影響磁控靶濺射電壓的主要因素有：靶面磁場(chǎng)、靶材材質(zhì)、氣體壓強(qiáng)、陰-陽(yáng)極間距等。本文詳細(xì)分析這些因素距對(duì)靶濺射電壓的影響。

一、 靶面磁場(chǎng)對(duì)靶濺射電壓的影響

　　1. 磁控靶的陰極工作電壓，隨著靶面磁場(chǎng)的增加而降低，也隨著靶面的濺射刻蝕槽加深而降低。濺射電流也隨著靶面的濺射刻蝕槽加深而加大。這是因?yàn)榘械臑R射刻蝕槽面會(huì)越來(lái)越接近靶材后面的永久磁鋼的強(qiáng)磁場(chǎng)。因此，靶材的厚度是有限制的。較厚的非磁性靶材能夠在較強(qiáng)的磁場(chǎng)中使用。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到0.1T以上時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)濺射電壓的影響就不明顯了。

　　2. 鐵磁性靶材會(huì)對(duì)磁控靶的濺射造成影響，由于大部分磁力線從鐵磁性材料內(nèi)部通過(guò)，使靶材表面磁場(chǎng)減少，需要很高電壓才能讓靶面點(diǎn)火起輝。除非磁場(chǎng)非常的強(qiáng)，否則磁性材靶材必須比非磁性材料要薄，才能起輝和正常運(yùn)行(永磁結(jié)構(gòu)的Ni靶的典型值<0.16cm，磁控靶非特殊設(shè)計(jì)最大值一般不宜超過(guò)3mm，F(xiàn)e，co靶的最大值不超過(guò)2mm;電磁結(jié)構(gòu)的靶可以濺射厚一些的靶材，甚至可達(dá)6mm厚)才能起輝和正常運(yùn)行。正常工作時(shí)，磁控靶靶材表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.025T~0.05T左右;靶材濺射刻蝕即將穿孔時(shí)，其靶材表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度大為提高，接近或大于0.1T左右。

二、 靶材材質(zhì)對(duì)靶濺射電壓的影響

　　1. 在真空條件不變的條件下,不同材質(zhì)與種類靶材對(duì)磁控靶的正常濺射電壓會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

　　2. 常用的靶材(如銅Cu、鋁Al、鈦Ti„)的正常濺射電壓一般在400~600V的范圍內(nèi)。

　　3. 有的難濺射的靶材(如錳Mn、鉻Cr等) 的濺射電壓比較高, 一般需>700V以上才能完成正常磁控濺射過(guò)程;而有的靶材(如氧化銦錫ITO) 的濺射電壓比較低，可以在200多伏電壓時(shí)實(shí)現(xiàn)正常的磁控濺射沉積鍍膜。

　　4. 實(shí)際鍍膜過(guò)程中，由于工作氣體壓力變化，或陰極與陽(yáng)極間距偏小(使真空腔體內(nèi)阻抗特性發(fā)生變化)，或真空腔體與磁控靶的機(jī)械尺寸不匹配，同時(shí)選用了輸出特性較軟的靶電源等原因，導(dǎo)致磁控靶的濺射電壓(即靶電源輸出電壓)遠(yuǎn)低于正常濺射示值，則可能會(huì)出現(xiàn)靶前存雖然呈現(xiàn)出很亮的光圈，就是不能見(jiàn)到靶材離子相應(yīng)顏色的泛光，以至不能最后濺射成膜的狀況。

三、氣體壓強(qiáng)對(duì)靶濺射電壓的影響

　　在磁控濺射或反應(yīng)磁控濺射鍍膜的工藝過(guò)程中，工作氣體或反應(yīng)氣體壓強(qiáng)對(duì)磁控靶濺射電壓能夠造成一定的影響。

　　1.工作氣體壓強(qiáng)對(duì)靶濺射電壓的影響

　　一般的規(guī)律是：在真空設(shè)備環(huán)境條件確定和靶電源的控制面板設(shè)置參數(shù)不變時(shí)，隨著工作氣體(如氬氣)壓強(qiáng)(0.1~10Pa)的逐步增加，氣體放電等離子體的密度也會(huì)同步增加，致使等離子體等效阻抗減小，磁控靶的濺射電流會(huì)逐步上升，濺射工作電壓亦會(huì)同步下降。

　　2. 反應(yīng)氣體壓強(qiáng)對(duì)靶濺射電壓的影響

　　在反應(yīng)磁控濺射鍍膜的工藝過(guò)程中，在真空設(shè)備環(huán)境條件確定和靶電源的控制面板設(shè)置參數(shù)不變時(shí)，隨著反應(yīng)氣體(如氮?dú)狻⒀鯕?壓強(qiáng)(或流量)的逐步增加(一般應(yīng)注意不要超過(guò)工藝設(shè)定值的上限值)，隨著磁控靶面和基片(工件)表面逐步被絕緣膜層覆蓋，陰-陽(yáng)極間放電的等效阻抗也會(huì)同步增高，磁控靶的濺射電流會(huì)逐步下降(直至“陰極中毒”和“陽(yáng)極消失”為止)，濺射工作電壓亦會(huì)同步上升。

四、陰-陽(yáng)極間距對(duì)靶濺射電壓的影響

　　真空氣體放電陰-陽(yáng)極間距能夠?qū)Π袨R射電壓造成一定的影響。在陰-陽(yáng)極間距偏大時(shí)，等效氣體放電的內(nèi)阻主要由等離子體等效內(nèi)阻決定，反之，在陰-陽(yáng)極間距偏小時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致等離子體放電的內(nèi)阻呈現(xiàn)較小數(shù)值。由于在磁控靶點(diǎn)火起輝后進(jìn)入正常濺射時(shí)，如果陰-陽(yáng)極間距過(guò)小，由于靶電源輸出的濺射電壓具有一定的軟負(fù)載特性，就有可能出現(xiàn)在濺射電流已達(dá)工藝設(shè)定值時(shí)，靶濺射電壓始終很低又調(diào)不起來(lái)的狀況。“工藝型”靶電源可以改善和彌補(bǔ)這種狀況;而“經(jīng)濟(jì)型”靶電源對(duì)這種狀況無(wú)能為力。

　　1. 孿生靶(或雙磁控靶)陰-陽(yáng)極間距

　　對(duì)稱雙極脈沖中頻靶電源和正弦波中頻靶電源帶孿生靶或雙磁控靶運(yùn)行時(shí)，建議其兩交變陰-陽(yáng)極的最小極間距不應(yīng)小于2英2口寸;

　　2. 單磁控靶陰-陽(yáng)極間距

　　靶電源帶單磁控靶運(yùn)行時(shí)，一般都不存在這方面問(wèn)題;但是，在小真空室?guī)чL(zhǎng)矩形平面磁控單靶時(shí)容易忽略這個(gè)問(wèn)題，磁控靶面與真空室金屬殼體內(nèi)壁的最小極間距一般亦建議不小于2英2口寸。