磁控溅射在阴极溅射的基础上加入了一个平行于靶表面的磁场,与垂直于靶表面的电场形成正交电磁场,从而将等离子体束缚在靶材表面,使磁控溅射技术拥有"溅射速率高"和"基片温升低"两大特点。然而磁控溅射在具有诸多优点的同时,也存在沉积速率低、靶材利用率低以及难以制备高质量薄膜的缺点,因此在工业上并未取得大规模的应用。其中靶材利用率是由于靶面跑道的存在,使等离子体约束于靶面的局部区域,造成靶材的区域性溅射。因此,提高靶材表面磁场分布的均匀性是提高靶材利用率的重中之重,也是文章进行靶磁场优化设计的理论基础。文章将基于ANSYS有限元分析软件,采用电磁场耦合的方式,从五个方面对矩形平面磁控溅射靶进行优化设计。一是跑道形布局设计:分别就"日字形"和"跑道形"两种磁体布局方式进行电磁场模拟,对比两者磁场分布均匀性的优劣,选出较好的磁场布局方式。二是非平衡设计:分别模拟扩散性非平衡磁场和内聚性非平衡磁场的电磁场分布情况,并模拟常规磁场的分布情况以作对比。三是分流设计:分别就有分流片和无分流片两种情况进行电磁场模拟,并通过改变分流片厚度和宽度来研究对靶磁场分布均匀性的影响。四是外加磁场设计:外加磁体可位于基片处、内外磁体间、靶面上以及靶材与基片中间周围,对上述四种情况分别进行模拟,以得到优化的磁场分布。五是端部设计:在磁体端部添加软铁和磁片,尽可能抵消端部区域反常刻蚀的负面影响,并减小沿圆周方向的磁场分量。文章对上述五个方面进行电磁场有限元分析,致力于得到优化的磁体布局,尽可能提高平行于靶表面磁场分布的均匀性,从而提高靶材利用率,减少商业生产成本,同时得到高质量的薄膜产品,为工业化生产矩形磁控溅射靶提供理论依据。