[发明专利]一种用于磁控溅射工艺的电弧熄灭方法

说明书

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种用于磁控溅射工艺的电弧熄灭方法。

背景技术

磁控溅射离子镀膜技术，不同于传统的表面热处理，所要求的各种参数会随着膜层生长过程而变化，负载在大范围内不断变化。这就要求镀膜设备具有良好的可靠性和稳定性，以保证产品质量。

在磁控溅射镀膜过程中，靶材的异常放电引起的“打弧”可能导致镀膜效果变差，烧毁保险丝，甚至电源。以往的磁控溅射电源，面对“打弧”现象，主要采取两种方案，其一是增加电源耐流能力，即增加功率半导体器件的耐流能力，该方法并未对产生的电弧做任何处理，不仅影响了镀膜质量，而且大大增加了设备的成本；其二是将“打弧”产生的短暂过流现象和故障等原因产生的过流统一处理，即一旦发生过流，就将电源停机，该方法虽然简单，但是也造成了工艺区间的丢失，影响了生产效率和镀膜质量。这两种方法都有明显的不足之处。

目前，检测电弧最常用的手段是利用电压(电流)幅值或电压（电流）变化率作为判断依据。使用电压（电流）幅值作为电弧是否产生的判断依据，当沉积室中出现点火或等离子体由电弧产生等情况时，可能会导致电弧误检测；而使用电压（电流）变化率作为电弧判断依据，可能会遇到这种场合，由于已出现的电弧正在相对较慢的移动，因此在所采样到的电压不会产生快速增量，从而导致漏检测。

近几年，一些公司陆续开发出了新的电弧的检测和抑制方案，例如：专利公开号为：CN1565148，公开日为：2005.01.12，发明名称为：判定辉光放电装置中电弧的方法及高频电弧放电抑制装置，专利公开号为：CN102312209A，公开日为：2012.01.11，发明名称为：在衬底上RF溅射薄膜期间电弧防止的方法和装置，专利公开号为：CN1665955，公开日为：2005.09.07，发明名称为：用于在等离子体加工系统中电弧抑制的方法和系统，上述专利针对射频溅射工艺，开发出了相应的电弧检测和抑制方案，由于射频溅射和反应溅射差异较大，所以这些方案并不适用于反应溅射。专利公开号为：CN1987490，公开日为：2007.06.27，发明名称为：用于检测电弧的方法和设备，针对交流溅射，设计了在每个周期的固定时间点采样评估信号（电压或电流）与参考值进行比较的电弧检测方法，当采样信号超过参考值时，即认为电弧产生，该方法虽然可以避免一些误检测，但是却增加了漏检测的风险，快速性变差。专利公开号为：CN101983255A，公开日为：2011.03.02，发明名称为：包括电弧检测系统的溅射系统和方法，该专利以溅射工艺中等离子体的阻抗和电导为依据进行电弧检测，该方法以等离子体特性为检测对象，提高了电弧检测的精确度，但是工艺的多样性使得等离子体的阻抗变化范围较大，该方法适应性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于磁控溅射工艺的电弧熄灭方法，解决了现有技术中电弧检测和熄灭的速度和效率低，由电弧导致的停机率高的问题。

本发明采用的技术方案是：一种用于磁控溅射工艺的电弧熄灭方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：利用电压、电流霍尔传感器采集磁控溅射电源输出电压电流，以电流幅值和电压跌落速率共同作为判断依据进行电弧侦测；

步骤2：在电源控制器中对步骤1侦测到的电弧进行灭弧处理。

本发明的特点还在于，

步骤1以电流幅值和电压跌落速率为判断依据进行电弧侦测具体按照以下步骤实施：利用电压侦测法和电流侦测法同时侦测电弧，只要有一种方法先检测到电弧，即认为电弧产生。

电压侦测法具体按照以下步骤实施：在磁控溅射电源控制器中对连续采集到的电压值进行计算，即将当前采集到的电压值与前一次采集到的电压值作差，所得结果与两次采集时间间隔相除，得出电压跌落速率，当计算出的结果为负值且绝对值大于设定的经验值时，即认为电弧产生。

电流侦测法具体按照以下步骤实施：将采集到的电流与设定的第一电流最大值进行比较，当采集到的电流值不小于第一电流最大值时，即认为电弧产生，其中，第一电流最大值为磁控溅射电源最大输出电流的1.1倍。

步骤2中的灭弧处理具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、将步骤1中产生的电弧分为两类，一类产生的过电流较小，不小于第一电流最大值且小于第二电流最大值，对设备和工艺的危害较小，称之为第一电弧类型，另一类产生的过电流较大，电流不小于第二电流最大值，对设备和工艺危害较大，称之为第二电弧类型，其中，第二电流最大值为磁控溅射电源最大输出电流的3倍；