رسوب بخار فیزیکی پرتو الکترون یا EBPVD، یک شکل از رسوب بخار فیزیکی است که در آن آند هدف با یک پرتو الکترونی به وسیله یک رشته تنگستن بر انگیخته تحت خلاء بالا بمباران می شود. پرتوی الکترون اتم های هدف را به فاز گاز تبدیل می کند. سپس این اتم ها به فرم جامد رسوب می کنند، همه چیز را در محفظه خلاء (در راستای خط دید) با لایهٔ نازکی از مادهٔ آند می پوشانند .
Vacuum Engineering & Materials Co., Inc.
Kurt J. Lesker Company. .
رسوب فیلم نازک فرایندی است که در صنایع نیمه رسانا برای تولید مواد الکترونیکی، در صنایع هوا فضا برای ایجاد پوشش های حرارتی و شیمیایی برای حفاظت از سطوح در برابر خوردگی، در اپتیک برای انتقال و عبور خواص بازتاب دهنده به بستر و جاهای دیگر در صنعت و برای تغییر سطوح برای داشتن خواص مورد نظر استفاده می شود. فرایند رسوب گذاری می تواند به طور کلی به دو دسته رسوب بخار فیزیکی (PVD) و رسوب شیمیایی بخار (CVD) طبقه بندی شود. در CVD، رشد فیلم در دماهای بالا اتفاق می افتد، منجر به تشکیل محصولات گازی خورنده شده و ممکن است ناخالصی هایی در فیلم بر جا بگذارد . در حالی که فرایند PVD می تواند در دمای پایین تر و بدون محصولات خورنده انجام شود، اما نرخ تشکیل رسوب معمولاً کمتر از حالت دیگر است. با این حال رسوب بخار فیزیکی الکترونی، نرخ رسوب بسیار بالایی از 0.1 تا 100 میکرومتر در دقیقه در دماهای نسبتاً پایین ، با بازده بسیار بالای کاربرد ماده دارد. در شکل 1 یک تصویر شماتیک از رسوب دهی فیزیکی بخار را داریم و یک سیستم EBPVD در شکل 2 نشان داده شده است.
در یک سیستم EBPVD، محفظه رسوب باید تا فشار حداقل 7.5 ×۱۰−۵ Torr (10 -2 Pa ) تخلیه شود تا اجازه عبور الکترون ها از تفنگ الکترون به ماده تبخیری داده شود که می تواند به شکل یک شمش یا میله باشد. بعلاوه، برخی از سیستم های EBPVD نوین از سیستم مهار قوس استفاده می کنند که باعث می شود بتوانند در خلاء پایینی مثل 5.0 ×۱۰−۳ Torr برای شرایطی مانند استفاده موازی از اسپکترومغناطیس مگنترون استفاده شوند. انواع مختلفی از مواد تبخیری و اسلحه الکترونی می توانند به طور همزمان در یک سیستم EBPVD استفاده شوند که هر کدام توانی از ده ها تا صدها کیلووات دارند. پرتوهای الکترونی می تواند به روش های انتشار ترمونیونی، انتشار الکترون های میدان یا روش قوس الکتریکی ایجاد شود. پرتو الکترون به وجود آمده به انرژی جنبشی بالا شتاب می گیرد به مواد تبخیری هدایت می شود. با توجه به مواد تبخیری، الکترون ها انرژی خود را بسیار سریع از دست می دهند. انرژی جنبشی الکترون ها از طریق تعامل با مواد تبخیری به شکل های دیگری از انرژی تبدیل می شود. انرژی حرارتی تولید شده مواد تبخیر را گرم می کند باعث می شود ذوب شود. هنگامی که درجه حرارت و سطح خلاء به اندازه کافی بالا باشد، بخار از فاز ذوب یا جامد حاصل می شود. سپس بخار حاصل می تواند برای پوشش دادن سطوح استفاده شود. ولتاژ شتاب دهنده می تواند بین 3 تا 40 کیلو ولت باشد. هنگامی که ولتاژ شتاب دهنده 20-25 کیلو ولت و جریان پرتو در حد چند آمپر است، 85 درصد انرژی جنبشی الکترون را می توان به انرژی حرارتی تبدیل کرد. بخشی از انرژی الکتریکی حین تولید اشعه ایکس و انتشار الکترون های ثانویه از دست رفته است.
سه پیکربندی اصلی EBPVD، تراز الکترومغناطیسی، فوکوس الکترومغناطیسی و پیکربندی قطره وجود دارد. در تراز الکترومغناطیسی و فوکوس الکترومغناطیسی ماده تبخیری به شکل یک شمش است، در حالی که در پیکربندی قطره از شکل میله استفاده می شود. شمش ها در یک مایع مایع یا قلیایی محصور می شوند، در حالی که یک میله در یک طرف در سوکت نصب می شود. هر دو محلول و سوپاپ باید خنک شوند. این معمولاً توسط گردش آب انجام می شود. در مورد شمش ها، مایع ریخته شده روی سطح آن می تواند شکل بگیرد که می تواند با جابجایی عمودی شمع ثابت باشد. نرخ تبخیر ممکن است به ترتیب 10 −2 گرم / (cm 2 · s) باشد.
