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評估電源品質
決定適合您製程的電源涉及到兩個重要選擇：採用何種製程電源的模式以及選擇哪家產品供應商。您可能選擇了理想的電源模式，甚至順利地進行了安裝，但一個不能適應現場情況的設備會導致所有的努力白費，可能讓您的潛在優勢也隨之消失。也因此，選擇一款信譽好、品質優良的產品非常的重要。
氣體關閉時會發生什麼情況？
如果您的電源發生故障，製程就會停止。高品質的電源可以保證您的製程產量，保護您的投資資本。它可以承受苛刻的製程要求，甚至可以使您的設備免於因維護疏失（如未能更換氣瓶）可能導致巨大的不利影響。
六項電源性能基本測試
如果氣體用盡，您的電源會受損嗎？為評估您現有電源的品質，或幫助您選擇一款新電源，請考慮以下測試。這些測試展現真實的嚴峻條件，將次級品考慮剔除範圍。
請注意，這個過程可能導致品質不合格電源受損。如果您不確定電源在這些條件下是否合格，或者正在考慮購買新的電源，您可以只從理論上考慮以下問題。但是，所有經測試的 AE 電源都是在設計上已考慮可以耐受苛刻的環境
警告！
不合格電源可能會在本文所述的苛刻環境下造成危險。請採取所有必要措施，以確保人員和設備在測試進行中的安全。
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測試1
全額定輸出功率下運轉您的電源。突然關閉氣體供應。這是在模仿有人未能補充氣體或替換氣體瓶的現實情況。電源會產生什麼反應呢？它是繼續正常運行，還是只轉到高壓、斷路情況，還是發生故障（故障可能涉及煙霧、火光或其他明顯的故障顯示）？
如果您的電源仍能完全正常運轉，請繼續以下測試。
測試2
重新供應氣體。即使通過了測試1，那麼現在您的電源現在是出現故障，還是重新正常運轉呢？
如果您的電源仍能完全正常運轉，請繼續以下測試。
測試3
經過了測試1和測試2後，將您的電源運行在全金屬模式（高電壓、低電流）。
如果您的電源仍能完全正常運轉，請繼續以下測試。
測試4
緩慢降低氣壓至 4 Torr 中間範圍。您的電源應該可以耐受氣體不足的情況。
如果您的電源仍能完全正常運轉，請繼續以下測試。
測試5
為測試您電源的快速處理能力、大幅的阻抗值變化（參見下列滯後曲線）的能力，請您先以充氬、全金屬模式（高電壓、低電流）運行電源，然後快速切換至充氬、全額定功率、全反應模式，最後轉到充氬、全額定功率。
滯後曲線
如果您的電源仍能完全正常運轉，請繼續以下測試。
測試6
如果您的電源通過了1-5項測試，在嚴峻的電弧放電條件下對其進行觀察。電源是否能在電弧破壞薄膜品質前發現並進行消弧處理？
結論
如果不能通過所有測試，您的電源品質就不足以確保您的製程產量和投資資本。如果您在尋求一款經測試可耐受這些苛刻環境的電源，AE 可為您提供。所有的 AE 電源能夠在苛刻的真實條件下保持卓越性能，包括本文所述的條件。此外，如有必要，先進的保護電路可以關閉設備，以防止電源設備損壞。
在“請教 Doug！”專欄上刊登
您在進行測試時觀察到了什麼？請傳送觀察結果（正面的、負面的、複雜的或其它任何結果）至 sputtering@aei.com。歡迎來信提供書面敘述、資料和圖片。*
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* 請在來信中附上您同意 AE 將您的資訊刊登在下期雜誌上的聲明，並告訴我們您是否願意公開名字還是匿名。
