Федеральноеагентство по образованию РФ
Пермскийгосударственный технический университет
Кафедра:«Сварочного производства и технологии конструкционных материалов»
Реферат
По предмету«Технология конструкционных материалов»
На тему:
Лучевыеметоды обработки материалов
Выполнил: ст. гр. ПКМ-07-1
Глезман А.В.
Проверил: доцент Лямин Я.В.
Пермь 2009
Содержание
Введение
Электронно-лучевая обработкаматериалов
Технология электронно-лучевойобработки конструкционных материалов
Испарение материалов
Электронно-лучевая плавка металлов
Электронно-лучевая сварка
Лазерная обработка материалов
Лазерная поверхностная обработка
Лазерная резка
Лазерная обработка отверстий
Ионно-лучевая обработка материалов
Ионное легирование
Ионно-лучевые методы осажденияпокрытий и ионнаялитография
Список используемой литературы
Введение
В течение последних 30лет сформировалась электронно- и ионно- лучевая технология обработкиматериалов. В этой новой области электронные и ионные пучки непосредственноиспользуются для осуществления технологических процессов. Возможные примененияэлектронно- и ионно- лучевой технологии простираются от получениясубмикроскопических структур в микроэлектронике до выплавки крупных слитков вметаллургии. Общим для всех этих установок является использование электронных иионных пучков.
Приблизительно в 1965году электронно-лучевая плавка, сварка, напыление и обработка поверхностей быливнедрены в промышленное производство. В настоящее время широко используются впроизводстве и ионно-лучевые технологии. Освоение лазерных технологий значительноповышает эффективность современного производства.
Электронно-лучеваяобработка материалов
Электронно-лучевая обработка осуществляется в вакууме приналичие специального оборудования: технологической камеры с вакуумной системойи электронной пушки с высоковольтным источником питания.
На рис. 1.1 представлена типовая функциональная схемаэлектронно-лучевой установки. Установка состоит из вакуумной камеры 1, вверхней части которой размещается электронная пушка 2. К пушке с помощью кабелявысокого напряжения подводятся питание от высоковольтного выпрямителя 3. Внутрикамеры может также находиться механизм перемещения 5 обрабатываемого изделия 6.Управление всеми агрегатами ведется с пульта управления 4. Вакуум в технологическойкамере создается с помощью вакуумной системы 7.
/>
Рис. 1.1 — Функциональнаясхема технологической электронно-лучевой установки: 1 — вакуумная камера; 2 — электроннаяпушка; 3 — высоковольтный выпрямитель; 4 — пульт управления; 5 — механизмперемещения обрабатываемого изделия; 6 -обрабатываемое изделие
Вакуум приэлектронно-лучевой обработке необходим как для создания и формированияэлектронного пучка, так и для защиты обрабатываемого металла от действиякислорода и азота воздуха, ускорения дегозации металла при плавлении, удалениянекоторых вредных примесей и др.
К электронно-лучевымустановкам предъявляется ряд общих требований. Рабочая камера должна бытьгазонепроницаемой и обладать прочностью, достаточной, чтобы выдержатьатмосферное давление при создании вакуума внутри камеры. В качестве материалакамеры лучше применять нержавеющую сталь. Толщину стенки камеры выбирают изусловий прочности с учетом обеспечения непроницаемости для рентгеновскогоизлучения. Камера снабжается смотровыми окнами для наблюдения за процессом.Толщина стекла и его качество должны обеспечивать прочность, герметичность изащиту от рентгеновского излучения. Камера должна иметь люки, обеспечивающиезагрузку изделий, подлежащих электронно-лучевой обработке.
Электронно-лучевые технологические установки состоят из двухосновных комплексов: энергетического и электромеханического, К энергетическомукомплексу относится аппаратура, предназначенная для формирования пучкаэлектронов с заданными параметрами управления его мощностью и положением впространстве. Электромеханический комплекс установки предназначен длягерметизации и вакуумирования рабочего объема, выполнения всех установочных,транспортных и рабочих перемещений обрабатываемого изделия и электронной пушки.
