Μηχανές επικάλυψης μικρής κλίμακας με εξάτμιση δέσμης ηλεκτρονίων για οπτική επικάλυψη

Οι βασικές λειτουργίες της μικρής μηχανής επίστρωσης με εξάτμιση δέσμης ηλεκτρονίων περιστρέφονται γύρω από την εναπόθεση φιλμ υψηλής καθαρότητας και εξαιρετικά ελεγχόμενων, τα οποία μπορούν να ταξινομηθούν ειδικά στις ακόλουθες κατηγορίες:

• Δέσμες ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας χρησιμοποιούνται για να βομβαρδίσουν την επιφάνεια του υλικού στόχου, θερμαίνοντάς το σε κατάσταση τήξης ή εξάτμισης, και τα άτομα/μόρια του υλικού στόχου διαφεύγουν σε αέρια μορφή. Σε σύγκριση με τη θέρμανση αντίστασης, η θέρμανση με δέσμη ηλεκτρονίων διαθέτει συγκεντρωμένη ενέργεια και υψηλή θερμική απόδοση, επιτρέποντας την εξάτμιση πυρίμαχων υλικών όπως βολφράμιο, μολυβδαίνιο, τιτάνιο, SiO₂ και TiO₂, και αποφεύγοντας τη μόλυνση του υλικού στόχου από την πηγή θέρμανσης.
• Υποστηρίζει εναλλαγή υλικών πολλαπλών στόχων (συνήθως εξοπλισμένο με 2 έως 6 θέσεις χωνευτηρίου), επιτρέποντας τη συνεχή εναπόθεση μονόστρωτων και πολυστιβάδων φιλμ και καλύπτοντας τις απαιτήσεις προετοιμασίας σύνθετων στρώσεων φιλμ.

• Είναι εξοπλισμένο με ενσωματωμένο οθόνη πάχους φιλμ κρυστάλλου χαλαζία, η οποία μπορεί να παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο τον ρυθμό εναπόθεσης και το πάχος της στρώσης φιλμ. Η ακρίβεια ελέγχου μπορεί να φτάσει το επίπεδο νανομέτρων (συνήθως ±0,1nm) και μπορεί να προετοιμάσει εξαιρετικά λεπτά λειτουργικά φιλμ (όπως οπτικά αντι-ανακλαστικά φιλμ και μεταλλικά αγώγιμα φιλμ δεκάδων νανομέτρων).
• Εξοπλισμένο με ένα προγραμματιζόμενο σύστημα ελέγχου, μπορεί να προκαθορίσει παραμέτρους εναπόθεσης (ισχύς δέσμης ηλεκτρονίων, βαθμός κενού, ρυθμός εναπόθεσης), επιτυγχάνοντας αυτοματοποιημένη επίστρωση και διασφαλίζοντας τη συνέπεια των παρτίδων στρώσεων φιλμ.

• Εξοπλισμένο με μια μονάδα κενού μηχανικής αντλίας + μοριακής αντλίας, ο βαθμός κενού της κοιλότητας μπορεί να μειωθεί σε ένα περιβάλλον υψηλού κενού 10⁻⁴~10⁻⁶ Pa, μειώνοντας τη σκέδαση και τη μόλυνση των μορίων αερίου στα εξατμισμένα σωματίδια και διασφαλίζοντας ότι η στρώση φιλμ έχει υψηλή καθαρότητα, καλή πυκνότητα και ισχυρή πρόσφυση.

• Σχεδιασμένο για μικρά τεμάχια, το τραπέζι τεμαχίου είναι ως επί το πλείστον περιστροφικό (για τη βελτίωση της ομοιομορφίας της στρώσης επίστρωσης), κατάλληλο για υποστρώματα με μεγέθη που κυμαίνονται τυπικά από λίγα χιλιοστά έως δεκάδες χιλιοστά (όπως γκοφρέτες, οπτικοί φακοί, τσιπς, εξαρτήματα αισθητήρων) και υποστηρίζει την επίστρωση επιφανειακής τοποθέτησης, φύλλων και μικρών εξαρτημάτων.

