真空溅射台的常见故障及维修方法

闫帅鹏

【摘 要】真空溅射台是薄膜工序的关键设备，价格昂贵，工艺要求极高。做好设备的维护工作则是对生产的一项重要保障。真空溅射台涉及机械、高真空、电气控制等学科，对维修工作也要求较高。尤其在高真空领域，更是有两个人做不出同样的真空效果的说法。

【关键词】真空；溅射；维修

一：前言

让设备处于最佳的工作状态，进行更好的工作，是设备维修人员的职责。一方面要求维护人员对设备的特性更了解，另一方面要求维修者在维修操作过程中，准确的找到设备故障原因及时修复设备，发挥好设备的特性。而不正确的维修手段，往往会导致设备出现联动故障，影响设备的正常使用。设备维修的正确方法的采用，更是建立在对设备原理和特性的了解之上。

二：真空溅射台的工作原理

真空溅射台在镀膜之前主要是靠前级泵与分子泵对腔体进行抽真空，同时对腔体进行加热以便更好的将腔体内的残余气体排放的更充分。

等待抽到高真空的状态下，程控或者手动开始溅射功能。在高真空下利用辉光放电将氩气离子撞击Target（靶材）表面，电浆中的阳离子会加速向作为被溅射镀材的负电极表面，堆积在基片表面形成薄膜，该过程进行加热可提高基片表面镀层的沉积率。

三：常见故障原因及解决方法

常见故障1： 靶材基座发热或者靶材发热

在溅射时离子轰击靶材时会有巨大的热量散发出来并且腔体在不停的加热过程中，就需要冷却水进行冷却。设备长时间使用后，冷却水中的杂质会有一定的沉积会造成水路堵塞，影响设备的冷却效果。此时就需要将冷却水路拆开进行清理。

常见故障2：加热时间长或者不能加热。

当出现该故障时，首先检测线路的接触点是否出现松动或者保险是否烧坏。当排除线路故障时可以检查红外灯管或者加热丝是否烧坏，如果灯管或加热丝烧坏了则只能进行更换处理了。如果出现加热时间长的现象，则应是因为在溅射过程中轰击出的原子有部分沉积在灯管、加热丝上造成的。此时可以将灯管或者加热丝拆下，用棉布战时酒精进行擦拭。

常见故障3：高真空抽不上或者抽时间长

真空溅射台高真空的能力则是评判一台溅射台好坏的重要指标。造成高真空抽不上或者抽速慢的原因也比较多，总结如下：首先遇见该问题时先检查腔体内的挡板、靶材基座、旋转架等部位是否沉淀异物太多，如果异物太多一定要进行及时清理。

其次可以用设备本省的气体分析仪或者外接气体分析仪对设备腔体内的气体成分进行分析，如果发现水分子含量较高，则首先应打开腔体仔细进行检查水路是否有轻微渗漏现象。如果已经排除了腔体内水路轻微渗漏的现象，那么则应该是分子泵能力下降造成的。

第三、检查设备上所有的密封圈、管道连接位置是否有漏。常见的检漏的方法有两种，分别是泡沫检漏、氦气检漏，其中氦气检漏需要借助于气体分析仪或者氦质谱检漏仪进行腔体内气体成分分析。确定漏点后则可进行密封圈更换或者管道重新连接或更换工作解决问题。

第四、前级泵能力不足。此时定义前级泵能力不足只是说前级泵能力下降较少，前级泵能力下降较多造成的故障现象后面再进行阐述。前级泵能力下降之所以会对高真空造成影响是因为在抽高真空时分子泵会将设备腔体内的气体不停的向外抽，那么同时就需要前级泵将分子泵抽出的气抽走。但是当前级泵能力下降时，前级泵单位时间内抽走的气量不能与分子泵相同单位时间内抽气量相匹配时就会出现分子泵抽出的气体再次被分子泵自身带回来腔体内造成设备高真空抽速慢的现象。

第五、对设备高真空贡献最直接的就是分子泵了，所以分子泵的能力更是直接的能衡量出设备高真空的好坏。分子泵长时间使用会出现脏污造成静子与动子的不平衡而能力下降，此时需要将分子泵拆下进行清洁工作。

第六、当以上所有能考虑的愿意按全部考虑完时，仍有高真空抽不上或者抽时间长现象，那么此时就不得不检查设备的真空规是否损坏了从而出现检测不准确的可能。

常见故障4：低真空抽不上或分子泵无法启动

高真空的能力是评判一个真空溅射台好坏的重要指标，那么低真空则直接关系着设备的“生死”，因为低真空出现问题，我们能做的只有shut down。 造成低真空抽不上或分子泵无法启动的可能性也较多。首先检查前级泵的油是否颜色发深或油量太少。其次应该前级泵与腔体阀门间的管道是否有泄漏。再次检查分子泵的水路管道是否畅通，一旦水路有一点堵塞就会出现水压降低无法将水路传感器正常检测到信号造成互锁或者直接造成分子泵温度过高无法启动。

常见故障5：设备无法起辉

造成设备无法起辉最常见的原因是设备靶材短路或被击穿。但是有时也会有其他一些不太常见的原因干扰着的设备的正常工作。主要有第一：设备配电电压偏低，无法将RF电源正常启动。第二：水路故障造成RF或者DC互锁。第三：挡板打开时与靶材有接触。第四：真空度偏低造成RF电源无法工作。第五：挡板或靶材基座过脏，在挡板打开的瞬间腔体内气体成分发生变化，会造成RF电源瞬断。第六：CAPA规值偏大。第七：RF/DC电源前段电源线故障或保险烧坏。第八：控制线路接触不良。第九：RF匹配器老化。此时可以修改Ar流量值进行匹配，如果可行但也需要更改工艺参数，如果不修改工艺参数而只增大Ar流量虽容易匹配但是也会造成产品的镀层沉积附着力减小从而对产品有一定影响。

常見故障六：高低阀来回跳

出现该故障现象时除了分步排除低真空抽不上的各项原因之外也应检查真空规是否老化。

四：结论

要想保证一个设备长的使用寿命，良好的维修方法很有必要。以上是个人在近几年维修当中的总结，在维修当中不仅要找对故障原因，还需要在维修时采用好的保护措施，不仅是对个人的保护也是对设备的保护。维修工作本是解决设备故障，千万不能因为我们维修者个人的操作方法造成附带故障甚至造成更大的故障。相信我们设备维修人员在准确找到设备原因后采用合适的维修手段都会做好设备保障工作的。

在设备尤其是专用设备的使用中，在设备的本身故障之外，由于保养不及时、设备操作员操作不当，也会导致设备出现故障。所以在做好设备维修工作的同时，做好设备保养工作、设备操作培训工作也是减少设备故障率的重要支撑。

（作者单位：中国电子科技集团公司第二十九所

安全管理与综合保障部）