دستگاه‌های پوشش‌دهی تبخیر پرتو الکترونی کوچک برای پوشش‌های اپتیکی، تجهیزات پوشش‌دهی فیزیکی بخار (PVD)

عملکردهای اصلی دستگاه پوشش‌دهی تبخیر پرتو الکترونی کوچک حول رسوب‌گذاری فیلم‌های با خلوص بالا و بسیار قابل کنترل می‌چرخد که می‌توان آن‌ها را به‌طور خاص به دسته‌های زیر طبقه‌بندی کرد:

• پرتوهای الکترونی پرانرژی برای بمباران سطح ماده هدف استفاده می‌شوند و آن را تا حالت مذاب یا تبخیر گرم می‌کنند و اتم‌ها/مولکول‌های ماده هدف به شکل گازی فرار می‌کنند. در مقایسه با گرمایش مقاومتی، گرمایش پرتو الکترونی دارای انرژی متمرکز و راندمان حرارتی بالا است که امکان تبخیر مواد نسوز مانند تنگستن، مولیبدن، تیتانیوم، SiO₂ و TiO₂ را فراهم می‌کند و از آلودگی ماده هدف توسط منبع گرمایش جلوگیری می‌کند.
• از تعویض مواد چندگانه هدف پشتیبانی می‌کند (معمولاً مجهز به 2 تا 6 موقعیت بوته)، که امکان رسوب‌گذاری مداوم فیلم‌های تک‌لایه و چندلایه را فراهم می‌کند و الزامات آماده‌سازی لایه‌های فیلم کامپوزیت را برآورده می‌کند.

• مجهز به یک مانیتور ضخامت فیلم کریستال کوارتز داخلی است که می‌تواند سرعت رسوب‌گذاری و ضخامت لایه فیلم را در زمان واقعی نظارت کند. دقت کنترل می‌تواند به سطح نانومتر (معمولاً ±0.1 نانومتر) برسد و می‌تواند فیلم‌های عملکردی فوق‌العاده نازک (مانند فیلم‌های ضد انعکاس نوری و فیلم‌های رسانای فلزی ده‌ها نانومتر) را آماده کند.
• مجهز به یک سیستم کنترل قابل برنامه‌ریزی است، می‌تواند پارامترهای رسوب‌گذاری (توان پرتو الکترونی، درجه خلاء، سرعت رسوب‌گذاری) را از پیش تنظیم کند، و به پوشش‌دهی خودکار دست یابد و از سازگاری لایه‌های فیلم دسته‌ای اطمینان حاصل کند.

• مجهز به یک واحد خلاء پمپ مکانیکی + پمپ مولکولی، درجه خلاء حفره را می‌توان به یک محیط خلاء بالا از 10⁻⁴ تا 10⁻⁶ Pa کاهش داد، که باعث کاهش پراکندگی و آلودگی مولکول‌های گاز بر روی ذرات تبخیر شده می‌شود و اطمینان حاصل می‌کند که لایه فیلم دارای خلوص بالا، چگالی خوب و چسبندگی قوی است.

• طراحی شده برای قطعات کار کوچک، میز قطعه کار بیشتر چرخشی است (برای بهبود یکنواختی لایه پوشش)، مناسب برای زیرلایه‌هایی با اندازه‌های معمولاً از چند میلی‌متر تا ده‌ها میلی‌متر (مانند ویفرها، لنزهای نوری، تراشه‌ها، اجزای حسگر) و از پوشش‌دهی سطح نصب، ورق و قطعات کوچک پشتیبانی می‌کند.

دستگاه پوشش‌دهی تبخیر پرتو الکترونی کوچک، به دلیل اندازه جمع‌وجور، عملکرد انعطاف‌پذیر و دقت بالا، عمدتاً در آزمایش‌های تحقیقات علمی و تولید محصولات با دقت بالا و پیشرفته با حجم کم استفاده می‌شود. سناریوهای خاص به شرح زیر است:

• تحقیق و توسعه مواد جدید: برای تهیه فیلم‌های فلزی (Au, Ag, Cu)، فیلم‌های دی‌الکتریک (SiO₂, TiO₂, Al₂O₃)، فیلم‌های نیمه‌رسانا (Si, Ge) و غیره استفاده می‌شود و برای مطالعه ساختار، عملکرد و پتانسیل کاربردی لایه‌های فیلم.
• آزمایش‌های فیزیک/شیمی فیلم نازک: انجام تحقیقات اساسی در مورد مکانیسم‌های رشد فیلم نازک، واکنش‌های بین‌سطحی، اصلاح دوپینگ و غیره، این یک دستگاه آزمایشی معمولاً مورد استفاده در رشته‌هایی مانند علم مواد، اپتیک و الکترونیک است.

• تهیه تراشه و حسگر: رسوب‌گذاری فیلم‌های الکترود فلزی یا فیلم‌های دی‌الکتریک عایق برای میکرو سنسورها (مانند حسگرهای فشار، حسگرهای گاز) و اجزای میکروالکترونیکی (مانند الکترودهای مدار مجتمع، مقاومت‌های فیلم نازک).
• پوشش در سطح ویفر: پوشش موضعی ویفرهای کوچک برای توسعه نمونه اولیه تراشه در سطح آزمایشگاهی.

• پوشش لنزهای نوری کوچک: تهیه فیلم‌های ضد انعکاس، فیلم‌های بازتابنده و فیلم‌های تقسیم‌کننده پرتو برای اجزای نوری کوچک مانند اهداف میکروسکوپ، لنزهای لیزری و سطوح انتهایی فیبر نوری برای افزایش عملکرد نوری.
• تحقیق و توسعه فیلم‌های نوری ویژه: توسعه فیلترهای باند باریک، آینه‌های با انعکاس بالا و سایر لایه‌های فیلم ویژه برای تولید نمونه‌های اولیه آزمایشی تجهیزات لیزری و ابزارهای نوری.

• تحقیقات مواد باتری: رسوب‌گذاری لایه‌های محافظ یا فیلم‌های رسانا برای مواد الکترود باتری‌های لیتیوم یونی و باتری‌های حالت جامد برای بهینه‌سازی عمر چرخه و ایمنی باتری‌ها.
• تحقیق و توسعه سلول‌های خورشیدی: تهیه فیلم‌های ضد انعکاس و فیلم‌های الکترود برای سلول‌های خورشیدی که برای آزمایش عملکرد سلول‌های کوچک در آزمایشگاه استفاده می‌شوند.

• پوشش دستگاه‌های پزشکی کوچک: رسوب‌گذاری فیلم‌های زیست‌سازگار (مانند TiN، فیلم‌های کربن الماس‌مانند) برای دستگاه‌های میکرو قابل کاشت (مانند الکترودهای ضربان‌ساز، میکرو پروب‌ها) برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و ایمنی بیولوژیکی.
• پوشش ابزار/قالب دقیق: رسوب‌گذاری فیلم‌های سخت و مقاوم در برابر سایش بر روی ابزارهای دقیق کوچک و قالب‌های میکرو برای افزایش عمر مفید آن‌ها (برای تولید سفارشی با حجم کم).

• رسوب‌گذاری فیلم‌های ساختاری و فیلم‌های عملکردی برای دستگاه‌های MEMS (مانند میکرو موتورها و میکرو ژیروسکوپ‌ها) برای دستیابی به کوچک‌سازی و عملکرد بالای دستگاه‌ها، یک تجهیزات کلیدی در تحقیق و توسعه نمونه‌های اولیه MEMS است.