К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Слой же вносит свой вклад в поглощение энергии в той мере, в какой нарушается условие соотношения "массовой толщины" слоя пленки и слоя подложки, в котором поглощаются электроны: зр л ~~ /»рлад где з и /» - соответственно толщина пленки и глубина проникновения электронов в вещество; р и р д - плотность соответственно материалов пленки и подложки. На практике мощность Робел поглощаемая единицей объема слоя, при высокой плотности его материала больше, чем мощность Р,б д поглощаемая единицей объема подложки, т.е. Рсл Рсб.сл = "сб.вса. Рвед Особо важным для практики является случай, когда плотносп и температуропроводность материела слоя выше, чем материала лодложхи. Нщрев слоя в противоположность нагреву подложки происходит адиабатически, пока теплообмен между слоем и подложкой остается ограниченным.
Скольхо-нибудь значительного отшка теплоты внутрь слоя не возникает до тех пор, пока пслуширина температурного профили, обусловленного действием мгновенного точечного источника теплоты, расположенного в слое, остается малой по сравнению с радиусом фокусного пятна пучка. Когда температура материала в слов становится равной температуре его плавления под действием сил поверхностного натяхенна, методы расплавленный участок слоя быстро расходится в стороны и на поверхности подложки вначаче пояюиются обнаженные островки, а затем все пространство, облучаемое пучком, очищается от материала слоя.
Испарение материала не происходит. Расплавленный материал слоя собирается на краю в виде капелек илн образует валик. Ддя удаления махариши слоя пуши испарения прежде всего требуется кратковременность подвода энергии пучка (импульсный реиим), тэк как испарение мэгаривла слоя долина закончитьая раньше, чем расплавленный материал досппнет края обнюкенного участка. Если температура плавления материала слоя выше, чем температура испарения или рашожения материала подлсакки, то возможен вариант обработки, когда полурасплавленный нзн тонкий хрупкий слой взрываетая под действием давления образующегося под ним пара. Электронно-лучевая обрабопса тонких слоев, например, применяется в производстве пленочных резисторных схем для устройств электроники с точной подгонкой до номинала н вр.
Термическая раэмеувзв обработав ввеевввых наделяй. При термической обработке в результате плавления или испарения происходят выноа материала из зоны действия пучка н осуществляются термические превращения мюериэлв. В обоих случаях цель обработки заключается в изменении структуры материала Непосредственной целью обработки может явиться, например, получение пазов заданной ширины, глубины и с зщанныи профилем сечения или отверстий заданного диаметра.
В общем случае под обработкой массивных тел понимают такие разноющноати обработки, при которых глубина обработки Ьэ превышает глубину проникновения элешронов пучка л в данный материал: ло > Л. Необходимо учитывать следующее: максимум удельной попющммой мощности нэходнтая в центре фокусното пятна под поверхностью мшпени на глубине, равной О,ЗЗЙ и приблизительно 1щвое превышает удельнуто поглощаемую мощность на поверхности заготовки' с удалением от центра фокусного пятна, в котором имеет место макаимум, удельная попющаемая мощность монотонно уменьшается, стремясь к нулю; лля относительных поверхностных мощностей, превышающих 0,>Рива, поверхности равных значений яюиются замкнутыми сферами, целиком расположенными под поверхностью мишени.
Возмоиные области применения термической размерной обработки приведены в табл. 2лд. 2.1Л. Области нрвмевевюг термической размерной обработки Фюичесэий эффект Технологическая пролаза Обрабпъпвемие мзтервээм Фазовые превращения в твер- дом теле Закалка Вынос материала (выполне- ние отверстий, пазов, трави- рование, резка) Алмаз, графит, кварцевое стеюю Керамика, синтетические ма- териалы Арсения шллня, фосфид Плавленле Микросварка Полирование Металлы Кремний, германий Нанесение рисок оплавлени- ем (скрэйбирование) Вплавление лигатур (легиро- вание) Испарение Вынос материала (выполнение отверстий, пазов, гравнрование, резка) Металлы, диэлектрики, сиг- нетоэлектрики Ударные волны Дробление материалов Эксперименты по упраюие- мому термоядерному синтезу Камни, трнтиевая мишень н др.
Разипкение твердого матери- ала на летучие компоненты Разложение а образованием хотя бы одной твердой ком- поненты Кремний, германий, керами- ка, феррнты Кремний, германий 70 Глава 2.1. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ОЕРАБОТКА При электронно-лучевой обработке используются три режима: моноимпульаный, . многоимпульсный, с быстрым сколыкением пучка по поверхности мишени.
При моноимпульсном режиме обработки мишень облучаетая, т.е. подвершатся возлейстюпо пучка в течение времени действия одного импульса пучка. Время длительности этого пучка состаюшет 0,1 - 1,0 мс, а глубина обработки намного превышает глубину проникновения электронов, так при непрерывном выбросе материала из зоны обработки пучок все глубже проникает в образец. Глубина канала проплавления завиаиг от мощности пучка и свойств материала и состаюшет несколько миллиметров.
