Основные технологические группы процессов в производстве электронных средств. Пучки атомных частиц, излучения и поля в качестве инструмента в технологиях электронного машиностроения, страница 4

Значительные изменения в методике исследования технологи­ческих процессов произошли с развитием и внедрением планиро­вания эксперимента. Этот метод подразумевает использование и тесное взаимодействие дисперсионного и корреляционно-регресси­онного анализов, поскольку его задача также состоит в нахожде­нии уравнения регрессии. Однако получение такого мате­матического описания для сложных технологических процессов требует значительных затрат и постановки большого числа опы­тов. Поэтому при планировании экспериментов стремятся повы­сить эффективность исследований, получить при минимально возможном числе опытов максимальное количество информации об изучаемом процессе для описания его с наибольшей точно­стью.

Перечисленные выше задачи решаются на этапе проектирова­ния технологического процесса. Однако в производственных усло­виях может происходить изменение некоторых из входных пере­менных Х1, Х2, ..., Хп. Кроме того, ТП подвергается действию не­контролируемых возмущений. Поэтому найденные на этапе проек­тирования оптимальные режимы становятся неоптимальными. Чтобы иметь возможность вести процесс при наиболее благопри­ятных режимах, необходимо продолжать исследование технологи­ческого процесса и в производственных условиях.

1.  ПУЧКИ АТОМНЫХ ЧАСТИЦ, ИЗЛУЧЕНИЯ

И ПОЛЯ В КАЧЕСТВЕ ИНСТРУМЕНТА В ТЕХНОЛОГИЯХ

ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

Одним из главных отличий электронного машиностроения от других отраслей промышленности является технология обработки материалов   атомными   частицами   (электронами, ионами, протонами, атомами и молекулами) и излучениями (лазерными, гамма- и рентгеновскими). Уникальность этой технологии заключается  в  следующем:   высочайшей  точности обработки (порядка размеров отдельных атомов), причем как локальной, так и по всейповерхности детали, а также в широком диапазоне энергий атомных частиц (от нескольких электронвольт до нескольких ГэВ на одну частицу)   и   длительностей   воздействия         (от 10-16 с до нескольких часов); огромных удельных мощностях пучков (до 1014 Вт/см2); возможности дозированного легирования поверхностных слоев готовых изделий (повышение в десятки и сотни раз эксплуатационных характеристик деталей  и  узлов)   и  непрерывного контроля за состоянием, химическим составом и геометрическими размерами непосредственно в ходе технологической операции, а также из-за возможности быстрой оптимизации параметров и полной автоматизации технологического процесса.

Преодоление микрометрового рубежа размеров обработки материалов в электронном машиностроении произошло благодаря использованию принципиально новых технологических методов и специального оборудования, базирующихся, на физических явлениях взаимодействия высокоэнергетических электронных, ионных, оптических я рентгеновских пучков, а также газоразрядной плазмы с поверхностью твердого тела. К таким методам можно отнести электронную, ионную и рентгеновскую литографию, нанесение тонких пленок в вакууме, молекулярно-лучевую эпитаксию, вакуумно-плазменное травление, ионную имплантацию, электронный, протонный и лазерный отжиг, электронную, ионную и лазерную размерную обработку и др. Типовыми можно считать изделия на основе пленок толщиной 0,1 мкм и менее с минимальными горизонтальными размерами 0,3 - 0,5 мкм и радиусом округления кромок 0,1 - 0,3 мкм.

Развитие технологий электронного машиностроения способствовало созданию различных микроструктур в смежных областях, например, для производства мембран, фильтров и даже искусственной клетки в биологии, микролинз, призм, оптических фильтров и других элементов в оптике (приведших к новому направлению развития техники связи), сверхчувствительной микроминиатюрной измерительной и диагностической аппаратуры и многих других изделий.

По своим физическим параметрам микроструктуры отличаются как от однородных монолитных материалов, так и от отдельных атомов и молекул. Их размеры обычно определяются некоторой характерной длиной, связанной с используемыми физическими принципами, например, длиной волны, дебаевским радиусом экранирования, толщиной обедненного слоя, которые в сотни и тысячи раз больше атомных размеров. Для создания структур с соизмеримыми атомным размерами предназначена нанотехнология - новая ступень развития технологий электронного машиностроения.