實驗名稱：顆粒電霧化布控實驗研究

　　測試目的：圍繞導電顆粒電霧化布控的有關特性展開具體研究，通過對比不同參數下的顆粒沈積情況來考察該工藝的目標工作區間，並就實驗中遭遇到的其他現象進行分析和說明。

　　測試設備：高壓放大器、驅動器、工業相機、注射控制泵、電腦等。

　　實驗過程：

　　圖1：顆粒布控原型裝置

　　設計加工了用于導電顆粒布控噴灑的原型裝置（圖1a）。該裝置基于自動化和模塊化的思路更新了原平台的若幹功能組件，包括高壓電源器件及注射控制泵，同時擴展了具備運動能力的底部平台來輔助提升顆粒沈積的效果並兼容預期尺度的芯片晶圓。

　　高壓发生�？椴捎昧烁邏悍糯笃鳎�该组件的功能是将输入的弱电压信号增强放大至所需强度，通过控制PC端的数模转换元件可以实时控制输出电压的大�。�这样可以实现两个功能：1）可以根据参考运动平台以及流量控制时序来同步施加电压引发雾化喷射，因而可以选定沉积区的大致位置；2）可以设定雾化发生时的电压值函数，前面介绍过在稳态锥模式下，随着电压的升高喷雾射流及喷雾场会持续发生偏转，若希望沉积斑纹的形态对称均一应尽量选择靠近触发稳态锥模式的下缘电压值作为雾化工作电压。但由于迟滞效应的关系，当电压值过于接近触发下缘时，存在一定的概率使得雾化仍处在脉冲锥射流模式下。此时可通过PC控制端设定一个较高的起始值并随即略微下调，即可在确保形成稳态锥喷射的同时降低选定的工作电压值。

　　圖2：不同極間距下顆粒沈積斑紋的整體形貌

　　首先對比使用不同極間距時顆粒整體沈積斑紋的大�。�當極間距過小時噴霧無法有效展開，而當極間距過大時噴霧場則因易受外部氣流的影響而失去較優的對稱性。顯然這兩種條件都不利于獲得均勻的沈積圖案，所以在本次實驗中選取的針頭高度範圍限制在10~30mm。圖2分別展示了在10mm、20mm和30mm極間距下獲得的沈積斑紋的全貌，從圖像左側的校驗刻度（1mm每格）可以測得斑紋直徑的大小。總的來看獲得的沈積斑紋邊界清晰、形態完整且較爲平滑，可見電霧化工藝能夠較好的將大量導電顆粒均勻的散布到大面積的基板上。圖3統計了不同極間距下10次實驗獲得的沈積斑紋直徑的分布情況，從直徑隨極間距的變化情況來看，除了在較近距離處存在略微的偏差外，整體呈線性增長關系。

　　圖3：不同極間距下沈積斑紋直徑分布圖

　　實驗結果：

　　通過沈積斑紋整體形貌的對比觀測，初步選定工作極間距爲20mm，這是綜合覆蓋面積以及沈積均勻性兩方面考慮的結果。實驗參數方面，本節內容主要采用的是質量分數0.2wt.%（約爲每ml溶液中0.02g顆粒）的導電顆粒懸浮液，溶劑爲純異丙醇溶液，所用的針頭規格爲24G，供給流量爲0.5ml/H，噴霧時間持續一分鍾。以上參數除了流量和針頭型號外對沈積斑紋的形狀基本沒有影響，濃度變化僅影響斑紋的明暗程度，同樣延長噴霧時間也不會顯著改變斑紋直徑的大小。

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