影響磁控靶點火電壓的幾個因素

　　本文主要分析影響磁控靶點火電壓的因素：氣體壓力、電源以及靶材。

1.關于巴-刑曲線

　　在工作氣體種類、成分、氣壓和陰極材料已確定及其它條件不變的條件下，陰-陽兩極間的氣體放電點火電壓的高低可由巴-刑定律來說明，氣體點燃電壓Uz不僅和氣壓P、極間距d有關，而且和P與d的乘積有關(即Uz是P×d乘積的函數，不是單獨是P或d的函數)。巴-刑曲線的左側與下側是不能形成自持放電區(qū)域;右上側是可以形成穩(wěn)定自持放電區(qū)域;磁控濺射通常工作在巴-刑曲線的左支。利用這個規(guī)律，在放電部件(磁控靶、引出電極等)的結構設計中，通過調整結構間隙的手段來控制各電極對屏蔽罩、金屬腔體間的放電和打弧。從巴-刑曲線可以看出，由陰-陽極，真空腔體等組成的放電系統(tǒng)中，如果極間距等于零，形成短路;如果距離過大(電壓不過高)形成斷路;只有距離適當，才能自持輝光放電。根據巴-刑曲線，當極間距小于1.5~2mm，間隙的深度為8~10mm(10^-1 Pa)無接觸時,即使極間有上千伏的電位差,仍然不能放電和打弧.,也是真空機械設計中，為了防止不是等電位電極間打火放電而經常采用的所謂“間隙保護”設計的理論依據。

2. 氣體壓力對點火電壓的影響

　　在磁控靶濺射鍍膜工藝過程中，由于磁控靶的陰-陽極間距一經確定就是一個大體不變的值，工作氣體的壓力在一定的(例如0.1Pa~10Pa)范圍內變化可能會對點火電壓產生較大的影響，總的變化趨勢為：隨著工作氣體的壓力的逐步增大，磁控靶點火電壓相應降低。不同的磁控靶、不同材質的靶材，靶啟輝點火的工作氣體壓強不盡相同。

3. 電源對點火電壓的影響

　　在同等條件下，選用射頻靶電源比選中頻或直流靶電源，磁控靶陰極點火電壓和工作(濺射)電壓都會要降低;選用射頻、中頻正弦半波或脈沖靶電源，比選低頻率同類波形靶電源，陰極點火電壓和工作(濺射)電壓均會要降低;

4. 靶材對點火電壓的影響

　　(1) 陰極靶材的不同材質，因濺射的能量閥值的不同，一般濺射“逸出功”較小的陰極靶材，其點火電壓和工作的電壓要低一些，反之則會高一些。

　　(2) 鐵磁性靶材(鐵、鈷、鎳、氮化鐵等)和鐵素體靶材，會偏轉和減少陰極濺射靶面磁場對磁控靶造成影響。靶面磁場的降低，使磁控靶需要很高的電壓才能點火起輝。

　　(3) 點火電壓與磁控靶靶材濺射面積和真空腔體的機械尺寸大小有關。靶材濺射面積大，或是真空腔體的機械尺寸大，相應充入工作氣體的絕對數量值較多，在同一陰-陽極電壓下，工作氣體例如氬氣電離出導電正離子和電子亦增多，導致點火電壓下降(在鍍膜時還會造成磁控靶濺射電壓一定程度上的降低)。

5. 磁控濺射鍍膜靶電源的空載電壓

　　(1) 靶電源輸出的空載電壓主要供磁控靶“點火起輝”用，其峰值電壓大體可分為三擋，即：800V-1KV-1.2(或1.3)KV左右。

　　(2) 大約在5KW以下的靶電源輸出空載電壓的峰-峰值Vp-p一般在1~1.3KV左右;5KW以上的靶電源其輸出的空載電壓的峰-峰值Vp-p大約在800~1KV;且電源功率越大, 其輸出的空載電壓越接近偏小值。

　　(3) 鐵磁性靶材(鐵、鈷、鎳、氮化鐵)以及其它鐵素體靶材，在選用靶電源輸出的空載電壓時，須選擇靶電源輸出空載電壓峰-峰值Vp-p范圍的偏大數值。