻璃的电极作用下，液晶分子排列会发生扭曲，从而控制偏振光出射状态，产生显示画面。
《磁控溅射镀膜技术》课件
要点二
溅射参数与工艺条件
溅射参数和工艺条件对磁控溅射镀膜的沉积速率、膜层质 量、附着力等有着重要影响。主要的溅射参数包括工作气 压、磁场强度、功率密度等，工艺条件包括基材温度、气 体流量和组成等。通过对这些参数的优化和控制，可以获 得具有优异性能的膜层。
磁控溅射镀膜设备
03
与系统
磁控溅射镀膜设备的组成
多元靶材磁控溅射
技术
研究多种材料同时溅射的工艺技 术，实现多元材料的复合镀膜， 拓展镀膜材料的应用范围。
磁控溅射与其他技术的结合应用
磁控溅射与脉冲激光沉积技术结合
01
通过结合两种技术，实现快速、大面积的镀膜，提高生产效率
。
磁控溅射与化学气相沉积技术结合
02
利用化学气相沉积技术在磁控溅射的基础上进一步优化镀膜性
磁控溅射机制
在磁场的作用下，电子的运动轨迹发生偏转，增加与气体分子的碰撞概率，产 生更多的离子和活性粒子，从而提高了溅射效率和沉积速率。
磁控溅射镀膜的工艺流程
要点一
工艺流程概述
磁控溅射镀膜的工艺流程包括前处理、溅射镀膜和后处理 三个阶段。前处理主要是对基材进行清洗和预处理，确保 基材表面的清洁度和粗糙度符合要求；溅射镀膜是整个工 艺的核心部分，通过控制溅射参数和工艺条件，实现膜层 的均匀、致密和附着力强的沉积；后处理主要包括对膜层 的退火、冷却和清洗等处理，以优化膜层性能。
纳米薄膜的制备与应用
总结词
纳米薄膜因其独特的物理和化学性质在许多 领域具有巨大的应用潜力。
详细描述
磁控溅射技术可以用于制备纳米级别的薄膜 ，如纳米复合材料、纳米陶瓷、纳米金属等 ，这些薄膜在催化剂、传感器、电池等领域 有广泛应用。
其他领域的应用研究
磁控溅射镀膜技术 PPT课件
• 阴极暗区宽度一般为1-2cm，镀膜设备中 阴极与基片距离大多5-10cm，可知两极 间只存在阴极暗区和负辉区，尽量减小 极间距离（靶-基距），获得尽量高的镀 膜速率。
• 阴极暗区边缘的电位几乎接近阳极电位， 相当于在辉光放电时，等离子体将阳极 推到阴极暗区边缘，此时真正的阳极在 哪里并不重要。
• 1936年和1940年Penning相继发明圆柱和 圆筒磁控溅射阴极。-- Penning放电、 Penning规、Penning离子源相继出现
• 1963年美国贝尔实验室采用10米的连续 溅射镀膜装置镀制集成电路的鉭膜，首 次实现溅射镀膜产业化。
• 1970年圆柱磁控溅射阴极获得工业应用
2、发展概况（3）
• 溅射镀膜中放电气体压力通常选P=1x10-2 至5x10-4Torr，工作点选在左半支曲线， 对于相邻的相互绝缘的两个导体，要求 有足够高的耐击穿电压U，相互之间距离 不宜太大，d=1.5--3.0mm
2、放电的伏安特性曲线--不提倡“一 拖二
辉光放电中靶电压与靶电流关系曲线称 靶的伏安特性曲线.
