真空濺射臺的常見故障及維修方法

閆帥鵬

【摘 要】真空濺射臺是薄膜工序的關鍵設備，價格昂貴，工藝要求極高。做好設備的維護工作則是對生產的一項重要保障。真空濺射臺涉及機械、高真空、電氣控制等學科，對維修工作也要求較高。尤其在高真空領域，更是有兩個人做不出同樣的真空效果的說法。

【關鍵詞】真空；濺射；維修

一：前言

讓設備處于最佳的工作狀態，進行更好的工作，是設備維修人員的職責。一方面要求維護人員對設備的特性更了解，另一方面要求維修者在維修操作過程中，準確的找到設備故障原因及時修復設備，發揮好設備的特性。而不正確的維修手段，往往會導致設備出現聯動故障，影響設備的正常使用。設備維修的正確方法的采用，更是建立在對設備原理和特性的了解之上。

二：真空濺射臺的工作原理

真空濺射臺在鍍膜之前主要是靠前級泵與分子泵對腔體進行抽真空，同時對腔體進行加熱以便更好的將腔體內的殘余氣體排放的更充分。

等待抽到高真空的狀態下，程控或者手動開始濺射功能。在高真空下利用輝光放電將氬氣離子撞擊Target（靶材）表面，電漿中的陽離子會加速向作為被濺射鍍材的負電極表面，堆積在基片表面形成薄膜，該過程進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： 靶材基座發熱或者靶材發熱

在濺射時離子轟擊靶材時會有巨大的熱量散發出來并且腔體在不停的加熱過程中，就需要冷卻水進行冷卻。設備長時間使用后，冷卻水中的雜質會有一定的沉積會造成水路堵塞，影響設備的冷卻效果。此時就需要將冷卻水路拆開進行清理。

常見故障2：加熱時間長或者不能加熱。

當出現該故障時，首先檢測線路的接觸點是否出現松動或者保險是否燒壞。當排除線路故障時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行更換處理了。如果出現加熱時間長的現象，則應是因為在濺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。此時可以將燈管或者加熱絲拆下，用棉布戰時酒精進行擦拭。

常見故障3：高真空抽不上或者抽時間長

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

其次可以用設備本省的氣體分析儀或者外接氣體分析儀對設備腔體內的氣體成分進行分析，如果發現水分子含量較高，則首先應打開腔體仔細進行檢查水路是否有輕微滲漏現象。如果已經排除了腔體內水路輕微滲漏的現象，那么則應該是分子泵能力下降造成的。

第三、檢查設備上所有的密封圈、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譜檢漏儀進行腔體內氣體成分分析。確定漏點后則可進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、前級泵能力不足。此時定義前級泵能力不足只是說前級泵能力下降較少，前級泵能力下降較多造成的故障現象后面再進行闡述。前級泵能力下降之所以會對高真空造成影響是因為在抽高真空時分子泵會將設備腔體內的氣體不停的向外抽，那么同時就需要前級泵將分子泵抽出的氣抽走。但是當前級泵能力下降時，前級泵單位時間內抽走的氣量不能與分子泵相同單位時間內抽氣量相匹配時就會出現分子泵抽出的氣體再次被分子泵自身帶回來腔體內造成設備高真空抽速慢的現象。

第五、對設備高真空貢獻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備高真空的好壞。分子泵長時間使用會出現臟污造成靜子與動子的不平衡而能力下降，此時需要將分子泵拆下進行清潔工作。

第六、當以上所有能考慮的愿意按全部考慮完時，仍有高真空抽不上或者抽時間長現象，那么此時就不得不檢查設備的真空規是否損壞了從而出現檢測不準確的可能。

常見故障4：低真空抽不上或分子泵無法啟動

高真空的能力是評判一個真空濺射臺好壞的重要指標，那么低真空則直接關系著設備的“生死”，因為低真空出現問題，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的可能性也較多。首先檢查前級泵的油是否顏色發深或油量太少。其次應該前級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，一旦水路有一點堵塞就會出現水壓降低無法將水路傳感器正常檢測到信號造成互鎖或者直接造成分子泵溫度過高無法啟動。

常見故障5：設備無法起輝

造成設備無法起輝最常見的原因是設備靶材短路或被擊穿。但是有時也會有其他一些不太常見的原因干擾著的設備的正常工作。主要有第一：設備配電電壓偏低，無法將RF電源正常啟動。第二：水路故障造成RF或者DC互鎖。第三：擋板打開時與靶材有接觸。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氣體成分發生變化，會造成RF電源瞬斷。第六：CAPA規值偏大。第七：RF/DC電源前段電源線故障或保險燒壞。第八：控制線路接觸不良。第九：RF匹配器老化。此時可以修改Ar流量值進行匹配，如果可行但也需要更改工藝參數，如果不修改工藝參數而只增大Ar流量雖容易匹配但是也會造成產品的鍍層沉積附著力減小從而對產品有一定影響。

常見故障六：高低閥來回跳

出現該故障現象時除了分步排除低真空抽不上的各項原因之外也應檢查真空規是否老化。

四：結論

要想保證一個設備長的使用壽命，良好的維修方法很有必要。以上是個人在近幾年維修當中的總結，在維修當中不僅要找對故障原因，還需要在維修時采用好的保護措施，不僅是對個人的保護也是對設備的保護。維修工作本是解決設備故障，千萬不能因為我們維修者個人的操作方法造成附帶故障甚至造成更大的故障。相信我們設備維修人員在準確找到設備原因后采用合適的維修手段都會做好設備保障工作的。

在設備尤其是專用設備的使用中，在設備的本身故障之外，由于保養不及時、設備操作員操作不當，也會導致設備出現故障。所以在做好設備維修工作的同時，做好設備保養工作、設備操作培訓工作也是減少設備故障率的重要支撐。

（作者單位：中國電子科技集團公司第二十九所

安全管理與綜合保障部）