镀铝机结构及功能原理.ppt

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 thermionicassion 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 J V3 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 2mev2 eV 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w nev 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底下而利用强力磁场将电子束变成27003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