磁控溅射膜的害处：有些问题你可能没注意过

进行磁控溅射这类工艺的这些年，会逐渐发现，尽管这项工艺会被广泛地运用在诸多行业当中，比如光电子、半导体、光伏以及硬质膜这些，听起来都显得相当先进，但它其实也拥有不少不为人知的“暗面”。而这些问题，很多时候并非仅凭设备参数就能立即得到解决，更多情况下，是要凭借长期的实践经验去一点点地进行摸索处理。

记得有一次，在给客户开展一批氮化硅膜的制备工作时，相关的工艺参数都是依照流程来执行的，比如沉积速率、真空度以及气体流量这些。然而在进行成膜操作之后，却出现了边缘起皮的现象，附着力也明显不足。最初曾怀疑是不是基底没有进行彻底的清洗，但后来经过分析发现，其主要缘由是内应力过高，从而导致膜层自己像是被“撑”开了。特别是在进行高功率直流溅射的时候，这种热应力会非常明显，非常容易引发膜层出现开裂。

针对于脆性材料，所遇到的问题同样不少，比如像常用的氧化铟锡（也就是ITO）以及氧化钼这类透明导电膜，运用得越是厚，就越容易出现龟裂。乍一眼看上去膜层很均匀，但实际上在其内部，早就已经布满了微小的裂纹。那么在进行光学膜或者透明电极的制备工作时，这种小裂纹就足以导致光散射、性能漂移，甚至于整个膜层彻底失效。

同时，关于颗粒污染这类问题，同样也是相当常见的。曾经拥有过一台老设备，它的腔体虽然没有出现故障，但冷却水系统老化，导致在进行沉积时壁面会析出一些细微的颗粒。每次靶材放电，这些粒子就会跟着等离子体一同被溅射到基底上，并最终形成微颗粒，用肉眼是根本看不出来的，但是通过显微镜去观察，就会发现其分布密密麻麻。这类膜如果拿到客户那边去进行测试的话，就很有可能会因为膜层缺陷导致整批被判定为报废。

平心而论，磁控溅射这类工艺，针对于设备本身的损耗同样也是不小的。像是其中的磁体、靶材以及电极组件，都会被长期的高功率运行所“磨损”掉。之前在使用一台圆靶设备去跑一条72小时连续产线的时候，设备的磁场出现了明显的下降，沉积速率也开始出现漂移，最后就只能把设备拆下来，去进行整个磁体组件的更换工作。

更不用说在进行多层膜的制备工作时，所遇到的残留污染这类问题了。要是靶材在切换的时候不够彻底，那就非常容易出现交叉污染的情况。记得有一次，在进行Mo/Al/Nb三层膜的制备时，尽管中间一层铝的厚度控制得再怎么好，结果因为靶面残留了钼，导致整个膜界面都显得非常模糊。在利用TEM去进行观察的时候，根本就分不清楚哪一层是哪一层了，最终导致整批产物都只能直接进行返工处理。

要是你从事的是高纯度、功能性膜层这方面的开发工作，那么针对于磁控溅射这项工艺的另一个需要去注意的问题，就是我们所说的环境污染以及杂质迁移了。设备的腔体在长时间使用过后，像是材料的老化、热损耗以及真空油气体的挥发等等这些，都会悄悄地跑到所制备的膜层当中去，从而影响到最终的成膜质量。千万不要小看了仅仅是几个ppb的杂质，特别是在进行光学窗口层或者高阻膜的制备工作时，最终的性能可能会直接出现失效的情况。

当然了，磁控溅射这项工艺，毫无疑问是相当不错的，我们自己也从事靶材以及材料的销售工作，同时也在不断地去优化相关的工艺路线。只不过，身处这个行业当中的许多人，这当中囊括了客户，也包含了刚刚进入到这个行业当中的工程师们，可能仅仅只是看到了它所拥有的一些优点，却往往忽略掉了那些隐藏得非常深的细节问题。

而恰恰是这些所说的细节问题，则往往会直接决定了最终所制备出来的膜层，它究竟是仅仅只能够达到“能用”的程度，还是能够真正实现“能量产”的那种水平了。