Вакуумные камеры дляэлектронно-лучевойобработкиявляются одним из наиболее важных узлов установки для электронно-лучевойобработки. От их формы, конструкции, жесткости и габаритов зависят габариты икачество обрабатываемых за одну откачку изделий, удобство их загрузки ивыгрузки, возможность пристыковки дополнительных объемов в нужном направлении идр. По степени специализации различают два типа камер: универсальные испециализированные. Универсальные камеры предназначены для обработки изделийлюбой формы и габаритов в пределах габаритов камеры. Такие камеры используютсяв единичном и мелкосерийном производстве и выпускаются в соответствии спринятыми параметрическими рядами. Это дает возможность выбрать камеры наиболееподходящих размеров применительно к конкретным изделиям. Специализированныекамеры неразрывно связаны с конструкцией и габаритами конкретного изделия или группыизделий. Часто специализированные камеры выполняют по форме обрабатываемого изделия.
Откачные системы служат для создания и поддержания в процессеработы высокого вакуума в ускоряющем промежутке электронной пушки и в вакуумнойкамере.
Манипуляторыпредназначены для рабочих, установочных и транспортных перемещенийобрабатываемого изделия и электронной пушки.
Системы наблюдения, используемые при электронно-лучевойобработке, в большинстве случаев нуждаются в защите их от запыления парами обрабатываемыхматериалов.
Смотровое окно кроме прочного иллюминаторного стекла содержитрентгеновское стекло, необходимое для защиты обслуживающего персонала от рентгеновскогоизлучения из области взаимодействия электронного пучка с металлом.
Вспомогательные устройства и механизмы предназначены длявыкатывания манипуляторов из вакуумной камеры(выдвижные платформы), для сборкиизделий и других целей.
Электропривод в установках для электронно-лучевой обработкиуправляется как в ручном дистанционном режиме для простых систем, так я в автоматическомрежиме для более сложных систем.
Управляющие функции могут выполняться с помощью компьютерных системили средствами локальной автоматики.
Технология электронно-лучевой обработки конструкционныхматериалов
При осуществлении всех электронно-лучевых процессовэлектронный пучок используют в качестве энергоносителя, который всоответствующем виде воздействует на обрабатываемый материал. Пучок генерируетсяв электронной пушке и через выходное отверстие пушки выводится втехнологическую вакуумную камеру. В ней размещены или в неё вводятся объектыэлектронно-лучевого процесса — заготовки или материалы.
При встрече электронногопучка с веществом кинетическая энергия электронов пучка. взаимодействующих сатомами вещества, в результате ряда элементарных процессов превращается вдругие формы энергии. При сварке, плавке, испарении и термической обработкеиспользуется возникающая при этом тепловая энергия. При нетермической обработкеи других процессах химической электронно-лучевой технологии столкновенияэлектронов пучка с атомами и молекулами возбуждают и ионизируют последнии,вызывая химические реакции между ними. Эти эффекты воздействия электронногопучка на вещество и определяет области электронно-лучевой технологии.
Испарение материалов
Испарение (точнее, испарительное осаждение) в вакуумеявляется важным способом получения тонких пленок.
Использование электронных пучков в процессах, связанных сиспарением материалов, обусловлено особенностями распределения потоков энергиипри нагреве этого материала. При электронно-лучевом испарении испаряемая поверхностьнепосредственно нагревается бомбардирующими ее электронами. Такой способподвода энергии дает электронно-лучевому испарению ряд преимуществ по сравнениюс традиционными.
Другим стимулом внедрения электронно-лучевого испарения являетсявозможность, управляя электронным пучком во времени и пространстве, управлятьтем самым и потоком энергии в испаряемое вещество и воздействовать на скорость испаренияи распределение плотности потоков пара.
Испарительное осаждение — это процесс вакуумного нанесенияпокрытий, при котором между испарителем и подложкой создается направленный потокпара.
Принцип электронно-лучевого испарения пояснен на рис. 2.1.
