从夜视到“元宇宙”入口设备,ALD光学镀膜不断突破技术和市场边界

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从夜视到“元宇宙”入口设备,ALD光学镀膜不断突破技术和市场边界
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随着各类镜头、显示设备、生物识别技术产品、5G通讯技术和终端设备,以及最近备受关注的未来“元宇宙”重要场景入口设备的AR/VR等消费类终端的创新发展,对光学镀膜设备的技术工艺以及性价比要求也越来越高。

在最近落下帷幕的第23届中国国际光电博览会(以下简称CIOE2021)上,业界领先的ALD设备制造商和服务商——青岛四方思锐智能技术有限公司(以下简称思锐智能或SRII)携旗下Beneq品牌的重点展示内容之一就包括ALD(原子层沉积技术)的光学镀膜应用,其因出色的膜层厚度均匀性、保形性和高性价比等特点,引发行业人士的广泛关注。

图1:思锐智能携旗下Beneq品牌参展第23届中国国际光电博览会

图2:ALD光学镀膜新应用引发业界广泛关注

ALD光学镀膜应用方面有其独特的优势,原子层沉积技术适用于在三维结构的部件产品,尤其是带有较大深宽比结构的沟槽、微孔以及复杂曲面的产品上沉积高保形、高致密、高均匀性的光学薄膜。这种特性有效地弥补了现有的PVD镀膜技术的不足,在现代光学镀膜领域正受到越来越多的重视。

图3:ALD技术可用于任意形状的光学器件、球型透镜、光栅等应用的批量镀膜

思锐智能旗下Beneq倍耐克公司致力于开发适合光学镀膜工业化生产的原子层沉积设备已有十多年的经验,是ALD技术和设备在光学应用最早的开拓者,积累非常深厚。公司设计和制造的P400A、P800、P1500、C2R 原子层沉积设备系列克服了同类原子层沉积设备沉积速率慢、不兼容大尺寸产品、难以大规模生产的局限,可完全满足现代光学规模化、高要求的镀膜产品的生产需要。

图4:Beneq P系列ALD设备的产品特性对比

思锐智能中国区销售总监刘春亮表示,Beneq P系列ALD设备发展已很成熟,适合做一些大批量的产品,如一次做几百片甚至几千片的量,产能可观。而且该系列均搭载高容量反应器,是从研发阶段到大规模工业化生产的理想工具。此外,P系列设备还支持定制反应腔的配置选项,适用于各种基底;而且反应腔易于更换,从而最大限度减少了因维护造成的停机时间。

为了进一步提升ALD的镀膜速度以媲美传统的PVD,在本届CIOE上,Beneq还展示了最新的C2R旋转等离子体增强型ALD(PEALD),C2R系列是将空间ALD技术加上等离子技术结合在一起,这是思锐智能的首创,目前在整个ALD行业也是独一无二的。

图5:Beneq C2R设备能够为客户带来一系列技术优势

相比P系列,C2R设备每批的产量相对较少,例如8寸的晶圆它一次能做7片,但是沉积速率很快,每小时可沉积几微米厚的膜层,可以跟传统的PVD沉积速率匹敌,令很多客户感到惊喜。“C2R与P系列各有各的优势,很好地形成了互补,满足不同客户得需求,也因此在本次展会上吸引了不少客户前来了解洽谈。“刘春亮表示。

不断拓展应用边界,为工业和消费类光学技术创新赋能

据刘春亮介绍,在中国客户应用方面,最近这两年思锐智能的ALD设备应用很成功的领域之一就是夜视产品的生产。在大面积、高深宽比的微通道板中沉积高保形电阻和发射层薄膜材料,思锐智能的ALD设备极大地提高了微通道板的二次电子产额,增强了其产品性能。“比如在微通道板里面沉积电子发射层,再通过ALD薄膜可以在一些微孔里面做一些薄的氧化物材料,这种氧化物材料有利于光子的倍增,可以把弱光变成比较强的光,实现光的放大。我们帮助一些知名的国内外夜视产品生产公司在量产品质和经济效益方面都取得了很好的效果。”他强调道。

图6:思锐智能中国区销售总监刘春亮

不仅如此,思锐智能还为国内知名传感器的工业视觉系统供应商提供的ALD层沉积设备,主要应用在曲面(玻璃圆柱体)上沉积微米级厚的低折射率和高折射率材料光学堆, 用于近红外 (NIR) 滤光片的生产。 公司在为光学系统制造商领域的主要应用是衍射光栅中填充高折射材料,产生平坦的光栅结构并保持光栅结构清洁。同时,思锐智能的ALD设备还为越来越多的相机透镜制造商所青睐,主要应用在小曲面透镜上沉积均匀的减反增透薄膜材料。此外,思锐智能在硅基微显示(Micro-OLED)薄膜封装、LED DBR反射器的生产、半导体设备核心部件的保护性镀膜等领域有广泛的应用。

最近,业界A字头知名公司将在自己未来的AR、VR终端透视眼镜中采用的Micro-OLED的新闻不绝于耳,事实上Micro-OLED一定是要用到ALD设备,这对其整个性能的提升已经被业界所公认。到目前为止,ALD已经是Micro-OLED一个必备的生产工艺。

思锐智能副总经理陈祥龙解释说,ALD往往串联在Micro-OLED蒸馏生产线上,当发光材料蒸镀完以后,用ALD来做薄膜封装,这里用了ALD最大的一个优势——即可以做非常致密的、保护性好的薄膜。在这种情况下,它可以有效阻隔水和氧,提高OLED的使用寿命。

图7:思锐智能副总经理陈祥龙

在Micro-OLED这端市场,思锐智能几乎占据了整个市场90%的份额,无疑是这个行业的开拓者。“全球最早期的一些研发客户用的薄膜封装设备就是我们的ALD设备,从一开始的研发到最后生产,我们全程都参与了。在中国也是,如上海大学显示器研发中心,华南理工、广州新世界的封装设备,还有在福州大学,基本上前端的研发设备都是我们的ALD设备,从早期的研发,到最后生产我们全程配合和参与,帮助客户成功。”陈祥龙介绍说。

当然,思锐智能的ALD设备聚焦的不仅仅是上述几大光学镀膜应用,公司希望不断扩大服务范围,能够打造成一个聚焦于光电系统的前端光学模组以及后端半导体器件的一站式、系统级ALD解决方案供应商。

思锐智能非常积极来布局整个技术的本地化,在国内也搭建了非常强大的一个研发团队与技术支持团队。公司在青岛、上海都建立了半导体实验室,作为一个装备制造企业,思锐智能希望通过本地化的技术团队以及本地化实验室,来为本地客户提供不仅仅是一个设备而是一整套的研发服务,从概念验证到中试验证的服务,以及到最终交钥匙的设备解决方案。

陈祥龙坦言:“我们也希望通过本地化的技术能力能够很好地保持与客户的黏性,同时也能把我们芬兰全资子公司Beneq在过去将近40年的工艺积累红利带给中国的客户。”

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