磁控溅射靶材的尺寸真的影响很大，我以前也不信

说个真事，前年我们接了个客户订单，是做ITO透明导电膜的。他们提供了设备型号和靶材规格，标准写着“200×50×5 mm”，我们按图加工、发货，一切都挺顺。但结果不到两天，对方工程师急了，说膜厚严重不均，边缘没膜，中间高出一截。听着像真空系统没调好，我第一反应也是出膜速率问题。结果不是，是靶材压根就不该用那么小的尺寸。

他们那套线性磁控腔体，设计的是300mm以上靶材的磁路，结果他们觉得200mm“更经济”，省料省钱。代价就是磁场中心和靶材没对上，整个电场结构塌了。最后那批玻璃全报废，听说还被老板骂了一通。

其实很多人对靶材尺寸的理解还停留在“大小、是否能装进去”这个层面。但在真空镀膜这种操作里，磁场、等离子体分布、溅射角度，这些统统和尺寸挂钩。你靶材一缩小，磁场边界直接溢出，靶面分布失衡，这膜还能均匀才怪。

还有一回，有个做实验室项目的客户，非要我们帮切个20×20mm的小块Zr靶，说只是拿来打点测试膜。我们劝他几次，说太小不好打，他坚持要试。最后成膜速率低得离谱，打了快两小时才出来一点点膜，还全是颗粒。我们测试了下，发现小靶在溅射源里根本激不起来，等离子体边界乱成一锅粥。

我自己吃过亏。以前刚入行的时候，总以为“靶材小点、省料又便宜”，能凑合就凑合。后来才明白，这玩意儿不是算账，而是讲系统匹配的。设备的磁场、基片尺寸、靶基距离，这些东西一环错了，别说成本，整条线可能就得停。

有段时间我们测试高靶材利用率，结果越测越反直觉。比如一个305×100×6.35mm的矩形钼靶，在我们某款中试设备上，利用率能干到68%；但同批次材料切成半尺寸150mm后，掉到了40%以下。都是一块料，切大切小，结果天差地别。主要还是磁场和溅射区域的匹配关系，一旦失调，就等着清靶换靶吧。

有些膜种特别吃尺寸。比如光学膜、分布式薄膜、光电叠层膜，对厚度均匀性极度敏感。我们给一个红外透过膜客户供过ZnSe靶材，他一开始要我们供一个直径50mm的小圆靶，说是小规模测试用。第一次镀膜就失败了。后来改成100mm靶，成膜就顺了。这不是巧合，小尺寸下靶材发热不均，造成电弧放电几率上升，膜层密度低得可怕。

当然，不是靶材越大越好。我们接触过一家民营厂商，盲目追求大靶上机，用了12英寸圆靶结果出不了膜。后来才发现他们的腔体设计根本吃不下，靶面离基片太近，离子轰击能量超标，膜烧裂。

这行业就是这样。靶材不是买大买贵就好，也不是小了就省。它得配合你整个系统。说得直白点，就是设备像鞋，靶材像脚。你脚多大，鞋多小，自己知道。

不少朋友问：“有没有推荐的靶材尺寸模板？” 说实话，没有通用的。真想稳，就得根据你的设备型号、靶材类型、目标膜厚、工艺要求逐一确认。每多省一次沟通，可能就多踩一个坑。

如果你正在选靶材，尤其是磁控溅射用的，不妨把尺寸这个事提前和设备厂家或材料供应商聊透。你以为节省的那一刀，可能正是决定成败的那一下。

抬一抬深度，聊几个真正有争议或容易被忽略但影响巨大的层面，这些是我在实际材料项目和行业客户接触中观察到的：

靶材尺寸并不只是长度和宽度，它实际上是多维参数的组合变量

我们做磁控溅射时候说“靶材尺寸”，常常默认只讲二维平面尺寸（比如300×100mm），但其实厚度是决定材料利用率、热管理和烧蚀模式的关键维度，却总被忽略。

▶ 现实问题：厚度选错，靶材表面温度暴涨，磁场退化

有客户使用钼靶材，换代时从6.35mm厚改成4mm厚，以为只是节省材料。结果磁控溅射过程中靶温飙升，导致磁钢退磁，成膜速率不稳。你用红外热像仪一测，能看到温度中心在几个小时后偏离了磁场中心。

靶材过薄会让热量无法及时导出，尤其是导热系数本身低的材料（比如铬、铪），根本压不住高功率。

靶材尺寸改变后，磁场回路、磁通密度密度分布会整体变性

这个点很多工程师在设备设计阶段没算清楚。磁通密度其实跟靶材面积和磁铁结构的耦合方式强相关，尺寸变大以后，磁通密度可能不仅不增强，反而衰减。

▶ 真实案例：靶面增大，反而溅射率下降，膜厚减少30%

这是典型的磁场解耦现象。客户从150×80换到300×100，磁路没同步调整，结果等离子体不集中，等于整块靶材打不透。你改大了靶，但实际能溅射的只有60%的区域，反而不如从前那块小靶打得快。

解决方式是磁体重新排布，不是换个大磁铁就完事。

靶材尺寸影响靶面等离子体非均匀性动态变化

我们在做多靶源协同溅射（如共溅射Al+Zn+Si系统）时发现，靶材越大，不稳定放电越频繁，特别是高靶压条件下。这种“动态不均匀性”不是尺寸本身的问题，而是电压、电场分布在大靶上更容易引发非稳定弧光。

▶ 解决手段：

• 靶材尺寸和功率设定必须做动态电场模拟（COMSOL 或 CST）

• 加入负极极耳结构来稳定电场分布（这一点国产设备很多都没加）

非标准尺寸靶材，会破坏系统自校准流程，影响大批量生产自动化

这一点偏工艺自动化方向。现在越来越多磁控溅射系统集成有靶材余量识别算法，靠电感、电阻、磁通反馈判断靶材是否“该换”。这种算法基本都建立在标准尺寸下的阻抗模型曲线，你靶材一旦非标尺寸或厚度，就等于整套监测算法全失效。

比如一套原子层沉积用的溅射系统，识别厚度在6.35mm的钽靶烧蚀到了1.5mm时自动报警。你换了5mm靶，根本打不到1.5就挂了——因为它以为你已经烧穿了。

超大尺寸靶材反而会增加“边缘回溅效应”，导致膜层污染

这问题容易被忽视，但我们在做高纯氧化物镀膜时发现，大尺寸靶（特别是超过450mm的圆靶）由于溅射粒子散射路径长，回溅率增大，有些粒子会二次撞击靶材边缘并反射入腔体，带来杂质。

这也是为什么很多顶尖光学厂商依旧使用“中等靶尺寸 + 靶边屏蔽”策略，而不是盲目追大。