• 用大功率启动新靶，材料表面出气，局 部真空变坏
• 直流溅射情况，靶面有不良导体形成 • 靶设计、安装不当，及在运用过程中受
力、受热引起的机械变形，造成的局部 击穿
3、辉光放电区电位分布---靶-基距
（1）阿斯顿暗区 （2）阴极暗区，克罗克斯暗区（3） 负辉区
（4）法拉第暗区 （5）正辉柱 （6）阳极暗区 （7） 阳极辉柱
• 在靶电源为恒功率模式下，随反应气体 （如氧）流量变化（增加或减小），靶 电压变化呈非线性，类似磁滞回曲线
4、硅靶通氧反应溅射制备二氧化硅：靶电 压随氧气流量变化曲线有滞回现象（反应 溅射的固有特性）
磁控溅射镀膜原理及工艺
经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低， 摆脱磁力线的束缚，最终落在基片、真空 室内壁及靶源阳极上。而Ar+离子在高压电 场加速作用下，与靶材的撞击并释放出能 量，导致靶材表面的原子吸收Ar+离子的动 能而脱离原晶格束缚，呈中性的靶原子逸 出靶材的表面飞向基片，并在基片上沉积 形成薄膜。
3.4试验过程
一般来说：提高电压可以提高离化率。这样 电流会增加，所以会引起阻抗的下降。提高电 压时，阻抗的降低会大幅度地提高电流，即大 幅度提高了功率。如果气体压强不变，溅射源 下的基片的移动速度也是恒定的，那么沉积到 基片上的材料的量则决定于施加在电路上的功 率。在VONARDENNE镀膜产品中所采用的范围 内，功率的提高与溅射速率的提高是一种线性 的关系。
磁控溅射镀膜原理及工艺
2010级化学工程与工艺班 姚伟
摘要
真空镀膜技术作为一种产生特定膜层 的技术，在现实生产生活中有着广泛的 应用。真空镀膜技术有三种形式，即蒸 发镀膜、溅射镀膜和离子镀。这里主要 讲一下由溅射镀膜技术发展来的磁控溅 射镀膜的原理及相应工艺的研究。
绪论
溅射现象于1870年开始用于镀膜技术， 1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于 工业生产。常用二极溅射设备如下图。
2.2系统参数
工艺会受到很多参数的影响。其中， 一些是可以在工艺运行期间改变和控 制的；而另外一些则虽然是固定的， 但是一般在工艺运行前可以在一定范 围内进行控制。两个重要的固定参数 是：靶结构和磁场。
2.2.1靶结构
每个单独的靶都具有其自身的内部结构和颗粒 方向。由于内部结构的不同，两个看起来完全相 同的靶材可能会出现迥然不同的溅射速率。在镀 膜操作中，如果采用了新的或不同的靶，应当特 别注意这一点。如果所有的靶材块在加工期间具 有相似的结构，调节电源，根据需要提高或降低 功率可以对它进行补偿。在一套靶中，由于颗粒 结构不同，也会产生不同的溅射速率。加工过程 会造成靶材内部结构的差异，所以即使是相同合 金成分的靶材也会存在溅射速率的差异。
磁控溅射镀膜机使用说明
磁控溅射镀膜机使用说明磁控溅射镀膜机是一种广泛应用于材料科学、电子制造领域的设备，通过磁控溅射技术，可以在各种基底材料上沉积一层或多层金属、非金属或半导体薄膜。
该设备主要由真空室、磁控溅射源、进样室、控制系统等部分组成。
（1）确认电源连接正常，检查真空泵、冷却循环水等设备是否正常工作。
（2）打开真空室门，将基底材料放置在样品台上。
（3）关闭真空室门，启动真空系统，将室内抽至高真空状态。
（4）打开磁控溅射源，进行预溅射清洗靶材。
（5）调整工艺参数，如溅射功率、时间、气压等，开始进行溅射镀膜。
（6）镀膜过程中，监控各种参数，如气压、电流、功率等，确保设备正常运行。
定期检查和维护设备部件，如真空泵、冷却循环水系统等。
避免在镀膜过程中触摸设备内部部件，以免造成人身伤害。
如遇设备故障或异常情况，请立即停机检查，并专业人员进行维修。
保持设备清洁和整洁，定期进行清洁和维护。
磁控溅射镀膜技术的研究始于20世纪70年代，最初是为了满足空间电子器件对抗辐射损伤的需求。
随着科技的发展，磁控溅射镀膜技术的应用领域越来越广泛，然而也存在一些问题，如薄膜应力大、耐磨性差等，需要进一步研究和改进。
磁控溅射镀膜技术的基本原理是利用磁场控制下的电场放电，使靶材表面上的原子或分子被激发后沉积到基材表面，形成一层薄膜。
具体工艺过程包括：真空泵抽气、加热靶材、加磁场、加电场、溅射沉积等步骤。
该技术的特点在于沉积速度快、薄膜质量高、适用范围广等。
磁控溅射镀膜技术在光电领域的应用主要是在太阳能电池上制备减反射膜和抗反射膜。
在光学领域，磁控溅射镀膜技术可以用来制备各种光学薄膜，如增透膜、反射膜、滤光片等。
在电子领域，磁控溅射镀膜技术可以用来制备各种电子薄膜，如半导体薄膜、绝缘薄膜、导电薄膜等。