Η μικρή μηχανή επίστρωσης με εξάτμιση δέσμης ηλεκτρονίων, λόγω του συμπαγούς μεγέθους, της ευέλικτης λειτουργίας και της υψηλής ακρίβειας, εφαρμόζεται κυρίως σε επιστημονικά ερευνητικά πειράματα και στην παραγωγή μικρών παρτίδων προϊόντων υψηλής ακρίβειας και προηγμένων προϊόντων. Τα συγκεκριμένα σενάρια είναι τα εξής:

• Έρευνα και ανάπτυξη νέων υλικών: Χρησιμοποιείται για την προετοιμασία μεταλλικών φιλμ (Au, Ag, Cu), διηλεκτρικών φιλμ (SiO₂, TiO₂, Al₂O₃), ημιαγωγικών φιλμ (Si, Ge), κ.λπ., και για τη μελέτη της δομής, της απόδοσης και των δυνατοτήτων εφαρμογής των στρώσεων φιλμ.
• Πειράματα φυσικής/χημείας λεπτών φιλμ: Διεξαγωγή θεμελιώδους έρευνας σχετικά με τους μηχανισμούς ανάπτυξης λεπτών φιλμ, τις αντιδράσεις διεπαφής, την τροποποίηση με ντόπινγκ, κ.λπ., είναι μια συχνά χρησιμοποιούμενη πειραματική συσκευή σε κλάδους όπως η επιστήμη των υλικών, η οπτική και η ηλεκτρονική.

• Προετοιμασία τσιπ και αισθητήρων: Εναπόθεση μεταλλικών φιλμ ηλεκτροδίων ή μονωτικών διηλεκτρικών φιλμ για μικρο-αισθητήρες (όπως αισθητήρες πίεσης, αισθητήρες αερίου) και μικροηλεκτρονικά εξαρτήματα (όπως ηλεκτρόδια ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, λεπτόμετρες αντιστάσεις).
• Επίστρωση επιπέδου γκοφρέτας: Τοπική επίστρωση γκοφρετών μικρού μεγέθους για την ανάπτυξη πρωτοτύπων τσιπ σε εργαστηριακό επίπεδο.

• Επίστρωση μικρών οπτικών φακών: Προετοιμασία αντι-ανακλαστικών φιλμ, ανακλαστικών φιλμ και φιλμ διαχωρισμού δέσμης για μικρά οπτικά εξαρτήματα όπως αντικειμενικούς φακούς μικροσκοπίου, φακούς λέιζερ και ακραίες επιφάνειες οπτικών ινών για την ενίσχυση της οπτικής απόδοσης.
• Έρευνα και ανάπτυξη ειδικών οπτικών φιλμ: Ανάπτυξη φίλτρων στενής ζώνης, καθρεφτών υψηλής ανακλαστικότητας και άλλων ειδικών στρώσεων φιλμ για την παραγωγή πειραματικών πρωτοτύπων εξοπλισμού λέιζερ και οπτικών οργάνων.

• Έρευνα υλικών μπαταριών: Εναπόθεση προστατευτικών στρώσεων ή αγώγιμων φιλμ για υλικά ηλεκτροδίων μπαταριών ιόντων λιθίου και στερεάς κατάστασης για τη βελτιστοποίηση της διάρκειας ζωής του κύκλου και της ασφάλειας των μπαταριών.
• Έρευνα και ανάπτυξη ηλιακών κυττάρων: Προετοιμασία αντι-ανακλαστικών φιλμ και φιλμ ηλεκτροδίων για ηλιακά κύτταρα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή απόδοσης κυττάρων μικρού μεγέθους στο εργαστήριο.

• Επίστρωση μικρο-ιατρικών συσκευών: Εναπόθεση βιοσυμβατών φιλμ (όπως TiN, φιλμ άνθρακα τύπου διαμαντιού) για εμφυτεύσιμες μικροσυσκευές (όπως ηλεκτρόδια βηματοδότη, μικρο-ανιχνευτές) για την ενίσχυση της αντοχής στη διάβρωση και της βιολογικής ασφάλειας.
• Επίστρωση εργαλείων/καλουπιών ακριβείας: Εναπόθεση σκληρών και ανθεκτικών στην τριβή φιλμ σε μικρά εργαλεία ακριβείας και μικροκαλούπια για την παράταση της διάρκειας ζωής τους (για μικρής παρτίδας προσαρμοσμένη παραγωγή).

• Εναπόθεση δομικών φιλμ και λειτουργικών φιλμ για συσκευές MEMS (όπως μικρο-κινητήρες και μικρο-γυροσκόπια) για την επίτευξη μικροποίησης και υψηλής απόδοσης των συσκευών είναι ένας βασικός εξοπλισμός στην έρευνα και ανάπτυξη πρωτοτύπων MEMS.