快速、高均勻性和卓越的涂層質(zhì)量——這些特性是物理氣相沉積、原子層沉積（ALD）等工藝的追求。據(jù)麥姆斯咨詢報道，近期，總部位于芬蘭的ALD系統(tǒng)和工藝開發(fā)商Beneq和Laser Zentrum Hannover（簡稱：LZH）合作開發(fā)了一種新的空間ALD系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)“以前所未有的速度在復(fù)雜形狀的光學(xué)元件上涂覆薄膜層”。

Beneq的ALD系統(tǒng)（稱為C2R）可實現(xiàn)高達200 rpm的速度，沉積速率高達1 μm/h。LZH指出，ALD是一種自限性和各向同性工藝，每個周期產(chǎn)生大約1埃的層厚度。這可以極大地控制薄膜厚度，并能夠在復(fù)雜的3D物體和納米結(jié)構(gòu)（例如波導(dǎo)、透鏡和圓頂）上沉積高度共形的薄膜。

空間ALD系統(tǒng)的核心是一個轉(zhuǎn)盤，其消除了在傳統(tǒng)ALD系統(tǒng)中通過時間來調(diào)配氣體化學(xué)劑量的需求。取而代之的是，通過壓力和氮氣幕在空間幾何上將系統(tǒng)內(nèi)部分隔了四個區(qū)域。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一圈對應(yīng)ALD的一個循環(huán)，在旋轉(zhuǎn)過程中將樣品在不同的點暴露于必要的反應(yīng)物中。

Beneq合作伙伴評論說，與傳統(tǒng)的熱ALD工藝相比，新的空間ALD系統(tǒng)無需冗長的清洗步驟即可顯著地縮短涂層時間，從而使該系統(tǒng)能夠進行大規(guī)模ALD涂層。

為復(fù)雜的光學(xué)元件涂層

Beneq與LZH共同開發(fā)了空間ALD系統(tǒng)，以滿足新興光學(xué)鍍膜的需求。“該系統(tǒng)對光學(xué)涂層的簡單適應(yīng)性讓我們感到驚訝。”LZH光學(xué)元件部門負(fù)責(zé)人Andreas Wienke博士評論道。

“例如，想象一個彎曲的小型非球面透鏡。使用傳統(tǒng)的PVD工藝，幾乎不可能在曲面上實現(xiàn)保形涂層并在整個區(qū)域?qū)崿F(xiàn)相同的反射或透射值。但是，有了空間ALD系統(tǒng)，這似乎變得如此簡單和容易實現(xiàn)?！?/p>

Beneq最近實施了LZH開發(fā)的現(xiàn)場監(jiān)控工具，以提高ALD系統(tǒng)的能力?！癓ZH的寬帶監(jiān)控系統(tǒng)BBM將復(fù)雜的涂層提升到了一個新的水平。對涂層生長的高分辨率監(jiān)控不僅可以在線測量，還可以實時重新設(shè)計涂層，從而產(chǎn)生非常精確和可重復(fù)的薄膜層?！盉eneq高級ALD副總裁Sami Sneck說道，“通過添加BBM和負(fù)載鎖，我們很高興為客戶提供一種高效的工具系統(tǒng)，使ALD在光學(xué)鍍膜方面更加可靠?！?/p>

空間ALD在許多方面與離子束濺射等PVD工藝相當(dāng)，包括速度和光學(xué)性能。當(dāng)涉及到復(fù)雜形狀和納米結(jié)構(gòu)的涂層時，空間ALD可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，可以為智能手機的攝像頭或自動駕駛汽車的激光雷達提供經(jīng)濟且可靠的涂層。

目前，LZH正致力于通過空間ALD系統(tǒng)為虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）眼鏡中使用的光學(xué)光柵結(jié)構(gòu)和聚合物光學(xué)透鏡進行鍍膜。