未来，磁控溅射镀膜技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是进一步完善磁控溅射镀膜技术的工艺参数，提高薄膜的质量和性能；二是研究磁控溅射镀膜技术在新型材料制备中的应用，如纳米材料、石墨烯等；三是探索磁控溅射镀膜技术在生物医学、环境治理等领域的应用可能性。
磁控溅射镀膜技术的发展
磁控溅射镀膜技术的发展一、本文概述随着科技的飞速发展，镀膜技术在多个领域，如电子、光学、航空航天等，都扮演着至关重要的角色。
其中，磁控溅射镀膜技术凭借其独特的优势，如镀膜质量高、适用范围广、工艺稳定等，逐渐成为镀膜领域的研究热点。
本文将对磁控溅射镀膜技术的发展历程进行详细的梳理，分析其技术原理、应用领域及发展趋势，旨在为读者提供一个全面而深入的了解，并为该技术的进一步研究和应用提供参考。
文章首先回顾了磁控溅射镀膜技术的起源和发展历程，介绍了其从最初的实验室研究到如今的广泛应用所经历的演变。
接着，文章将深入探讨磁控溅射镀膜技术的基本原理，包括磁控溅射的基本原理、镀膜过程中的关键因素以及镀膜质量的控制等。
文章还将详细介绍磁控溅射镀膜技术在各个领域的应用情况，如电子器件、光学元件、太阳能电池等，以及在这些领域中所取得的成果和面临的挑战。
文章将展望磁控溅射镀膜技术的未来发展趋势，分析其在新材料、新工艺等方面的潜在应用，并探讨如何进一步提高镀膜质量、降低成本、拓宽应用领域等问题。
通过本文的阐述，读者可以对磁控溅射镀膜技术的发展有一个清晰的认识，并为其未来的研究和应用提供有益的启示。
二、磁控溅射镀膜技术的基本原理磁控溅射镀膜技术是一种物理气相沉积（PVD）方法，其基本原理是利用高能离子轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子被溅射出来，并在基材表面沉积形成薄膜。
在这个过程中，磁场起着至关重要的作用。
在真空溅射室中，靶材被放置在阴极，而基材（待镀物体）则被放置在阳极。
溅射室内充入惰性气体（如氩气），并通过电场使气体电离产生正离子和电子。
正离子在电场的作用下加速飞向靶材表面，与靶材原子发生碰撞，将靶材原子从表面溅射出来。
溅射出的靶材原子在飞行过程中与气体原子发生碰撞，失去部分能量后到达基材表面。
在靶材附近设置磁场，磁场的方向与电场方向垂直。
当溅射出的靶材原子经过磁场时，它们会受到洛伦兹力的作用，在磁场中做圆周运动。
溅射技术发展的历程
综上所述，本文并不是要肯定什么或者否定什么，只是想提出一个问题：从工业应用的角度出发如何选择溅射镀膜的运行模式呢？在新世纪之初，溅射技术基础研究的讨论与实践应该引起同行间的重视了。
当前光通信信道密度的迅速增加和数据传输速率的不断提高对DWDM系统的性能提出了空前严格的要求。在DWDM器件一连串的参数要求中，最重要的莫过于精确的中心波长、宽且平坦的带通、小而均匀的插损、相邻和非相邻通道间高的隔离度，以及比特率与数据格式透明。其中，滤光片的中心波长和带宽决定了允许光通信信号通过的工作波长及其偏差。通常，每个中心波长对应于ITU标准通道中的一个，所谓的ITU通道可以被看成频域坐标上的一些格点，其原点位于193.1THz，两相邻格点之间的间隔为100GHz。对于通道间隔低于100GHz的器件来说，其中心波长频率则落在每两个相邻ITU标准通道之间的等分点上。
4、最近有人推出离子束增强溅射模式。采用宽束强流离子源，配合磁场调制，与普通的二极溅射结合组成一种新的溅射模式。他不同于使用窄束高能离子束进行的离子束溅射（这种离子束溅射的溅射速率低），采用宽束强流离子源，配合磁场调制后，既有离子束溅射的效果，更重要的是具有直接向等离子体区域供应离子的增强溅射效果。同时还可以具有离子束辅助镀膜的效果。
溅射技术发展的历程
1842年格洛夫（Grove）在实验室中发现了阴极溅射现象。他在研究电子管阴极腐蚀问题时，发现阴极材料迁移到真空管壁上来了。但是，真正应用于研究的溅射设备到1877年才初露端倪。其后70年中，由于实验条件的限制，对溅射机理的认同长期处于模糊不请状态，所以，在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资料，多数是不可靠的。19世纪中期，只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料和难熔金属材料的薄膜制备工艺中，采用溅射技术。1970年后出现了磁控溅射技术，1975年前后商品化的磁控溅射设备产生，大大地扩展了溅射技术应用的领域。到了80年代，溅射技术才从实验室应用技术真正地进入工业化大量生产的应用领域。最近15年来，进一步发展了一系列新的溅射技术，几乎到了目不暇接的程度。在21世纪来临的时刻，回顾一下溅射技术发展的历程，寻找其中某些规律性的思路，看来是有一定意义的。
