ฟิล์มบางเป็นหนึ่งในคุณลักษณะของวัสดุที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างหลากหลาย ทั้งทางด้านอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการผลิตวงจรไฟฟ้า การป้องกันแสงแดดโดยการเคลือบชั้นโลหะเพื่อลดความเข้มของแสงอาทิตย์บนกระจก หรือแม้กระทั่งการป้องกันสนิมของโลหะเพื่อยืดอายุการใช้งาน

รูปที่ 1 เทคนิคการระเหยไอในสุญญากาศบริสุทธิ์สูง

 

          ระบบลำเลียงแสงที่ 6 Deep X-ray Lithography โดยห้องปฏิบัติการ Microsystem ซึ่งเป็นหนึ่งในห้องปฏิบัติการของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ได้พัฒนาและประยุกต์ใช้เครื่องเคลือบฟิล์มบางด้วยการเคลือบโลหะด้วยการระเหยไอในสุญญากาศบริสุทธิ์สูงหรือ Thermal evaporator ในการให้บริการวิจัยและพัฒนาของผู้ใช้ในประเทศและอาเซียนมาอย่างต่อเนื่อง โดยเครื่อง Thermal Evaporator (ดังรูปที่ 2) ซึ่งอยู่ในห้องสะอาด (Clean room) คลาส 10,000 เป็นอีกหนึ่งเทคนิคในการเคลือบฟิล์มบางด้วยความร้อน โดยการจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างความร้อนให้กับโลหะที่บรรจุอยู่ในแผ่นบรรจุวัสดุ (Boat) ที่เป็นวัสดุทังสเตน (W) ซึ่งเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นไประดับ 1000°C หรือสูงกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะที่ 2 บรรจุไว้ โลหะจะละลายกลายเป็นของเหลวและระเหยขึ้นไปเคลือบกับชิ้นงานที่ถูกติดตั้งอยู่ด้านบน ภายในห้องเคลือบเป็นสุญญากาศระดับสูง (High vacuum, HV) ระดับ 10^-6 torr ซึ่งโลหะที่เคลือบจะมีความบริสุทธิ์สูงสามารถควบคุมความหนาได้ในระดับอังสตอม (10^-10) 

 

รูปที่ 2 เครื่อง Thermal Evaporator

 

          โลหะที่สามารถเคลือบด้วยเทคนิคดังกล่าวคือ ไททาเนียม (Ti) โครเมียม (Cr) อลูมิเนียม (Al) ทองแดง (Cu) นิกเกิล (Ni) เงิน (Ag) ทองคำ (Au) เป็นต้น โดยในการเคลือบในแต่ละรอบสามารถเคลือบโลหะได้ 3 ชนิด ซึ่งเป็นจุดเด่นของระบบที่ป้องกันการปนเปื้อนระหว่างการเคลือบวัสดุหลายชั้น (Multilayers) 

    

รูปที่ 3 โลหะฟิล์มบางที่เคลือบด้วยเทคนิคการระเหยไอในสุญญากาศบริสุทธิ์สูง

 

          การประยุกต์ใช้งานเครื่องเคลือบโลหะในสุญญกาศนั้นจะมุ่งเน้นที่การเคลือบเป็นชั้นยึดเกาะพื้นผิว (Adhesion layer) บนแผ่นเวเฟอร์ การสร้างเป็นขั้วอิเล็กโทรด รวมทั้งเซ็นเซอร์และตัวขับเร้าจุลภาคต่างๆ

 

บทความโดย:

1. นางสาวชุดาภา วิทยประภารัตน์

2. ดร.รุ่งเรือง พัฒนากุล