Vacuum Engineering & Materials Co., Inc.
Kurt J. Lesker Company. .
رسوب فیلم نازک فرایندی است که در صنایع نیمه رسانا برای تولید مواد الکترونیکی، در صنایع هوا فضا برای ایجاد پوشش های حرارتی و شیمیایی برای حفاظت از سطوح در برابر خوردگی، در اپتیک برای انتقال و عبور خواص بازتاب دهنده به بستر و جاهای دیگر در صنعت و برای تغییر سطوح برای داشتن خواص مورد نظر استفاده می شود. فرایند رسوب گذاری می تواند به طور کلی به دو دسته رسوب بخار فیزیکی (PVD) و رسوب شیمیایی بخار (CVD) طبقه بندی شود. در CVD، رشد فیلم در دماهای بالا اتفاق می افتد، منجر به تشکیل محصولات گازی خورنده شده و ممکن است ناخالصی هایی در فیلم بر جا بگذارد . در حالی که فرایند PVD می تواند در دمای پایین تر و بدون محصولات خورنده انجام شود، اما نرخ تشکیل رسوب معمولاً کمتر از حالت دیگر است. با این حال رسوب بخار فیزیکی الکترونی، نرخ رسوب بسیار بالایی از 0.1 تا 100 میکرومتر در دقیقه در دماهای نسبتاً پایین ، با بازده بسیار بالای کاربرد ماده دارد. در شکل 1 یک تصویر شماتیک از رسوب دهی فیزیکی بخار را داریم و یک سیستم EBPVD در شکل 2 نشان داده شده است.
در یک سیستم EBPVD، محفظه رسوب باید تا فشار حداقل 7.5 ×۱۰−۵ Torr (10 -2 Pa ) تخلیه شود تا اجازه عبور الکترون ها از تفنگ الکترون به ماده تبخیری داده شود که می تواند به شکل یک شمش یا میله باشد. بعلاوه، برخی از سیستم های EBPVD نوین از سیستم مهار قوس استفاده می کنند که باعث می شود بتوانند در خلاء پایینی مثل 5.0 ×۱۰−۳ Torr برای شرایطی مانند استفاده موازی از اسپکترومغناطیس مگنترون استفاده شوند. انواع مختلفی از مواد تبخیری و اسلحه الکترونی می توانند به طور همزمان در یک سیستم EBPVD استفاده شوند که هر کدام توانی از ده ها تا صدها کیلووات دارند. پرتوهای الکترونی می تواند به روش های انتشار ترمونیونی، انتشار الکترون های میدان یا روش قوس الکتریکی ایجاد شود. پرتو الکترون به وجود آمده به انرژی جنبشی بالا شتاب می گیرد به مواد تبخیری هدایت می شود. با توجه به مواد تبخیری، الکترون ها انرژی خود را بسیار سریع از دست می دهند. انرژی جنبشی الکترون ها از طریق تعامل با مواد تبخیری به شکل های دیگری از انرژی تبدیل می شود. انرژی حرارتی تولید شده مواد تبخیر را گرم می کند باعث می شود ذوب شود. هنگامی که درجه حرارت و سطح خلاء به اندازه کافی بالا باشد، بخار از فاز ذوب یا جامد حاصل می شود. سپس بخار حاصل می تواند برای پوشش دادن سطوح استفاده شود. ولتاژ شتاب دهنده می تواند بین 3 تا 40 کیلو ولت باشد. هنگامی که ولتاژ شتاب دهنده 20-25 کیلو ولت و جریان پرتو در حد چند آمپر است، 85 درصد انرژی جنبشی الکترون را می توان به انرژی حرارتی تبدیل کرد. بخشی از انرژی الکتریکی حین تولید اشعه ایکس و انتشار الکترون های ثانویه از دست رفته است.
سه پیکربندی اصلی EBPVD، تراز الکترومغناطیسی، فوکوس الکترومغناطیسی و پیکربندی قطره وجود دارد. در تراز الکترومغناطیسی و فوکوس الکترومغناطیسی ماده تبخیری به شکل یک شمش است، در حالی که در پیکربندی قطره از شکل میله استفاده می شود. شمش ها در یک مایع مایع یا قلیایی محصور می شوند، در حالی که یک میله در یک طرف در سوکت نصب می شود. هر دو محلول و سوپاپ باید خنک شوند. این معمولاً توسط گردش آب انجام می شود. در مورد شمش ها، مایع ریخته شده روی سطح آن می تواند شکل بگیرد که می تواند با جابجایی عمودی شمع ثابت باشد. نرخ تبخیر ممکن است به ترتیب 10 −2 گرم / (cm 2 · s) باشد.