磁控溅射镀膜原理及工艺
磁控溅射镀膜原理及工艺摘要：真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术,在现实生产生活中有着广泛的应用。
真空镀膜技术有三种形式,即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
这里主要讲一下由溅射镀膜技术发展来的磁控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。
关键词:溅射；溅射变量；工作气压；沉积率。
绪论溅射现象于1870年开始用于镀膜技术,１9３0年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。
常用二极溅射设备如右图。
通常将欲沉积的材料制成板材－靶，固定在阴极上。
基片置于正对靶面的阳极上，距靶一定距离。
系统抽至高真空后充入(10~１)帕的气体（通常为氩气）,在阴极和阳极间加几千伏电压,两极间即产生辉光放电。
放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞,受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量在１至几十电子伏范围内。
溅射原子在基片表面沉积成膜。
其中磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。
它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点,成为镀膜工业应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合)的首选方案。
１磁控溅射原理溅射属于PDV（物理气相沉积)三种基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀)中的一种。
磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下,在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片,Ａr正离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,产生E（电场）×Ｂ（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。
若为环形磁场,则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,它们的运动路径不仅很长,而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ａｒ正离子来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。
磁控溅射镀膜技术
B) 靶的放电的伏安特性曲线与哪些因 素有 关？
• 靶的几何形状、尺寸，零部件安装精 度，受力或热引起的变形 • 靶电极材料及表面状态（污染、光洁 度等） • 靶区气体压力及组分
•
C) 没有完全相同的靶，任何两个靶的伏安 特性曲线不可能完全相同 D)两个靶并联用一台电源难以使两个靶都 处于最佳状态,影响电源寿命,降低膜层质量。 E）所谓“双跑道靶”是将靶面加宽（例如 由140mm加大到220mm）磁场作相应改变， 放电时形成两个放电区，这与双靶并联无 本质差别，放电不稳定，影响电源寿命,降 低膜层质量,基片上膜层不均匀区加大。
• 1996年沈阳真空技术研究所研制出大型 ITO磁控溅射镀膜镀膜系统 • 1997年豪威公司开展中频双靶反应溅射 制备二氧化硅膜工艺与设备研究。 • 1999年豪威公司与清华大学合作在国际 上首次研制成功中频双靶反应溅射制备 二氧化硅膜与氧化铟锡膜在线联镀装置 投入生产。 • 1999年北京仪器厂设计中频反应磁控溅 射双靶
• 阴极暗区宽度一般为1-2cm，镀膜设备中 阴极与基片距离大多5-10cm，可知两极 间只存在阴极暗区和负辉区，尽量减小 极间距离（靶-基距），获得尽量高的镀 膜速率。 • 阴极暗区边缘的电位几乎接近阳极电位， 相当于在辉光放电时，等离子体将阳极 推到阴极暗区边缘，此时真正的阳极在 哪里并不重要。 • 阳极位置只影响击穿电压。
