真空濺射臺(tái)的常見故障及維修方法

閆帥鵬

【摘 要】真空濺射臺(tái)是薄膜工序的關(guān)鍵設(shè)備，價(jià)格昂貴，工藝要求極高。做好設(shè)備的維護(hù)工作則是對(duì)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要保障。真空濺射臺(tái)涉及機(jī)械、高真空、電氣控制等學(xué)科，對(duì)維修工作也要求較高。尤其在高真空領(lǐng)域，更是有兩個(gè)人做不出同樣的真空效果的說法。

【關(guān)鍵詞】真空；濺射；維修

一：前言

讓設(shè)備處于最佳的工作狀態(tài)，進(jìn)行更好的工作，是設(shè)備維修人員的職責(zé)。一方面要求維護(hù)人員對(duì)設(shè)備的特性更了解，另一方面要求維修者在維修操作過程中，準(zhǔn)確的找到設(shè)備故障原因及時(shí)修復(fù)設(shè)備，發(fā)揮好設(shè)備的特性。而不正確的維修手段，往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)聯(lián)動(dòng)故障，影響設(shè)備的正常使用。設(shè)備維修的正確方法的采用，更是建立在對(duì)設(shè)備原理和特性的了解之上。

二：真空濺射臺(tái)的工作原理

真空濺射臺(tái)在鍍膜之前主要是靠前級(jí)泵與分子泵對(duì)腔體進(jìn)行抽真空，同時(shí)對(duì)腔體進(jìn)行加熱以便更好的將腔體內(nèi)的殘余氣體排放的更充分。

等待抽到高真空的狀態(tài)下，程控或者手動(dòng)開始濺射功能。在高真空下利用輝光放電將氬氣離子撞擊Target（靶材）表面，電漿中的陽離子會(huì)加速向作為被濺射鍍材的負(fù)電極表面，堆積在基片表面形成薄膜，該過程進(jìn)行加熱可提高基片表面鍍層的沉積率。

三：常見故障原因及解決方法

常見故障1： 靶材基座發(fā)熱或者靶材發(fā)熱

在濺射時(shí)離子轟擊靶材時(shí)會(huì)有巨大的熱量散發(fā)出來并且腔體在不停的加熱過程中，就需要冷卻水進(jìn)行冷卻。設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用后，冷卻水中的雜質(zhì)會(huì)有一定的沉積會(huì)造成水路堵塞，影響設(shè)備的冷卻效果。此時(shí)就需要將冷卻水路拆開進(jìn)行清理。

常見故障2：加熱時(shí)間長(zhǎng)或者不能加熱。

當(dāng)出現(xiàn)該故障時(shí)，首先檢測(cè)線路的接觸點(diǎn)是否出現(xiàn)松動(dòng)或者保險(xiǎn)是否燒壞。當(dāng)排除線路故障時(shí)可以檢查紅外燈管或者加熱絲是否燒壞，如果燈管或加熱絲燒壞了則只能進(jìn)行更換處理了。如果出現(xiàn)加熱時(shí)間長(zhǎng)的現(xiàn)象，則應(yīng)是因?yàn)樵跒R射過程中轟擊出的原子有部分沉積在燈管、加熱絲上造成的。此時(shí)可以將燈管或者加熱絲拆下，用棉布戰(zhàn)時(shí)酒精進(jìn)行擦拭。

常見故障3：高真空抽不上或者抽時(shí)間長(zhǎng)

真空濺射臺(tái)高真空的能力則是評(píng)判一臺(tái)濺射臺(tái)好壞的重要指標(biāo)。造成高真空抽不上或者抽速慢的原因也比較多，總結(jié)如下：首先遇見該問題時(shí)先檢查腔體內(nèi)的擋板、靶材基座、旋轉(zhuǎn)架等部位是否沉淀異物太多，如果異物太多一定要進(jìn)行及時(shí)清理。

其次可以用設(shè)備本省的氣體分析儀或者外接氣體分析儀對(duì)設(shè)備腔體內(nèi)的氣體成分進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)水分子含量較高，則首先應(yīng)打開腔體仔細(xì)進(jìn)行檢查水路是否有輕微滲漏現(xiàn)象。如果已經(jīng)排除了腔體內(nèi)水路輕微滲漏的現(xiàn)象，那么則應(yīng)該是分子泵能力下降造成的。

第三、檢查設(shè)備上所有的密封圈、管道連接位置是否有漏。常見的檢漏的方法有兩種，分別是泡沫檢漏、氦氣檢漏，其中氦氣檢漏需要借助于氣體分析儀或者氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行腔體內(nèi)氣體成分分析。確定漏點(diǎn)后則可進(jìn)行密封圈更換或者管道重新連接或更換工作解決問題。

