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1、镀铝机结构及功能原理,蒋友华,一、镀铝机：,是在真空条件下，利用电子束加热待蒸材料，使之气化蒸发后凝结在晶片表面上成膜的设备。 其原理是： 由电子枪产生的电子束在电场的作用下获得功能打 在晶片上，当加速电压足够高时，所产生的热能使 膜材加热气化。 根据电子束轨迹，电子枪可分为直射式或偏转式，偏转式电子枪又可分为环形、L型和E型，目前主要是E型电子枪。,二、蒸发用电子枪工作原理：,三、电子束的产生：,1.熱电子发生（ther mionic assion）： 当高熔点金属被加热高温度时，其表面电子之动能大于束缚能而逸出。当发射电流较大时，其电流密度受正负极间的距离d及电压v的控制而依循如下方程式：
2、 JV 3/2/d2其中是常数等于2.335*10-6AMP/(单位面积）。,2）电子束的加速：,由于电子带有电荷，所以可以施加电场加速，所以电子束拥有的功能为1/2mev2eV ，me为电子质量，一般V为5kv到15kv，假设V为10kv，则电子速度可达6*104km/sec（6万公里/秒），高速电子撞击在膜材料上转换成热能，温度可达几千度（总能量为wnev。n为电子密度）而把膜材料蒸发成气体。,优点：,1是正离子的偏转方向与电子偏转方向相反，因此可避免直射枪中正离子对铝层的污染。 2电子束加速后可直接打在膜材料上，使之蒸发，但如此蒸发原子和分子会污染电子源，因此通常将电子源在装膜材料之枪座
3、底下而利用强力磁场将电子束变成2700 3因为电子束直接加热在膜材料上，且一般装膜材料坩锅之枪底部都有水冷却，因此比起熱电阻加热法，污染较少，膜品质较高。,4电子束蒸发可获得极大的功率密度，又因为电子束可加速到很高的能量，一些膜性较好，熔点较高的膜材（金、镍等）都可以蒸发。 5坩锅可做几个小的，挑成一圈，盛放不同膜材，要镀式就转到电子束打击位置，因此可镀多层膜。,缺点：,1若电子束及电子流控制不当，会引起材料分解或游离，引起正电子散射或电荷累积放电。 2对不同材料所需之电子束的大小及扫描方式不同，因此镀膜过程中，使用不同镀膜材料时，须不时调换 位置及扫描方式。 对于易升华的材料或稍融解即会蒸发
4、之材料（如SiO2），其蒸发速率及蒸发分布不稳定，对于膜厚均匀性有影响。 设备复杂，价格昂贵。,四、镀铝机结构：镀铝机一般有三大部分组成,1真空系统 2蒸发系统 3高压发生装置,镀铝机结构：,1.真空系统：,1.1机械泵： 在大气压下开始工作，极限真空可达10-3Torr以上，主要是以油旋转机械泵为主，是真空气相镀装置中应用最广泛的基本设备之一。 1.2油扩散泵：需要前置真空，它一般不能自己工作，需要低真空，真空度一般可达10-6Torr。 1.3冷泵：也是超真空泵，可以获得10-8Torr以上的真空度。,在真空系统中名词定义：,极限真空（极限压强）：指在给定的条件下，经充分抽气后真空泵所能达到的最低压强（最高真空度）。 抽气速率：指在给定的条件下（如压强、温度）在单位时间内，真空泵从被抽容器中抽除的气体体积。,2.蒸发系统： 包括真空罩，晶片，被蒸发材料，烘烤加热装置，行星盘旋转驱动装置，膜厚监控装置等。,3.高压发生装置： 主要包括高压变压器，大功率电子管，控制电路，高压调整电路，灯丝电流控制回路等电路组成。,四、镀铝机使用注意事项：,1加热器和晶片的清洁 2真空室应做定期维护清洁，包括电子枪，钟罩，行星盘（制定周期） 3真空泵维护，包括换油，检查抽真空快慢，并列出记录（执行） 4真空泵排气管打弯部分改直 5需要借用真空泵,
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