直流磁控溅射镀膜问题解答

直流磁控溅射仪作为一种广泛应用的薄膜制备设备，在实际使用中常会遇到多种问题。这些问题通常涉及工艺稳定性、薄膜质量、设备维护等方面。以下是对常见问题的梳理、原因分析及解决建议：

 一、 等离子体不稳定或无法辉光

1. 问题表现：

    辉光放电不稳定、闪烁或跳动。

    无法正常起辉，无等离子体产生。

2. 可能原因及对策：

    真空度不足：本底真空或工作气压未达到起辉要求。应检查真空系统（泵、阀门、管路）是否泄漏。

    气体进气问题：工作气体Ar不纯，或者腔体内氩气过少，导致辉光不正常。

    靶材问题：靶材过度消耗导致磁控跑道区域暴露不全、靶材中毒（反应溅射时）或背板冷却不良导致靶面温度过高。检查靶材状态，确保冷却水通畅。

    接地不良：腔体或样品台接地不良，导致放电回路异常。检查所有电气连接和接地线。

 二、 薄膜质量问题

1. 附着力差：

    原因：基片清洁不彻1底、基片温度过低、沉积初期离子轰击不足（偏压未开启或过低）、或薄膜内应力过大。

    对策：基片清洗（超声清洗、等离子体清洗）；适当提高基片温度；开启基片偏压进行离子清洗和增强膜基结合力；优化工艺参数（镀膜之前先镀一层增加附着力的底膜，如镍）。

2. 薄膜不均匀：

    原因：靶材侵蚀不均、基片与靶面不平行、基片公转/自转失效。

    对策：优化靶材磁场分布（使用可调磁控靶）；确保基片平移或旋转运动正常；调整靶-基相对位置和角度；必要时使用挡板优化膜厚分布。

 通用维护与预防建议

1. 规范操作：严格按照设备操作规程进行，尤其是抽真空、充气、启停电源等步骤。

2. 定期维护：

    定期清洁腔体、更换泵油、检查密封圈。

    校准真空计、流量计、电源等关键部件。

    检查冷却水系统和气路管道。

3. 工艺记录：详细记录每次运行的参数、现象和结果，便于问题追溯和工艺优化。

4. 充分预热与预溅射：开机后和正式镀膜前，对设备进行充分预热，并对靶材进行足够时间的预溅射以清洁靶面并稳定等离子体。