不想在淩晨兩點被打擾：製程最常見問題的解決方法
突發性電漿消失、意外出現孔洞以及整體薄膜品質快速下降是製程工程師可能在淩晨兩點被電話驚醒的三大原因。隨後的章節講述了產生這些現象的最常見原因，並提出了在必須致電製程工程師之前使製程恢復正常的解決方案。
突發性電漿消失
您對製程電源模式的選擇通常取決於突發性電漿消失。當您採用無法定期反向電壓的方法時，如反應模式下的普通直流電源，您可能會發現陽極出現介電薄膜形成。當介電薄膜形成時，電子無法從陰極通到陽極。因此阻抗增高，導致電壓提升。這些條件增加了電弧放電，而如果沒有處理措施，電弧放電將繼續增加，直到您的電漿消失，製程完全終止。
如何在製程中防止電弧放電“死亡螺旋”？請考慮以交流電或脈衝直流電改變您的電源模式。請參看我們2007年第一季《Sputter Spotlight》期刊製程電源選擇矩陣部分，瞭解有關選擇製程電源的更多資訊。
其他電漿消失的可能原因包括弱磁，劣質靶材材料和功率損耗。請聯繫 Doug 瞭解有關突發性電漿消失的其他可能和補救方案。
孔洞
孔洞出現的根本原因是過多的電弧能。如果您發現了孔洞，您的電源要麼是無法在形成電弧時保持低存儲能源，要麼就是電弧處理設置不正確。
保持低存儲能源的能力取決於電源本身，所以請選擇一款最初就存儲極少能源的產品。就保持極低存儲能源的能力而言，AE 電源是製程電源領域的佼佼者。例如，Crystal 交流電源存儲的能源可低達 1 mJ per kW。
市面上某些電源產品的消電弧設置十分複雜，可能簡單地關掉這個功能，而不是浪費時間在試圖掌握這個功能或承受不正確設置帶來的風險。選擇一款使您能夠輕鬆掌握並設置消電弧參數的電源產品。AE 電源使您能夠輕鬆設置檢測時間、關閉時間和設置準位。
您對製程電源模式的選擇也會影響孔洞的出現。對於預防孔洞出現至關重要的應用產品而言，交流和脈衝直流電源不失為極佳的解決方案。請參看我們2007年第一季《Sputter Spotlight》期刊製程電源選擇矩陣部分，瞭解有關選擇製程電源的更多資訊。
整體薄膜品質下降
與整體薄膜品質相關的突發問題通常由靶材老化、有缺陷的氣體和/或壓力錶、或真空腔室洩漏。
當平面靶材使用壽命將盡時，它們慢慢開始跨越凹槽跑到進行交叉濺鍍。這會導致電漿區的分子碰撞，從而增強電弧放電。這些碰撞還可導致跑道背面的再沉積，這會進一步增強電弧放電。電弧放電現象不斷增強，最終完全摧毀並關閉該製程。針對該問題的解決方案是更換您的靶材。
跑道侵蝕模式
氣體量表故障可導致氣體混合失誤，如果您的壓力錶出現故障，壓力可能增至超過適當水準。隨著壓力增大，沉積的薄膜變得孔洞更多，因為在電漿區出現了更多的分子碰撞。在任何一種情況下，為了恢復薄膜品質，請更換您的氣體和/或壓力錶。
對於薄膜品質來說，真空腔室洩露也是個罪魁禍首，因此需要檢查真空腔室是完好性。
請教 Doug！
您的濺鍍製程令您不甚滿意嗎？
AE 的高級現場應用工程師 Doug Pelleymounter 擁有超過32年處理各種具有挑戰性應用問題的實際操作經驗。在本專欄中，Doug 將為您解答一些應用難題。請將您的問題或評論提交至 sputtering@aei.com
- 使用平面和可旋轉靶材有何不同？
- 平面和可旋轉靶材的不同侵蝕類型是如何在其靶材使用壽命期間影響製程的？
- 一般來說，前面您已經提到，脈衝直流電源和交流電源生產出的薄膜品質比普通直流電源要高。那麼，它們生產的薄膜品質實際上究竟有何不同？
