在半導(dǎo)體芯片鍍導(dǎo)電膜、光伏板鍍減反膜的生產(chǎn)中,常遇到磁控濺射儀 “按啟動(dòng)鍵沒(méi)反應(yīng),靶材周圍沒(méi)淡紫色等離子體” 的情況 —— 這就是無(wú)法起輝。一旦出現(xiàn),整條鍍膜線就得停,不僅耽誤產(chǎn)能,還可能讓待鍍基材受潮報(bào)廢。其實(shí)這問(wèn)題多藏在真空、電源、氣體、靶材這 4 個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)里,按順序排查,大多能快速解決。
一、先搞懂:起輝得滿足 “3 個(gè)硬條件”,缺一個(gè)都不行
磁控濺射要形成等離子體(也就是 “起輝”),必須同時(shí)滿足 3 點(diǎn):
1. 真空達(dá)標(biāo):腔室真空度得≤1×10?3Pa,空氣太多會(huì)打散離子,沒(méi)法形成穩(wěn)定等離子體;
2. 電源有輸出:得有足夠電壓 / 功率電離氬氣,把氬氣變成帶正電的離子;
3. 氣體適配:得有可電離的氣體(主要是氬氣),沒(méi)氣體或氣體不對(duì),再高電壓也沒(méi)用。
只要其中一個(gè)條件不滿足,就會(huì)出現(xiàn) “按了啟動(dòng)鍵,設(shè)備沒(méi)動(dòng)靜” 的情況。
二、4 大核心原因 + 車間實(shí)操速修步驟
1. 真空度不達(dá)標(biāo)(最常見(jiàn),占 40% 故障)
車間場(chǎng)景:某電子廠師傅開(kāi)機(jī)后,真空計(jì)顯示 5×10?2Pa,試了 3 次起輝都沒(méi)反應(yīng),腔室門還隱約有漏氣聲。
? 表現(xiàn):真空計(jì)數(shù)值>1×10?2Pa,起輝時(shí)靶材周圍毫無(wú)反應(yīng),甚至能聽(tīng)到腔室漏氣的 “嘶嘶” 聲;
? 常見(jiàn)原因:腔室門沒(méi)關(guān)緊、密封圈老化開(kāi)裂(尤其用了半年以上的設(shè)備)、真空泵缺油或故障;
? 速修步驟(30 分鐘搞定):
① 先檢查腔室門:用力關(guān)緊并擰緊卡扣,若密封圈發(fā)脆、有裂紋,換同規(guī)格硅膠密封圈(記得擦干凈密封面的灰塵);
② 再查真空泵:機(jī)械泵看油標(biāo),油位低于刻度線就加專用真空泵油(別加普通機(jī)油,會(huì)損壞泵體);分子泵若沒(méi)轉(zhuǎn),先重啟一次,還不轉(zhuǎn)就是泵體故障,聯(lián)系廠家維修;
③ 抽夠真空再試:重新抽真空 30 分鐘,等真空計(jì)顯示≤1×10?3Pa 后,再按起輝鍵。
2. 電源異常(沒(méi)輸出或參數(shù)設(shè)錯(cuò))
車間場(chǎng)景:某光伏廠開(kāi)機(jī)后,真空度達(dá)標(biāo),但電源顯示屏顯示 “電流 0A、電壓 0V”,靶材摸起來(lái)冰涼,完全沒(méi)發(fā)熱。
? 表現(xiàn):真空度合格,但電源無(wú)電流、無(wú)電壓輸出,靶材不發(fā)熱,起輝時(shí)無(wú)任何反應(yīng);
? 常見(jiàn)原因:電源總開(kāi)關(guān)沒(méi)合閘、過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)跳閘(前一次用功率超額定值導(dǎo)致)、起輝電壓設(shè)太低(比如直流電源只設(shè)了 300V,不夠電離氬氣);
? 速修步驟(20 分鐘搞定):
① 先查電源柜:打開(kāi)柜門,看總開(kāi)關(guān)是否扳到 “ON” 位,過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)若彈起,按下去復(fù)位(復(fù)位前先確認(rèn)功率沒(méi)超額定值);
② 再調(diào)起輝參數(shù):直流電源把起輝電壓設(shè) 500-800V,射頻電源把起輝功率設(shè) 100-200W(別一開(kāi)始就設(shè)太高,容易燒電源);
