在半导体芯片镀导电膜、光伏板镀减反膜的生产中,常遇到磁控溅射仪 “按启动键没反应,靶材周围没淡紫色等离子体” 的情况 —— 这就是无法起辉。一旦出现,整条镀膜线就得停,不仅耽误产能,还可能让待镀基材受潮报废。其实这问题多藏在真空、电源、气体、靶材这 4 个关键环节里,按顺序排查,大多能快速解决。
一、先搞懂:起辉得满足 “3 个硬条件”,缺一个都不行
磁控溅射要形成等离子体(也就是 “起辉”),必须同时满足 3 点:
1. 真空达标:腔室真空度得≤1×10⁻³Pa,空气太多会打散离子,没法形成稳定等离子体;
2. 电源有输出:得有足够电压 / 功率电离氩气,把氩气变成带正电的离子;
3. 气体适配:得有可电离的气体(主要是氩气),没气体或气体不对,再高电压也没用。
只要其中一个条件不满足,就会出现 “按了启动键,设备没动静” 的情况。
二、4 大核心原因 + 车间实操速修步骤
1. 真空度不达标(最常见,占 40% 故障)
车间场景:某电子厂师傅开机后,真空计显示 5×10⁻²Pa,试了 3 次起辉都没反应,腔室门还隐约有漏气声。
• 表现:真空计数值>1×10⁻²Pa,起辉时靶材周围毫无反应,甚至能听到腔室漏气的 “嘶嘶” 声;
• 常见原因:腔室门没关紧、密封圈老化开裂(尤其用了半年以上的设备)、真空泵缺油或故障;
• 速修步骤(30 分钟搞定):
① 先检查腔室门:用力关紧并拧紧卡扣,若密封圈发脆、有裂纹,换同规格硅胶密封圈(记得擦干净密封面的灰尘);
② 再查真空泵:机械泵看油标,油位低于刻度线就加专用真空泵油(别加普通机油,会损坏泵体);分子泵若没转,先重启一次,还不转就是泵体故障,联系厂家维修;
③ 抽够真空再试:重新抽真空 30 分钟,等真空计显示≤1×10⁻³Pa 后,再按起辉键。
2. 电源异常(没输出或参数设错)
车间场景:某光伏厂开机后,真空度达标,但电源显示屏显示 “电流 0A、电压 0V”,靶材摸起来冰凉,完全没发热。
• 表现:真空度合格,但电源无电流、无电压输出,靶材不发热,起辉时无任何反应;
• 常见原因:电源总开关没合闸、过载保护开关跳闸(前一次用功率超额定值导致)、起辉电压设太低(比如直流电源只设了 300V,不够电离氩气);
• 速修步骤(20 分钟搞定):
① 先查电源柜:打开柜门,看总开关是否扳到 “ON” 位,过载保护开关若弹起,按下去复位(复位前先确认功率没超额定值);
② 再调起辉参数:直流电源把起辉电压设 500-800V,射频电源把起辉功率设 100-200W(别一开始就设太高,容易烧电源);
③ 低压预热试起辉:先开低压预热 5 分钟,再慢慢把功率往上调,直到靶材周围出现淡紫色等离子体。
3. 气体问题(没通氩气或管路堵了)
车间场景:某光学厂师傅开机后,真空、电源都正常,但起辉时只有微弱火花闪了一下就没了,一看氩气流量计,指针纹丝不动。
• 表现:真空、电源都没问题,但起辉时无等离子体,或只有微弱闪烁,氩气流量计没读数;
• 常见原因:氩气钢瓶没开(忙忘了)、气体管路被杂质堵了(尤其镀完反应膜没清管路)、氩气流量设太低(<10sccm,不够形成离子);
• 速修步骤(15 分钟搞定):
① 先开氩气:拧开氩气钢瓶阀门(别拧太猛,逆时针转 1-2 圈即可),看流量计是否有读数,没读数就检查管路接头,用压缩空气吹通(从流量计一端往钢瓶端吹,把杂质吹出去);
② 再调流量:把氩气流量设 20-50sccm(根据靶材大小调整,小靶 20sccm,大靶 50sccm);
③ 先单用氩气起辉:要是镀的是氧化物、氮化物膜,先关掉氧气、氮气,单用氩气起辉,等等离子体稳定后,再慢慢加反应气体。
4. 靶材 / 阴极故障(容易被忽略)
车间场景:某半导体厂起辉时,靶材一半有微弱等离子体,一半没反应,拆靶后发现靶材和电极的接触处氧化发黑。
• 表现:起辉时靶材局部有等离子体、局部没反应,甚至能听到靶材处有 “滋滋” 的接触不良声;
• 常见原因:靶材没装紧(换靶时螺丝没拧到底)、靶面氧化严重(关机后没关插板阀,空气进入腔室)、磁钢移位(换靶时不小心碰到阴极);
• 速修步骤(35 分钟搞定):
① 断电拆靶:拧下靶材固定螺丝,若靶材和电极接触处氧化发黑,用砂纸打磨干净,靶面氧化层也用 800 目砂纸轻磨(别磨太厚,不然靶材就废了);
② 检查磁钢:打开阴极后盖,看磁钢是否偏离定位刻线,移位了就按刻线复位,再用高斯计测磁场(正常≥3000Gs,低于 2000Gs 就得换磁钢);
③ 装回试起辉:把靶材装紧(螺丝对角拧,避免受力不均),再试起辉,若等离子体均匀,就说明没问题了。
三、日常预防:2 个小习惯,减少 80% 起辉故障
1. 开机前必做 “3 检查”:查真空度(≤1×10⁻³Pa)、查氩气流量(20-50sccm)、查电源参数(起辉电压 / 功率是否正确);
2. 每月维护 “2 重点”:清理气体管路(用压缩空气吹一次)、拧紧靶材接头螺丝(避免接触不良)、校准电源参数(确保输出稳定)。
四、总结:按 “真空→电源→气体→靶材” 排查,别瞎折腾
遇到无法起辉,别上来就拆电源、换靶材,按这个顺序查:先看真空够不够,再查电源有没有输出,接着看氩气通没通,最后检查靶材装得对不对。80% 的问题都能自己解决,既省维修费,又不耽误生产。如果遇到分子泵抱死、电源烧毁这类复杂故障,别自己修,找微仪真空这样的专业团队上门,避免越修越坏。