电子束加工技术之研究

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1、電子束加工技術之研究篇名電子束加工技術之研究作者賴建誠。私立開南商工。機電二孝楊晉維。私立開南商工。機電二孝楊士賢。私立開南商工。機電二忠PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com電子束加工技術之研究壹●前言1950年MarcellovonPirani首次用電子束成功地完成了耐火金屬(鉭)的熔化，但是因為真空技術和電子光學還在發展初期，所以這項技術沒有工業上的需求，因此vonPirani的研究沒有被進一步的發展。在1920年代中期，

2、電子光學遭受動態的發展。隨同真空技術的發展，在1930年代初期明確的表示，這是對產生和引導光束的必要條件。1938年vonArdenneandRuhle分別使用磁透鏡系統集中光束去做鑽小孔和融熔金屬使其氣化，儘管如此還是沒有工業上應用的需求。此外，在那時未能尋得高效率的真空系統，也是阻礙電子束發展的一個原因。大約1950年Steigerwald寫了一篇報告，內容是探討在微米範圍內，利用光束當作工具，做鑽孔和機械加工的技術之可能性。主要在1957~1961年期間，各種研究中心在發展電子束融熔的技術和設備。

3、到那時，新工業技術的基本前提，在於是否能達到高效率的真空系統。接下來幾年，電子束被使用在氣化許多油漆塗層的工作上，正逐漸地增加當中。直到1965年，所有技術發展成熟。因此，電子束融熔、銲接、氣化、機械加工增加了穩定的製程。近來，電子束加工已經被考慮在工業上廣泛的運用。另外，其它的方法像是非熱的電子束加工，在塑膠和油漆塗層的微電子和輻射處理已經被發展成完全成熟的製造技術。1965~1975年間，原本自動化的電子束技術和設備，增加了在許多領域的應用。如同這個結果，在生產線上電子束加工設備的總數一天比一天成長

4、。在這個時候，電子束技術的製程和設備被廣泛的研究和開發。除此之外，有數以千計的研究報告及文章，說明了電子束技術所衍生出來的各種應用範圍。同時，在1962年也出版了一本關於電子束技術摘要的書。在1960年代早期，各國國內和國際上都會定期地舉辦關於電子束技術的研討會和座談會。貳●正文一、電子束發射原理01.電子束發射系統：將發射陰極鎢絲通過交流電，並將陰極加熱至(2800℃)左右，同時在陰極與陽極之間施加約4伏特之直流電壓，電子透過高電壓送至鎢絲並由鎢絲加熱放出熱電子，然後這些熱電子由陽極射向接地的陰極因而

5、產生高速之電子束，而在這過程中須使用電磁透鏡對焦，形成只有極少數電子探束可以照射在物件表面，然後將PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com電子束加工技術之研究其動能轉換為熱能，並開始打斷物件的鍵結，即可進行切削或熔接，以達到加工目的；（註一）。02.電子束聚焦系統：電子束通過陽極孔進入導管系統，由於束中電子互相排斥將發生散射，故應在陽極下裝磁透鏡，使互相排斥的電子束聚焦。磁透鏡為一線圈，通以直流電，因此在兩個極間產生一個磁場，其作

6、用類似於光學透鏡之使光聚焦，磁透鏡則是利用磁場對運動電荷的作用力，使束聚焦而防止發散。決定電子束功率之因素為加速電壓及電子束流之大小。理論上，陰極面積越大，其電流強度愈大;由陰、陽電極之電位差越大，其電流強度亦越大;且電流強度與陰陽極正間之距離平方成反比。然而若是將電子撞擊到工件材料後，依工件材料受激發出來的二次電子或波長等特徵，亦可進行檢驗工件；（註二）。A.特性：優點(1).高生產力(2).可自動化(3).可結合其它機具(4).低消耗(5).較無汙染(6).其能量大小、方向皆可控制，所需要的電子也較

7、少，如mastering使用電子束加工時，其解析度比使用雷射加工還要高，而且不易造成繞射、折射等影響，更不會造成過高溫度，破壞基材或高分子結構。(7).由於電子束加工在製程上，其能量較易集中且不受千涉、繞射影響，再加上其電子束直徑可由電磁透鏡自由調整，因此可取代傳統使用光線及透鏡聚焦的加工，即使是近場光學，在加工的解析度和深度及熱影響區仍大於電子束，因此在未來發展奈米科技時，電子束絕對佔了相當重要的角色，也可以說電子束加工將是奈米科技的加工指標。PDFcreatedwithpdfFactoryProtr

8、ialversionwww.pdffactory.com電子束加工技術之研究缺點：(1).易產生近場效應，例如:backwardscattering(2).造成解析度降低。近年來隨著技術的演進與製程技術的進步，元件的大小從微米漸漸走向奈米的尺度，也因此許多新的製程技術便相應而生。這個劃時代科技的演進中，從晶圓直徑的不斷增加、更加精密的微影技術、奈米元件的研發、到元件間的接線以及晶圓廠投資成本的上揚等等，都是必須面對的挑戰。隨著半導體產業技術