E）避免弧光放电 • 用大功率启动新靶，材料表面出气，局 部真空变坏 • 直流溅射情况，靶面有不良导体形成 • 靶设计、安装不当，及在运用过程中受 力、受热引起的机械变形，造成的局部 击穿
3、辉光放电区电位分布---靶-基距
（1）阿斯顿暗区 （2）阴极暗区，克罗克斯暗区（3） 负辉区 （4）法拉第暗区 （5）正辉柱 （6）阳极暗区 （7） 阳极辉柱
磁控溅射技术的原理与发展
磁控溅射技术的原理与发展磁控溅射技术因为其自身所具有的显著优点，已经被越来越广泛的运用于各个领域，其中以工业镀膜方面的应用最为广泛，相应的其生产技术也得到了很大的改进。
文章着重讲述磁控技溅射技术的原理，特点以及磁控溅射技术的发展趋势。
标签：镀膜技术；磁控溅射；平衡磁控溅射；非平衡磁控溅射自1852年，格洛夫发现阴极溅射现象，对于溅射技术的运用便逐步发展起来，从上世纪80年代至今，磁控溅射技术在表面工程领域占据举足轻重的地位。
磁控溅射技术可制备超硬膜、耐腐蚀摩擦薄膜、超导薄膜、磁性薄膜、光学薄膜，以及各种具有特殊功能的薄膜，是一种十分有效的薄膜沉积方法。
1 溅射镀膜的原理溅射技术是指用有一定能量的粒子轰击固体表面，使该固体表面的原子或者分子离开其表面，溅射出去的技术，该固体被称为靶材，飞溅而出的原子或分子落于另一固体表面形成镀膜，被镀膜的固体称之为基片。
电子在外加电场作用下，加速向外飞出，与Ar原子发生碰撞，使Ar原子电离成Ar离子和二次电子，并将其大部分能量传递给Ar离子，Ar离子获得能量后以高速轰击靶材，使其上原子或分子脱离靶材表面飞溅出去，这些获得能量的原子或分子落于基片表面并沉淀下来形成镀膜。
但由于发生了多次的能量传递，导致电子无法轰击电离靶材，而是直接落于基片之上。
磁控溅射是在外加电场的两极之间引入一个磁场，电子受电场力加速作用的同时受到洛伦兹磁力的束缚作用，从而使其运动轨迹由原来的直线变成摆线，从而增加了高速电子与氩气分子相碰撞的几率，能大大提高氩气分子的电离程度，因此便可降低了工作气压，而Ar离子在高压电场加速作用下，轰击靶材表面，使靶材表面更多的原子或分子脱离原晶格而溅出靶材飞向基片，高速撞击沉淀于基片上形成薄膜，由于二次电子残余的能量较低，落于基片后引起的温度变化并不明显，于是磁控溅射镀膜技术拥有“高速低温”的特点。
2 磁控溅射镀膜技术与传统的镀膜技术相比的优点可制备成靶材的材料很多，选材面较广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以被用来制作靶材；在一定条件下通过多个靶材共同溅射方式，可在基片表面镀上一层比例精确的合金膜；通过精确地控制磁场与电场的大小可以获得高质量且较为均匀的膜厚；由于是通过离子溅射从而使得靶材物质由固态直接转变为高速离子态，而且溅射靶的安装是不受限制的，使之十分适合大容积多靶装置的设计；此外，在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体，可以是靶材与这些气体发生反应形成化合物膜层沉淀在基片的表面；同时，磁控溅射技术形成镀膜具有速度快，膜层致密均匀精度高附着性好等特点，从而此项技术十分适合大批量的工业化生产，并具有极高的生产率与生产效率。
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第46卷第2期2009年3月真空VACUUMVol.46,No.2Mar.2009收稿日期：2008-09-03作者简介：余东海（1978-），男，广东省广州市人，博士生联系人：王成勇，教授。
*基金项目：国家自然科学基金（50775045）；东莞市科技计划项目（20071109）。
磁控溅射镀膜技术的发展余东海，王成勇，成晓玲，宋月贤（广东工业大学机电学院，广东广州510006）摘要：磁控溅射由于其显著的优点应用日趋广泛，成为工业镀膜生产中最主要的技术之一，相应的溅射技术与也取得了进一步的发展。
非平衡磁控溅射改善了沉积室内等离子体的分布，提高了膜层质量；中频和脉冲磁控溅射可有效避免反应溅射时的迟滞现象，消除靶中毒和打弧问题，提高制备化合物薄膜的稳定性和沉积速率；改进的磁控溅射靶的设计可获得较高的靶材利用率；高速溅射和自溅射为溅射镀膜技术开辟了新的应用领域。