В некоторых случаях лучшие результаты получаются при многоимпульсной обработке. Длительность пауз между импульсами должна быль намного больше длительности импульсов. Во время пауз вэгдкая фракция успевает стекать и остывать. Из-за встречного потока пара по мере углубления канала его дна достигает вас меньшая честь энергии импульса и в итоге эта часть становится недостаточной для дальнейшей обработки, а при вьпопочеиии пучка часть рааплава закупоривает узкие каналы нли стекает на дно. Поэтому с увеличением числа импульсов глубина канала растет ие линейно, а почти логарифмически. Этот режим позволяет получать каналы глубиной до 15 мм.
Производительность многоимпульсной обработки меньше, чем моноимпульсной. Сквозные отверстии получаются чище, если образец располагается на подложке из материала а малой температурой испарения, так как пучок, достигающий этой подложки, начинает бурно испарять ее и струя пара очищает канал.
Импульсные режимы используются в основном для точечной обработки а уносом материала. Третий режим обработки применяется в основном при получении линейных элементов. СкоРость отююненил пУчка Ул необхоДимо выбирать так, чтобы вреьш действия пучка на данную точку Гп с(с уп. Скорость отклонения выбирают с учетом темлературопроводиостп материала и диаметра пучка нли глубины проникновения злекгронов. Программируя траекторию отклонения и перемещения обрабатываемой детали, можно получить почти любые очертания структур обработки. Длительность импульсов и пауз, сила тока пучка и удельная мощность, изменение фокусировки влияют на параметры обработки: диаметр и профиль канала, глубину и профиль пазов и т.д. Исходя из требований технологии, электронно-лучевое оборудование для термичеакой размерной обработки обеапечивает формирование электронных пучков мощностью 1- 15 кйт в импульсе.
Управление пучком оаущеотвляегая цифровыми программными сжтемами или ЭВМ. Химичеаяие электронна-лучевые мегедм абрабатюв. При взаимодействии электронов пучка с молекулами химических соединений происходит их возбуждение нли ионизация. Это стимулирует различные химические реакции, при которых образуются новые соединения или изменяются молекулярные сыпи. Химические продухты, подвергнутые облучению пучком электронов, приобретают новью физические и химические свойства. Электронно-лучевые (радиационные) процессы относятся к лучехимическим процессам, вызывающим совокупность химических изменений под действием ионизирующих потоков чвопщ.
В результате лучехимичеакнх процессов возникает ионницня, которая в большинстве случаев приводит к гораюго большему разнообразию возможных реакций, чем пРи других раюывпонно-химических реакциях. задача элекгронно-лучевой обработки в технологическом плане состоит в том, чтобы в результате воздействия электронного пучка яа обршец возбудить в нем такие химически реакции, которые приводили бы к программируемым химическим лли физическим превращениям. В табл. 2.1.2 приведены примеры электронно-лучевой химичеакой обработки мате. риалов. Электронная литография.
Элекгронвы литография - это метод формирования скрытого изображения топологичеаких слоев ивтегральных схем и других полупроводниковых приборов в тонких словх материалов, меняющих авои авойства (растворимость после экспонировашш и стойкость к агрессивным щедам после проявления) под действием облучс. ния пучком электронов. Автоматизация и миниатюризации в микроэлектронике стали возможны только с переходом к инструментам, способным выпалюпь операции формирования рисуя кос топологических слоев с минимальнмми линейными размерами элементов менее 0,3 июс Одним из таких инструментов является электронный пучок. Он позволяет переносить ввформацию о рисунке из памяти ЭВМ, минут промежуточные носители информации и формировать эти рисунки непосредственно на полупроводниковой пластине без шаблона.
Высокая пространственная разрешающая способность, в основном, обусловлена очень короткой длиной волны зяексрона. МЕТОДЫ ЗЛ.З. Прмверы юааических злектровио-лучевых методов обработки Техиелопзч закай процесс, Химическвй процесс Изменение свойств материала Полиэтилен Синтез Пслипрогппен Повышение прочности, водо- стойкости, исключение трещин Поливинилхлорид Повышение термостойкости, исключение трещин Повышение прочности н тер- мостойкости усадка, исключение трещин Вулканизацня Ненасыщенные смолы Отверждение Полимеризация с прививкой Полиэтилен Улучшение аатезии и антиста- тических свойств Улучшение алгезии и окраши- ваемости чторутлеводор оды Поли метилметакр ипат Поливиннлхлорид Полипропилен Улучшение окрашиваемостн и огнестойкости Лаве ан Улучшение поверхности Целлюлоза Улучшение окрашиваемости Хлоп чатобумалсная лавсановая пряжа Повышение несминаемостн, грязе- и краскоотгалкнваемости Полимеризация Трноксан Ускорение отверждения Деполимеризацня Целлюлоза Улучшение растворимости Медипннский инструмент и препараты разложение Ускорение стерилизации Активизация уничтожения бак- терий Пищевые продукты Связывание в молекулярные сети ПаливннилиленФторид Каучук Усадка, повышение механической прочности, исюпочение тРещин, повышение адгезин к краске улучшение механических свойств, исключение трещин и уменьшение старения Увеличение времени хранения, экологических и экономических показателей Увеличение стойкости к рас- творителям и термостойкости Улучшение антистатических свойств Глава Х1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