/>
Рис. 2.1 — Принцип электронно-лучевого испарения материалов:1 — электронная пушка; 2 — электронный пучок; 3 — поверхность, бомбардируемаяпучком; 4 — кожух технологической камеры; 5 — водоохлаждаемый тигель; 6 — испаряемый материал; 7 — расплавленная часть материала; 8 — поверхностьиспарения; 9 — откачка вакуума; 10 — диафрагма испарителя; 11 -поток пара; 12 — напыляемый слой; 13 — подложка; 14 — подогреватель подложки
В основных чертах установка для электронно-лучевого испарениясостоит из технологической камеры с системой откачки, тигля с испаряемымматериалом, электронной пушки, заслонки для пара и подложки с приспособлениямидля её крепления, а иногда – нагрева.
Для того чтобы электронный пучок в поток пара распространялисьв технологической камере беспрепятственно, давление в ней должно поддерживатьсядостаточно малым.
Нанесение покрытий из сплавов требует обеспечение одинаковогосоотношения компонентов сплава как по всей поверхности подложки, так и потолщине слоя. Слои из сплавов напыляют двумя методами: многотигельногоиспарения или однотигельного испарения.
При многотигельном испарении компоненты испаряются порознь,каждый из своего тигля, а конденсируются на подложке совместно. Приоднотигельном испарении поток пара создается и конденсируется, имея тот состав,который требуется для покрытия. Вариантом однотигельного испарения являетсяпроцесс, аналогичный фракционной возгонке, когда из тигля с большим количествомрасплавленного вещества его испаряют покомпонентно, изменяя мощность подогревапо определенному графику.
Испарение соединений сопровождается частичной или полной ихдиссоциацией, и получить из таких соединений простым испарением тонкие пленки заданногосостава невозможно. Однако для ряда соединений. таких, как хлориды, сульфиды, селениды,теллуриды, а также полимеры, благодаря малой степени диссоциации или вследствиерекомбинации компонентов при конденсации, возможность теоретического напылениявсе же существует.
Промышленное применение электронно-лучевогоиспарения, благодаря его преимуществам, существенно потеснило традиционныеспособы испарения и открыло новые возможности.
Электронно-лучевая плавка металлов
/>
Рис. 2.2 — Принципэлектронно-лучевого переплава: 1 — электронная пушка; 2 — электронный пучок,направляемый на расплавляемый штабик 5 и ванну расплавленного металла 7; 3 — откачка вакуума; 4 — плавильная камера; 6 — капли переплавляемого металла; 8 — выплавляемый слиток; 9 — водоохлахдаемый кристаллизатор; 10 — устройствовытяжки слитка; 11 — смотровые окна
Электронно-лучевая плавка является весьма удобным способом полученияслитков тугоплавких и химически высокоактивных металлов. Здесь используютсятакие особенности электронно-лучевой плавки, как высокая удельная поверхностнаямощность в рабочем пятне пучка и наличие вакуума, препятствующего поглощениюгазов в ходе плавки. Областью применения электронно-лучевого переплава являетсяпроизводство особо чистых сталей и выплавка слитков и фасонных отливок изхимически активных и тугоплавких металлов.
Процесс плавки изображенна рис. 2.2, где показано взаимное расположение электронной пушки,переплавляемой заготовки и кристаллизатора. Часть модности пучка расходуетсядля нагрева переплавляемого металла на торце заготовки до температурыплавления. Расплавляясь, материал в виде капель перетекает в ванну расплава вкристаллизаторе. Скорость плавки пропорциональна мощности пучка, приходящейсяна расплавляемую заготовку. Другая часть мощностипучка подводятся вкристаллизатор. Она должна быть достаточной для того, чтобы материал в ванненаходился в расплавленном состоянии вплоть до стенки кристаллизатора. Это даетвозможность получать слитки с гладкой боковой поверхностью. Если кроме формированиятакого слитка требуется проводить еще и рафинирование расплава, то мощность,подводимую в кристаллизатор, следует увеличить.
Электронно-лучевая плавка может сочетаться с литьем. Дляэтого необходимым элементом является литейный тигель, в котором материалрасплавляют и поддерживают жидким в достаточном количестве. Литейный тигель можетбыть футерованным илимедным водоохлаждаемым. Керамическая футеровкатиглей и изложниц допустима только тогда, когда реакции материала футеровки срасплавом не происходят или когда они не наносят вреда качеству продукта.