- 我該怎樣優化我的濺鍍率？
- 我聽說有一種即將推出的 HPPMS 技術可以生產極其平整而均勻的薄膜，但是現在還沒有廣泛推出。有沒有其他選擇可以用現有的設備生產出類似品質的薄膜？
- 使用平面和可旋轉靶材有何不同？
答：通常，平面靶材的利用率約為35%，可旋轉靶材的利用率約為85%。這些數位與所採用的製程電源模式或靶材材料無關。但是，請注意，可旋轉陰極不能與射頻電源相容。一般來說，可旋轉陰極最適合用於交流、直流或脈衝直流電源供電的製程。
- 平面和可旋轉靶材的不同侵蝕類型是如何在其靶材使用壽命期間影響製程的？
答：儘管平面和可旋轉靶材的侵蝕方式確有不同，但實際上您在該靶材使用壽命期間處理製程電源的方式基本上是相同的。就可旋轉靶材而言，靶材厚度以一種一致的方式減少，從而導致磁體向靶材表面移動。這將導致電流的增大和電壓的降低。儘管平面靶材的侵蝕方式不一致，但您會發現電流減小，電壓增大。
- 一般來說，前面您已經提到，脈衝直流電源和交流電源生產出的薄膜品質比普通直流電源要高。那麼，它們生產的薄膜品質實際上究竟有何不同？
答：以下的圖片顯示，薄膜品質存在十分顯著的差異。
普通直流電源生產出的薄膜品質（上圖） vs 脈衝直流電源生產出的薄膜品質（下圖）
資料來源：英國索福爾德大學 (University of Salford)、先進材料與表面工程中心 (Centre for Advanced Materials and Surface Engineering)
普通直流電源生產出的薄膜品質（上圖） 相對於 交流電源生產出的薄膜品質（下圖）
- 我該怎樣優化我的濺鍍率？
答：這與先前的“請教 Doug！”的內容有很多重複，在“我可以獲得多少的濺鍍率？”中我已經回答了這個問題。
這個問題的一般規則是壓力越低，濺鍍率和薄膜品質越高，因為這種情況下電漿區的分子碰撞較少，電漿投射距離（濺鍍的粒子從靶材到達基板的能力）較長。因此，盡可能地在低的壓力下進行濺鍍，當然，要避免陷入氣體不足的情況，這會使您的電源出現問題。（見以上評估電源品質。）
您可以做的第二件事是使用一個磁場強度計來檢查磁控管的平衡。不平衡的磁控管會增大電漿投射距離，產生多餘的電子，這會影響基板溫度和薄膜品質。平衡的磁控管可集中投射距離，這將有助於您提高濺鍍率，尤其是當陰極與基板之間的距離較大時。
不平衡的磁控管（上圖）相對于 平衡的磁控管（下圖）
第三，檢查磁體的強度。隨著磁體磁力的增強，電漿投射距離也隨之增大。需要注意的一件事就是，儘管這可以帶來更高的濺鍍率和薄膜聚積密度，但較強的磁力會加深靶材凹槽深度，這會降低利用率。
所有的這些都表明，濺鍍率是一個複雜而多方面的問題。如需獲得具體情形的建議，請通過電子郵件 sputtering@aei.com 與我聯繫。
- 我聽說有一種即將推出的 HPPMS 技術可以生產極其平整而均勻的薄膜，但是現在還沒有廣泛推出。有沒有其他選擇可以用現有的設備生產出類似品質的薄膜？
答：你很幸運！現在有一種非常易於使用的技術可為你帶來平整度類似于 HPPMS（高功率脈衝磁控管濺鍍）技術的薄膜品質。這種技術結合了兩種製程供電方式：射頻和脈衝直流電源。另外一個好處就是，儘管它是一種相對較新的方法，但射頻脈衝直流電卻擁有足夠長的採用時間，大量的相關資訊已經被開發並推廣。欲查詢有關該電源模式的詳情，請見AE的電源選擇矩陣，以及我們的射頻直流電源製程電弧處理應用注釋。