Máy phủ bay hơi chùm electron nhỏ cho lớp phủ quang học, thiết bị phủ PVD

Các chức năng cốt lõi của máy phủ bay hơi chùm tia điện tử nhỏ xoay quanh việc lắng đọng các màng có độ tinh khiết cao và có khả năng kiểm soát cao, có thể được phân loại cụ thể thành các loại sau:

• Các chùm electron năng lượng cao được sử dụng để bắn phá bề mặt của vật liệu mục tiêu, làm nóng nó đến trạng thái nóng chảy hoặc bay hơi và các nguyên tử/phân tử của vật liệu mục tiêu thoát ra ở dạng khí. So với gia nhiệt bằng điện trở, gia nhiệt bằng chùm tia điện tử có năng lượng tập trung và hiệu suất nhiệt cao, cho phép bay hơi các vật liệu chịu lửa như vonfram, molypden, titan, SiO₂ và TiO₂, đồng thời tránh làm nhiễm bẩn vật liệu mục tiêu bởi nguồn gia nhiệt.
• Hỗ trợ chuyển đổi vật liệu đa mục tiêu (thường được trang bị 2 đến 6 vị trí nồi nấu kim loại), cho phép lắng đọng liên tục các màng một lớp và nhiều lớp, đồng thời đáp ứng các yêu cầu chuẩn bị của các lớp màng composite.

• Nó được trang bị màn hình độ dày màng tinh thể thạch anh tích hợp, có thể theo dõi tốc độ lắng đọng và độ dày của lớp màng trong thời gian thực. Độ chính xác của điều khiển có thể đạt tới mức nanomet (thường là ± 0,1nm) và nó có thể chuẩn bị các màng chức năng siêu mỏng (như màng chống phản chiếu quang học và màng dẫn kim loại hàng chục nanomet).
• Được trang bị hệ thống điều khiển lập trình, nó có thể đặt trước các thông số lắng đọng (công suất chùm tia điện tử, độ chân không, tốc độ lắng đọng), đạt được lớp phủ tự động và đảm bảo tính nhất quán của các lớp màng lô.

• Được trang bị bơm cơ học + bộ phận chân không bơm phân tử, độ chân không của khoang có thể giảm xuống môi trường chân không cao 10⁻⁴ ~ 10⁻⁶ Pa, giảm sự tán xạ và ô nhiễm của các phân tử khí trên các hạt bay hơi và đảm bảo rằng lớp màng có độ tinh khiết cao, mật độ tốt và độ bám dính mạnh.

• Được thiết kế cho các phôi nhỏ, bàn phôi chủ yếu quay (để cải thiện tính đồng nhất của lớp phủ), phù hợp với các chất nền có kích thước thường từ vài mm đến hàng chục mm (như tấm bán dẫn, thấu kính quang học, chip, linh kiện cảm biến) và hỗ trợ lớp phủ của giá treo bề mặt, tấm và các bộ phận nhỏ.

Máy phủ bay hơi chùm tia điện tử nhỏ do kích thước nhỏ gọn, vận hành linh hoạt và độ chính xác cao nên chủ yếu được ứng dụng trong các thí nghiệm nghiên cứu khoa học và sản xuất các sản phẩm tiên tiến, có độ chính xác cao hàng loạt nhỏ. Các kịch bản cụ thể như sau:

• Nghiên cứu và phát triển vật liệu mới: Nó được sử dụng để chuẩn bị màng kim loại (Au, Ag, Cu), màng điện môi (SiO₂, TiO₂, Al₂O₃), màng bán dẫn (Si, Ge), v.v. và nghiên cứu cấu trúc, hiệu suất và tiềm năng ứng dụng của các lớp màng.
• Thí nghiệm vật lý/hóa học màng mỏng: Tiến hành nghiên cứu cơ bản về cơ chế tăng trưởng màng mỏng, phản ứng giao thoa, biến đổi doping, v.v., đây là thiết bị thí nghiệm được sử dụng phổ biến trong các ngành như khoa học vật liệu, quang học và điện tử.

• Chuẩn bị chip và cảm biến: Đặt các màng điện cực kim loại hoặc màng điện môi cách điện cho các cảm biến vi mô (như cảm biến áp suất, cảm biến khí) và các linh kiện vi điện tử (như điện cực mạch tích hợp, điện trở màng mỏng).
• Lớp phủ cấp độ wafer: Lớp phủ cục bộ của các tấm wafer cỡ nhỏ để phát triển nguyên mẫu chip ở cấp độ phòng thí nghiệm.

• Lớp phủ thấu kính quang học nhỏ: Chuẩn bị màng chống phản chiếu, màng phản chiếu và màng tách chùm cho các bộ phận quang học nhỏ như vật kính hiển vi, thấu kính laser và mặt đầu sợi quang để nâng cao hiệu suất quang học.
• Nghiên cứu phát triển màng quang học đặc biệt: Phát triển các bộ lọc băng hẹp, gương có độ phản xạ cao và các lớp màng đặc biệt khác để sản xuất nguyên mẫu thử nghiệm của thiết bị laser và dụng cụ quang học.

• Nghiên cứu vật liệu pin: Tạo lớp bảo vệ hoặc màng dẫn điện cho vật liệu điện cực của pin lithium-ion và pin thể rắn để tối ưu hóa tuổi thọ và độ an toàn của pin.
• Nghiên cứu và phát triển pin mặt trời: Chuẩn bị màng chống phản xạ và màng điện cực cho pin mặt trời, dùng để thử nghiệm hiệu suất của pin cỡ nhỏ trong phòng thí nghiệm.

• Lớp phủ thiết bị y tế vi mô: Đặt các màng tương thích sinh học (như TiN, màng carbon giống kim cương) cho các thiết bị vi mô có thể cấy ghép (như điện cực máy tạo nhịp tim, đầu dò vi mô) để tăng cường khả năng chống ăn mòn và an toàn sinh học.
• Lớp phủ khuôn/công cụ chính xác: Dán các màng cứng và màng chống mài mòn lên các công cụ chính xác nhỏ và khuôn siêu nhỏ để kéo dài tuổi thọ sử dụng của chúng (đối với sản xuất theo yêu cầu hàng loạt nhỏ).

• Việc ký gửi màng cấu trúc và màng chức năng cho các thiết bị MEMS (chẳng hạn như động cơ vi mô và con quay hồi chuyển vi mô) để đạt được sự thu nhỏ và hiệu suất cao của thiết bị là thiết bị chính trong nghiên cứu và phát triển nguyên mẫu MEMS.