关键词：镀膜技术；磁控溅射；磁控溅射靶中图分类号：TB43文献标识码：A文章编号：1002-0322（2009）02-0019-07Recent development of magnetron sputtering processesYU Dong-hai,WANG Cheng-yong,CHENG Xiao-ling,SONG Yue-xian(Guangdong Universily of Technology,Guangzhou 510006,China )Abstract:Magnetron sputtering processes have been widely appleed to thin film deposition nowadays in various industrialfields due to its outstanding advantages,and the technology itself is progressing further.The unbalanced magnetron sputtering process can improve the plasma distribution in deposition chamber to make film quality better.The medium -frequency and pulsed magnetron sputtering proceses can efficiently avoid the hysteresis during reactive sputtering to eliminate target poisoning and arcing,thus improving the stability and depositing rate in preparing thin compound films.Higher utilization of target can be obtained by improved target design,and the high -speed sputtering and self -sputtering provide a new field of applications in magnetron sputtering coating processes.Key words:coating technology;magnetron sputtering;magnetron sputtering target溅射镀膜的原理[1]是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层。
溅射镀膜最初出现的是简单的直流二极溅射，它的优点是装置简单，但是直流二极溅射沉积速率低；为了保持自持放电，不能在低气压（＜0.1Pa ）下进行；不能溅射绝缘材料等缺点限制了其应用。
在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和辅助阳极，就构成直流三极溅射。
增加的热阴极和辅助阳极产生的热电子增强了溅射气体原子的电离，这样使溅射即使在低气压下也能进行;另外，还可降低溅射电压，使溅射在低气压，低电压状态下进行;同时放电电流也增大，并可独立控制，不受电压影响。
在热阴极的前面增加一个电极（栅网状），构成四极溅射装置，可使放电趋于稳定。
但是这些装置难以获得浓度较高的等离子体区，沉积速度较低，因而未获得广泛的工业应用。
磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为目前镀膜工业主要方法之一。
磁控溅射与其它镀膜技术相比具有如下特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积真空VACUUM第46卷配比精确恒定的合金；在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体，可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜；通过精确地控制溅射镀膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态，溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多靶布置设计；溅射镀膜速度快，膜层致密，附着性好等特点，很适合于大批量，高效率工业生产。
近年来磁控溅射技术发展很快，具有代表性的方法有射频溅射、反应磁控溅射、非平衡磁控溅射、脉冲磁控溅射、高速溅射等。
1平衡磁控溅射平衡磁控溅射即传统的磁控溅射，是在阴极靶材背后放置芯部与外环磁场强度相等或相近的永磁体或电磁线圈，在靶材表面形成与电场方向垂直的磁场。
沉积室充入一定量的工作气体，通常为Ar，在高压作用下Ar原了电离成为Ar+离子和电子，产生辉光放电，Ar+离子经电场加速轰击靶材，溅射出靶材原子、离子和二次电子等。