Перспективы развития электронно-лучевой плавки обусловленыпотребностями ядерной, аэрокосмической техники, электроники и химическойтехнологии в особо чистых материалах, сохраняющих прочностные свойства при высокихтемпературах или обладающих высокой химической стойкостью.
В настоящее время в мире насчитывается несколько сотенэлектронно-лучевых плавильных установок, работающих в промышленности.
Электронно-лучевая плавка занимает прочные позиции в производствеслитков из ниобия и тантала. В металлургии титана и других высокоактивных итугоплавких металлов, а также кремния, повышается значение электронно-лучевойплавки как способа переработки возвратных отходов производства.
Электронно-лучевая сварка
При электронно-лучевой сварке кинетическая энергия электроновпучка используется для того, чтобы расплавить жестко ограниченные участки примыкающихдруг к другу деталей с тем, чтобы расплав, застывая, соединил детали.Положительной стороной электронно-лучевого способа сварки является возможностьсоздания относительно высокой удельной поверхностной мощности в пятне пучка придостаточно высоких значениях мощности всего пучка. Ввиду того, что процессэлектронно-лучевой сварки ведется в вакууме, этим способом можно сваривать деталииз химически активных металлов.
Электронно-лучевая сварка позволяет получать сварные соединенияс отношением глубины шва к его ширине, намного большим единицы, чего невозможнодобиться другими способами сварки плавлением.
Процесс сварки протекает следующимобразом. При достаточной поверхностной мощности электронного пучка в месте еговстречи с поверхностью детали появляется небольшая ванночка с расплавом. Если увеличитьудельную поверхностную мощность, сфокусировав пучок более остро, то в обрабатываемомматериале образуется паровая полость — канал проплавления. Этот эффект называютэффектом глубокого (кинжального) проплавления. Нарушение оптимального режимаэлектронно-лучевой сварки ведет к появлению в швах дефектов, причем даже нахорошо свариваемых материалах.
Лазерная обработкаматериалов.
Для обработки и сварки материалов используются твердотельныеи газовые лазеры. Независимо от типа применяемого лазера и назначения лазерныетехнологические установки состоят из ряда аналогичных функциональных узлов иимеют общую структурную схему (рис. 3.1).
/>
Рис. 3.1 — Структурная схема лазерной технологическойустановки: 1 — оптический квантовый генератор (лазер); 2 — лазерное излучение;3 — оптическая система; 4 — обрабатываемый объект; 5 -устройство дляперемещения обрабатываемого объекта; 6 — устройство для подачи защитного газа;7 — источник вспомогательной энергии; 8 — программное устройство; 9 — датчикконтроля параметров излучения; 10 — датчик технологическихпараметров
Основным источником энергии, обеспечивающим процессобработки, является оптический квантовый генератор (лазер). Лазерное излучениеформируется оптической системой в пучок с определенными пространственнымихарактеристиками и направляется на обрабатываемый объект. При помощи оптическойсистемы могут осуществляться также визуальный контроль положенияобрабатываемого объекта относительно луча, наблюдение за ходом процессаобработки и оценка его результата. В лазерной технологической установке имеетсятакже устройство для обеспечения перемещения обрабатываемого объекта в процессеобработки.
Лазерная поверхностнаяобработка
Улучшение эксплуатационных свойств металлических материаловпри различных видах лазерной поверхностной обработки связано с изменением структурногосостояния, фазового и химического составов поверхностных слоев. Используялазерный пучок как концентрированный источник тепла, можно выполнять различныевиды локальной термической обработки.
Для лазерногоглазурирования, как правило, используют непрерывное излучение с плотностьюмощности 104...107 Вт/см2. При перемещенииобрабатываемой поверхности под лучом лазера (или луча по поверхности) тонкие слояматериала расплавляются и затем быстро затвердевают за счет передачи тепланизлежащим холодным слоям металла основы.
Лазерное оплавление можно использовать для поверхностноголегирования или обработки покрытий. В последнем случае наблюдается залечиваниедефектов (пор и трещин) и улучшается прочность сцепления покрытия с основойвследствие образования жидкой фазы, С помощьюлазера можно производить наплавку или напыление различных покрытийаналогично процессам дуговой, плазменной или пламенной наплавки или напыления.
