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

一、 靶面磁場對靶濺射電壓的影響

　　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射刻蝕槽面會越來越接近靶材后面的永久磁鋼的強(qiáng)磁場。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)的磁場中使用。當(dāng)磁場強(qiáng)度增加到0.1T以上時(shí)，磁場強(qiáng)度對濺射電壓的影響就不明顯了。

　　2. 鐵磁性靶材會對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，使靶材表面磁場減少，需要很高電壓才能讓靶面點(diǎn)火起輝。除非磁場非常的強(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3mm，F(xiàn)e，co靶的最大值不超過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)，其靶材表面的磁場強(qiáng)度大為提高，接近或大于0.1T左右。

二、 靶材材質(zhì)對靶濺射電壓的影響

　　1. 在真空條件不變的條件下,不同材質(zhì)與種類靶材對磁控靶的正常濺射電壓會產(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)際鍍膜過程中，由于工作氣體壓力變化，或陰極與陽極間距偏小(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，則可能會出現(xiàn)靶前存雖然呈現(xiàn)出很亮的光圈，就是不能見到靶材離子相應(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程中，工作氣體或反應(yīng)氣體壓強(qiáng)對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逐步上升，濺射工作電壓亦會同步下降。

　　2. 反應(yīng)氣體壓強(qiáng)對靶濺射電壓的影響

　　在反應(yīng)磁控濺射鍍膜的工藝過程中，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-陽極間放電的等效阻抗也會同步增高，磁控靶的濺射電流會逐步下降(直至“陰極中毒”和“陽極消失”為止)，濺射工作電壓亦會同步上升。

四、陰-陽極間距對靶濺射電壓的影響

　　真空氣體放電陰-陽極間距能夠?qū)Π袨R射電壓造成一定的影響。在陰-陽極間距偏大時(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-陽極間距偏小時(shí)，將會導(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-陽極間距過小，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”靶電源對這種狀況無能為力。

　　1. 孿生靶(或雙磁控靶)陰-陽極間距

　　對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-陽極的最小極間距不應(yīng)小于2英2口寸;

　　2. 單磁控靶陰-陽極間距

　　靶電源帶單磁控靶運(yùn)行時(shí)，一般都不存在這方面問題;但是，在小真空室?guī)чL矩形平面磁控單靶時(shí)容易忽略這個(gè)問題，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。