③ 低壓預(yù)熱試起輝:先開(kāi)低壓預(yù)熱 5 分鐘,再慢慢把功率往上調(diào),直到靶材周圍出現(xiàn)淡紫色等離子體。
3. 氣體問(wèn)題(沒(méi)通氬氣或管路堵了)
車間場(chǎng)景:某光學(xué)廠師傅開(kāi)機(jī)后,真空、電源都正常,但起輝時(shí)只有微弱火花閃了一下就沒(méi)了,一看氬氣流量計(jì),指針紋絲不動(dòng)。
? 表現(xiàn):真空、電源都沒(méi)問(wèn)題,但起輝時(shí)無(wú)等離子體,或只有微弱閃爍,氬氣流量計(jì)沒(méi)讀數(shù);
? 常見(jiàn)原因:氬氣鋼瓶沒(méi)開(kāi)(忙忘了)、氣體管路被雜質(zhì)堵了(尤其鍍完反應(yīng)膜沒(méi)清管路)、氬氣流量設(shè)太低(<10sccm,不夠形成離子);
? 速修步驟(15 分鐘搞定):
① 先開(kāi)氬氣:擰開(kāi)氬氣鋼瓶閥門(別擰太猛,逆時(shí)針轉(zhuǎn) 1-2 圈即可),看流量計(jì)是否有讀數(shù),沒(méi)讀數(shù)就檢查管路接頭,用壓縮空氣吹通(從流量計(jì)一端往鋼瓶端吹,把雜質(zhì)吹出去);
② 再調(diào)流量:把氬氣流量設(shè) 20-50sccm(根據(jù)靶材大小調(diào)整,小靶 20sccm,大靶 50sccm);
③ 先單用氬氣起輝:要是鍍的是氧化物、氮化物膜,先關(guān)掉氧氣、氮?dú)猓瑔斡脷鍤馄疠x,等等離子體穩(wěn)定后,再慢慢加反應(yīng)氣體。
4. 靶材 / 陰極故障(容易被忽略)
車間場(chǎng)景:某半導(dǎo)體廠起輝時(shí),靶材一半有微弱等離子體,一半沒(méi)反應(yīng),拆靶后發(fā)現(xiàn)靶材和電極的接觸處氧化發(fā)黑。
? 表現(xiàn):起輝時(shí)靶材局部有等離子體、局部沒(méi)反應(yīng),甚至能聽(tīng)到靶材處有 “滋滋” 的接觸不良聲;
? 常見(jiàn)原因:靶材沒(méi)裝緊(換靶時(shí)螺絲沒(méi)擰到底)、靶面氧化嚴(yán)重(關(guān)機(jī)后沒(méi)關(guān)插板閥,空氣進(jìn)入腔室)、磁鋼移位(換靶時(shí)不小心碰到陰極);
? 速修步驟(35 分鐘搞定):
① 斷電拆靶:擰下靶材固定螺絲,若靶材和電極接觸處氧化發(fā)黑,用砂紙打磨干凈,靶面氧化層也用 800 目砂紙輕磨(別磨太厚,不然靶材就廢了);
② 檢查磁鋼:打開(kāi)陰極后蓋,看磁鋼是否偏離定位刻線,移位了就按刻線復(fù)位,再用高斯計(jì)測(cè)磁場(chǎng)(正常≥3000Gs,低于 2000Gs 就得換磁鋼);
③ 裝回試起輝:把靶材裝緊(螺絲對(duì)角擰,避免受力不均),再試起輝,若等離子體均勻,就說(shuō)明沒(méi)問(wèn)題了。
三、日常預(yù)防:2 個(gè)小習(xí)慣,減少 80% 起輝故障
1. 開(kāi)機(jī)前必做 “3 檢查”:查真空度(≤1×10?3Pa)、查氬氣流量(20-50sccm)、查電源參數(shù)(起輝電壓 / 功率是否正確);
2. 每月維護(hù) “2 重點(diǎn)”:清理氣體管路(用壓縮空氣吹一次)、擰緊靶材接頭螺絲(避免接觸不良)、校準(zhǔn)電源參數(shù)(確保輸出穩(wěn)定)。
四、總結(jié):按 “真空→電源→氣體→靶材” 排查,別瞎折騰
遇到無(wú)法起輝,別上來(lái)就拆電源、換靶材,按這個(gè)順序查:先看真空夠不夠,再查電源有沒(méi)有輸出,接著看氬氣通沒(méi)通,最后檢查靶材裝得對(duì)不對(duì)。80% 的問(wèn)題都能自己解決,既省維修費(fèi),又不耽誤生產(chǎn)。如果遇到分子泵抱死、電源燒毀這類復(fù)雜故障,別自己修,找微儀真空這樣的專業(yè)團(tuán)隊(duì)上門,避免越修越壞。