常規的實驗用磁控濺射設備，其固定的靶基工況，導致膜層均勻性區域有限，只能用于較小基片上膜層的沉積。提出一種新的方法，將靶材固定，基片自轉或公自轉工位變更為靶材可移動，基片自轉的方式，并控制靶材的移動及基片自轉速率的調節，可以用較小的靶材在較大平面上沉積膜層，所制備膜層具有良好的膜厚均勻性;建立了計算模型，分析了小靶材實現大平面基片均勻性膜層沉積的途徑;在Φ260 mm 的平片上進行了Ge 膜的實際制備，證實了上述思路的可行性。

　　膜層均勻性是薄膜制備主要的考核指標之一，針對不同制備方法，其解決均勻性的方式各不相同。磁控濺射沉積方法，具有沉積膜層種類多，膜層致密度高等優點，是薄膜制備的常用方法之一，已經得到廣泛應用。真空技術網(http://smsksx.com/)調研后發現常規的實驗用磁控濺射沉積設備，多采用磁控靶固定不動，基片臺自轉或公自轉的方式，其靶材尺寸相對較小，由磁控濺射的原理可知，有限的靶材尺寸，決定了其沉積均勻區域的范圍不大。當采用較小靶材作為濺射源時，由于固定的布局結構，無法在較大尺寸基底上獲得均勻性膜層。

　　本文針對常規磁控濺射設備存在的上述問題，提出了一種新的思路，設計改造了一種新型布局的磁控濺射設備，以解決小靶材濺射在較大基底沉積均勻性膜層的難題。

1、基本數學物理模型

　　常規的膜層制備中，基片所有區域是同時成膜的，不同位置其相對于蒸發源/ 濺射源空間位置的變化帶來了各區域膜層厚度的差異。而對于任意形狀的平面，都可以看作是由以其最大邊長中心點為圓心，以最大邊長為直徑的圓的一部分，整個平面可看作由多個圓環組合而成，如圖1 所示。當基片不再是同時成膜，而是分區域成膜時，則提供了一種新的思路。

　　對于磁控濺射沉積系統，若基片以平面中心為自轉軸，而靶材沿平面的徑向作直線運動時，則可以實現整個圓平面的逐步掃描，從而實現小靶材在大平面上膜層的制備，其示意圖如圖2 示。

圖1 多個圓環組成的圓平面/ 平面　圖2 小靶材鍍膜示意圖

2、靶材運動速率和基底自轉速率的確定

　　分析上述物理模型，為保證整個平面上膜層的良好的均勻性，在固定靶材沉積功率不變的情況下，只需要保證濺射區域相對于靶材的運動速率恒定即可。其可以通過控制靶材徑向運動速率和基底自轉速率來實現。理論上，靶材徑向運動與基底自轉運動的實現方式有以下2 種：①靶材沿徑向作勻速運動，而基底作變速率自轉運動;②靶材作間歇式運動，基底作變速率自轉運動。下面建立簡單的數學模型，分析兩種運動方式時，靶材與基底的運動形式。

4、結論

　　提出一種利用小靶材在較大尺寸基片濺射沉積均勻性膜層的方法。利用靶材間歇運動+ 基底自轉運動，并結合相應工藝參數的調整，可以通過小靶材實現大平面基片膜層的良好均勻性，且膜層厚度的不均勻性偏差可以根據需要進行調整，有效降低鍍膜成本。