电子在相互垂直的电磁场的作用下，以摆线方式运动，被束缚在靶材表面，延长了其在等离子体中的运动轨迹，增加其参与气体分子碰撞和电离的过程，电离出更多的离子，提高了气体的离化率，在较低的气体压力下也可维持放电，因而磁控溅射既降低溅射过程中的气体压力，也同时提高了溅射的效率和沉积速率[2,3]。
但平衡磁控溅射也有不足之处，例如：由于磁场作用，辉光放电产生的电子和溅射出的二次电子被平行磁场紧紧地约束在靶面附近，等离子体区被强烈地束缚在靶面大约60mm的区域，随着离开靶面距离的增大，等离子浓度迅速降低，这时只能把工件安放在磁控靶表面50～100mm 的范围内，以增强离子轰击的效果。
这样短的有效镀膜区限制了待镀工件的几何尺寸，不适于较大的工件或装炉量，制约了磁控溅射技术的应用。
且在平衡磁控溅射时，飞出的靶材粒子能量较低，膜基结合强度较差，低能量的沉积原子在基体表面迁移率低，易生成多孔粗糙的柱状结构薄膜。
提高被镀工件的温度固然可以改善膜层的结构和性能，但是在很多的情况下，工件材料本身不能承受所需的高温。
非平衡磁控溅射的出现部分克服了以上缺点，将阴极靶面的等离子体引到溅射靶前200～300mm的范围内，使基体沉浸在等离子体中，如图1所示。
这样，一方面，溅射出来的原子和粒子沉积在基体表面形成薄膜，另一方面，等离子体以一定的能量轰击基体，起到离子束辅助沉积的作用，大大的改善了膜层的质量[4]。
图1（a)平衡磁控溅射(b)非平衡磁控溅射Fig.1(a)balanced magetron sputtering(b)unbalanced megnetron sputtering2非平衡磁控溅射1985年，Window和Savvides[5,6]首先引入了非平衡磁控溅射的概念。
不久，多种不同形式的非平衡磁场设计相继出现，磁场有边缘强，也有中部强，导致溅射靶表面磁场的“非平衡”。
磁控溅射靶的非平衡磁场不仅有通过改变内外磁体的大小和强度的永磁体获得，也有由两组电磁线圈产生，或采用电磁线圈与永磁体混合结构[7~9]，还有在阴极和基体之间增加附加的螺线管，用来改变阴极和基体之间的磁场，并以它来控制沉积过程中离子和原子的比例[10]。
非平衡磁控溅射系统有两种结构[11,12]，一种是其芯部磁场强度比外环高，磁力线没有闭合，被引向真空室壁，基体表面的等离子体密度低，因此该方式很少被采用。
另一种是外环磁场强度高于芯部磁场强度，磁力线没有完全形成闭合回路，部分外环的磁力线延伸到基体表面，使得部分二次电子能够沿着磁力线逃逸出靶材表面区域，同时再与中性粒子发生碰撞电离，等离子体不再被完全限制在靶材表面区域，而是能够到达基体表面，进一步增加镀膜区域的离子浓度，使衬底离子束流密度提高，通常可达5mA/cm2以上。
这样溅射源同时又是轰击基体表面的离子源，基体离子束流密度与靶材电流密度成正比，靶材电流密度提高，沉积速率提高，同时基体离子束流密度提高，对沉积膜层表面起到一定的轰击作用。
非平衡磁控溅射离子轰击在镀膜前可以起到清洗工件的氧化层和其他杂质，活化工件表面的作用，同时在工件表面上形成伪扩散层，有助于提高膜层与工件表面之间的结合力。
在镀膜过程中，载能的带电粒子轰击作用可达到膜层的改20··余东海，等：磁控溅射镀膜技术的发展第2期性目的。
比如，离子轰击倾向于从膜层上剥离结合较松散的和凸出部位的粒子，切断膜层结晶态或凝聚态的优势生长，从而生更致密，结合力更强，更均匀的膜层，并可以较低的温度下镀出性能优良的镀层[12]。
非平衡磁控溅射技术的运用，使平衡磁控溅射遇到的沉积致密、成分复杂薄膜的问题得以解决，然而单独的非平衡磁控靶在复杂基体上较难沉积出均匀的薄膜，而且在电子飞向基体的过程中，随着磁场强度的减弱，一部分电子吸附到真空室壁上，导致电子和离子的浓度下降。
对此研究人员开发出多靶非平衡磁控溅射系统，以弥补单靶非平衡磁控溅射的不足。
多靶非平衡磁控溅射系统根据磁场的分布方式可以分为相邻磁极相反的闭合磁场非平衡磁控溅射和相邻磁极相同的镜像磁场非平衡磁控溅射，如图2所示（a）为双靶闭合磁场，（b）为双靶镜像磁场。
图2（a）闭合磁场磁控溅射（b）镜像磁场磁控溅射Fig.2Magnetron sputtering in(a)closed magnetic field(b)mirroy's magnetic field比较闭合磁场非平衡靶对和镜像靶对的磁场分布情况，可以看出在靶材表面附近磁场差别不大，内外磁极之间横向磁场对电子的约束形成一个电离度很高的等离子体阴极区，在此区域内的正离子对靶面的强烈溅射刻蚀，溅射出大量靶材粒子飞向基体表面。
在内部和外环磁极的位置，特别是较强的外环磁极处，以纵向磁场为主，成为二次电子逃离靶面的主要通道，进而成为向镀膜区域输送带电粒子的主要通道。