在大面积镀膜或连续生产中，旋转圆柱靶磁控溅射因其靶材利用率高、沉积均匀性好而广泛应用。然而，旋转靶在高速旋转过程中，其表面经历周期性的加热（溅射刻蚀区域）和冷却（非溅射区域）。由于靶材内部热传导的延迟以及冷却介质（通常是水）流动路径的物理限制，靶材圆周方向上的温度分布往往是不均匀的，即存在“非对称”的温度场。这种非对称性会导致靶材局部热应力集中，可能引起靶材开裂；同时，温度不均匀会影响溅射产额和等离子体稳定性，进而影响沉积速率和膜层均匀性。“非对称冷却高压”策略，并非指冷却系统本身使用高压，而是指通过调整施加在旋转靶不同区域的溅射功率（即通过高压电源控制放电参数），主动调控局部热输入，以补偿非对称冷却带来的温度不均，从而达到整体热平衡的优化控制。

旋转靶非对称温度场的产生，根源在于其结构和工作方式。冷却水通常通过位于靶管内部的轴向水管或环形水路进行循环。在溅射点（即磁铁对应的刻蚀跑道区域），靶材表面被高能离子轰击产生大量热量。这些热量需要通过靶材体传导至被水冷却的内壁才能散出。由于靶材是旋转的，当被加热的区域转到远离冷却水直接冲刷或热传导路径较长的位置时，其冷却效率下降，导致该区域温度升高。因此，靶材表面的温度呈现周期性波动，波动幅度取决于溅射功率、旋转速度、靶材导热系数和冷却效率。

高压控制策略的核心思路是“以热制热”，即通过非均匀地分配溅射功率，来主动塑造靶面的热输入分布，使其与不均匀的冷却能力分布相匹配。具体实现方式取决于电源系统的能力：

1. 分段供电与功率调制：将旋转圆柱靶的阴极电接触设计为多个独立的电分段（例如，沿轴向分成几段，或沿圆周方向分成几个扇区）。每个分段由独立的直流或脉冲电源供电。通过监测或模拟得到靶材圆周方向的温度分布图后，可以为温度较高的区域（冷却效率低的区域）对应的电分段分配较低的溅射功率（降低电流或电压），而为温度较低的区域（冷却效率高的区域）分配较高的功率。这样，在冷却效率高的地方多产生热量，在冷却效率低的地方少产生热量，从而趋向整体温度均衡。这要求多套高压电源能够独立、精确地控制输出，并且可能需要根据靶材转速和位置进行同步调制。

2. 基于旋转位置同步的脉冲功率调制：如果靶材阴极是整体供电的，则可以采用与靶材旋转位置同步的脉冲功率调制。在靶材旋转一周的过程中，当刻蚀跑道经过“冷却不良”的区域时，电源自动降低脉冲占空比或平均功率；当经过“冷却良好”的区域时，则恢复高功率。这要求高压电源（特别是脉冲电源）能够接收来自旋转编码器的实时位置信号，并快速调整输出脉冲参数。这种方式对电源的动态响应和同步精度要求极高。

3. 电磁场辅助调制：通过控制磁场的分布或强度，间接影响不同区域的等离子体密度和溅射强度，从而调整局部热输入。但这通常涉及磁铁机构改造，与高压电源的直接关系较小。

实现非对称冷却高压补偿，技术挑战在于：

* 温度监测与建模：精确获取旋转靶表面的实时温度分布非常困难。通常需要结合热仿真模型和有限的测温点（如红外测温或埋入式热电偶）来推断温度场。

* 多电源协调与控制：多套电源需要协同工作，防止相互干扰。控制系统需要复杂的算法来解算最优的功率分配方案。

* 对沉积工艺的影响：改变局部溅射功率会影响该区域的沉积速率和等离子体特性，可能引入新的膜层均匀性问题。需要在温度均匀性和膜层均匀性之间找到最佳折衷点，或通过优化扫描等其他参数来补偿。

* 系统成本与复杂性：增加多套独立电源或高动态电源会提高系统成本和维护复杂度。

磁控溅射旋转靶材非对称冷却高压策略，是一种主动热管理方法。它超越了被动改进冷却结构的思路，通过智能化的功率调控，从热源输入端进行干预，以抵消因结构导致的冷却不均，从而实现旋转靶更均匀的温度分布和热应力状态。这项技术有助于延长昂贵靶材的使用寿命，提高工艺稳定性，并为更高功率密度的旋转溅射应用提供了可能，是推动旋转靶技术向更高性能、更可靠方向发展的前瞻性技术之一。