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随着磁控溅射技术的广泛应用,对传统磁控溅射镀膜设备的优化改进越来越引起人们的重视。国内现有的改进主要在磁控溅射靶和基片架处外加永磁铁或电磁线圈以改变放电空间内的磁场分布,或者在设备中外加增强装置,如离子源等。本文从一个新的视角提出了一项新型的改进技术,即在放电空间内外加辅助阳极结构,通过改变放电空间内的电场分布情况实现对放电空间内的等离子体性能进行改进。本文通过分析辅助阳极的工作原理并对比辅助阳极同磁控溅射靶结构之间的异同点设计了辅助阳极结构,最终该结构由中国科学院沈阳科学仪器研究中心生产。本文还将辅助阳极结构安装在传统的磁控溅射镀膜设备中对其性能进行了实验探究,记录了实验过程中磁控溅射靶和辅助阳极的输出电流和电压,同时拍摄了放电辉光的变化来探究辅助阳极对于等离子体分布的影响。本文还利用了COMSOL Multiphysics软件进行等离子体模拟。在进行数值模拟时,先模拟无辅助阳极作用时传统的辉光放电过程的等离子体分布,并从理论方面验证了该模型的正确性。之后又进行了在辅助阳极作用下的辉光放电过程的数值模拟,建立了同实验参数相同的模拟模型,并利用实验记录的结果以及放电辉光的变化验证了模拟模型的正确性。在确定模型正确性后,本文对辅助阳极的性能进行了探究。通过分析模拟结果发现辅助阳极能够提高放电空间内的等离子体离化率,但是这需要辅助阳极位于溅射靶和工件架之间的空间,并根据数值模拟结果对辅助阳极的工作原理进行了理论解释。在本模型中当辅助阳极同溅射靶表面间的距离为125mm时辅助阳极能够最大程度的提高放电空间内的离化率。论文还对辅助阳极的参数进行了优化模拟,确定的优化参数主要有辅助阳极同溅射靶中心间的距离、辅助阳极的电压、辅助阳极的高度尺寸。最终得到的辅助阳极的最优参数为辅助阳极同溅射靶表面间的距离为125mm、辅助阳极同溅射靶中心间的距离为350mm、辅助阳极电压为30V、辅助阳极的高度尺寸为60mm,最优参数对应的放电空间内的电子密度达1.11174×1017/m3,明显的提高了放电空间内的等离子体离化率。