第四、前級(jí)泵能力不足。此時(shí)定義前級(jí)泵能力不足只是說前級(jí)泵能力下降較少，前級(jí)泵能力下降較多造成的故障現(xiàn)象后面再進(jìn)行闡述。前級(jí)泵能力下降之所以會(huì)對(duì)高真空造成影響是因?yàn)樵诔楦哒婵諘r(shí)分子泵會(huì)將設(shè)備腔體內(nèi)的氣體不停的向外抽，那么同時(shí)就需要前級(jí)泵將分子泵抽出的氣抽走。但是當(dāng)前級(jí)泵能力下降時(shí)，前級(jí)泵單位時(shí)間內(nèi)抽走的氣量不能與分子泵相同單位時(shí)間內(nèi)抽氣量相匹配時(shí)就會(huì)出現(xiàn)分子泵抽出的氣體再次被分子泵自身帶回來腔體內(nèi)造成設(shè)備高真空抽速慢的現(xiàn)象。

第五、對(duì)設(shè)備高真空貢獻(xiàn)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設(shè)備高真空的好壞。分子泵長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)臟污造成靜子與動(dòng)子的不平衡而能力下降，此時(shí)需要將分子泵拆下進(jìn)行清潔工作。

第六、當(dāng)以上所有能考慮的愿意按全部考慮完時(shí)，仍有高真空抽不上或者抽時(shí)間長(zhǎng)現(xiàn)象，那么此時(shí)就不得不檢查設(shè)備的真空規(guī)是否損壞了從而出現(xiàn)檢測(cè)不準(zhǔn)確的可能。

常見故障4：低真空抽不上或分子泵無法啟動(dòng)

高真空的能力是評(píng)判一個(gè)真空濺射臺(tái)好壞的重要指標(biāo)，那么低真空則直接關(guān)系著設(shè)備的“生死”，因?yàn)榈驼婵粘霈F(xiàn)問題，我們能做的只有shut down。 造成低真空抽不上或分子泵無法啟動(dòng)的可能性也較多。首先檢查前級(jí)泵的油是否顏色發(fā)深或油量太少。其次應(yīng)該前級(jí)泵與腔體閥門間的管道是否有泄漏。再次檢查分子泵的水路管道是否暢通，一旦水路有一點(diǎn)堵塞就會(huì)出現(xiàn)水壓降低無法將水路傳感器正常檢測(cè)到信號(hào)造成互鎖或者直接造成分子泵溫度過高無法啟動(dòng)。

常見故障5：設(shè)備無法起輝

造成設(shè)備無法起輝最常見的原因是設(shè)備靶材短路或被擊穿。但是有時(shí)也會(huì)有其他一些不太常見的原因干擾著的設(shè)備的正常工作。主要有第一：設(shè)備配電電壓偏低，無法將RF電源正常啟動(dòng)。第二：水路故障造成RF或者DC互鎖。第三：擋板打開時(shí)與靶材有接觸。第四：真空度偏低造成RF電源無法工作。第五：擋板或靶材基座過臟，在擋板打開的瞬間腔體內(nèi)氣體成分發(fā)生變化，會(huì)造成RF電源瞬斷。第六：CAPA規(guī)值偏大。第七：RF/DC電源前段電源線故障或保險(xiǎn)燒壞。第八：控制線路接觸不良。第九：RF匹配器老化。此時(shí)可以修改Ar流量值進(jìn)行匹配，如果可行但也需要更改工藝參數(shù)，如果不修改工藝參數(shù)而只增大Ar流量雖容易匹配但是也會(huì)造成產(chǎn)品的鍍層沉積附著力減小從而對(duì)產(chǎn)品有一定影響。

常見故障六：高低閥來回跳

出現(xiàn)該故障現(xiàn)象時(shí)除了分步排除低真空抽不上的各項(xiàng)原因之外也應(yīng)檢查真空規(guī)是否老化。

四：結(jié)論

要想保證一個(gè)設(shè)備長(zhǎng)的使用壽命，良好的維修方法很有必要。以上是個(gè)人在近幾年維修當(dāng)中的總結(jié)，在維修當(dāng)中不僅要找對(duì)故障原因，還需要在維修時(shí)采用好的保護(hù)措施，不僅是對(duì)個(gè)人的保護(hù)也是對(duì)設(shè)備的保護(hù)。維修工作本是解決設(shè)備故障，千萬不能因?yàn)槲覀兙S修者個(gè)人的操作方法造成附帶故障甚至造成更大的故障。相信我們?cè)O(shè)備維修人員在準(zhǔn)確找到設(shè)備原因后采用合適的維修手段都會(huì)做好設(shè)備保障工作的。

在設(shè)備尤其是專用設(shè)備的使用中，在設(shè)備的本身故障之外，由于保養(yǎng)不及時(shí)、設(shè)備操作員操作不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。所以在做好設(shè)備維修工作的同時(shí)，做好設(shè)備保養(yǎng)工作、設(shè)備操作培訓(xùn)工作也是減少設(shè)備故障率的重要支撐。

（作者單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十九所

安全管理與綜合保障部）