Лазерная закалка принципиально отличается от объемной закалкитем, что она может протекать с оплавлением и без оплавления поверхности. Длялазерной закалки могут быть использованы лазеры как импульсного, так инепрерывного действия. Наиболее важные факторы, определяющие выбор типа лазера- глубина упрочнения и производительность процесса.
Практика работы с лазерным излучением показала, что лазернаятермическая обработка металлов без оплавления поверхности практическиневозможна без специальных технологических мер, повышающих поглощающую способностьметалла. Для получения стабильных результатов лазерной термической обработки наобрабатываемую поверхность перед облучением наносят соответствующие покрытия.Чаще всего для этой цели используют фосфаты марганца или цинка, различные краски,суспензии.
Широко возможности лазерного отжига используют в электроннойпромышленности. В отличии от обычного печного отжига с помощью лазерного луча можноосуществлять контролируемый по температуре и времени нагрев поверхностных слоевразличных материалов на заданную глубину. При этом температура соседнихучастков металла практически не изменяется. Применение лазерного отжига вследствиелокальности и кратковременности нагрева позволяет подавить диффузионныепроцессы и существенно улучшить характеристики полупроводниковых материалов иструктур.
Лазерная резка
Разработка мощных и надежных лазеров на алюминий-иттриевомгранате и СО2, работающих в непрерывном и импульсном режимах,позволила осуществлять технологическую операцию лазерного разделенияматериалов, которой присущи следующие особенности: обширный диапазонразделяемых материалов; возможность получения узких разрезов и безотходного разделения;малая зона термического влияния; минимальное механическое воздействие,оказываемое на разделяемый материал; возможность автоматизации процесса; возможностьрезки по заданному профилю; улучшение гигиены производства.
Разделение материалов может быть осуществлено либо при полномудалении материала по линии разреза, либо при частичном удалении материала,например, при образовании системы отверстий малого диаметра в разрезаемой пластинепо линии разделения с последующим разломом. Последний метод разделения называетсяскрайбированием.
Метод резки материаловлучом лазера с подачей в зону реза кислородной струи (газолазерная резка) заключаетсяв следующем. Излучение лазера с помощью соответствующей оптической системы фокусируетсяна поверхность обрабатываемого материала. Коаксиально падающему излучению в зонуреза подается струя кислорода, которая способствует увеличению поглощенной долиизлучения вследствие образования на поверхности пленки окисла и удаляет образовавшуюсяпленку и расплав из зоны реза до тех пор, пока материал не будет полностью разрезан.Луч лазера является источником теплоты с высокой концентрацией энергии, чтоприводит к уменьшению ширины реза, снижению размеров зоны термического влиянияи дает более высокую скорость разрезания по сравнению с любым из других методовтермической резки. Ширина реза близка к диаметру пятна излучения в фокальнойплоскости или несколько меньше, а размер зоны термического влияния составляет0,05...0,2 мм.
Лазерная обработкаотверстий
При разработке процесса лазерной обработки отверстийнеобходимо: определить значения параметров лазерного излучения — энергии,длительности, расходимости пучка, числа импульсов; выбрать условия обработки:фокусное расстояние рабочего объектива, увеличение окуляра наблюдательнойсистемы; выбрать лазерную технологическую установку; установить методынастройки технологического режима лазерной установки; предусмотреть (в случаенеобходимости) меры дополнительного повышения качества лазерного сверления исредства автоматизации процесса; определить экономическую эффективностьпроцесса по соответствующим методикам
Пичковая структура лазерныхимпульсов свободной генерацииявляется причиной возникновения в полости обработкизначительного количестварасплава. Неуправляемое течение жидкости постенкам и дну отверстия искажает продольную форму отверстия и снижает воспроизводимостьразмерных результатов обработки. Количественная оценка доли погрешности, вносимойнестабильности пичковой структуры лазерного импульса, затруднена. Заметного сниженияпогрешности можно достичь при использовании импульсов с упорядоченнойструктурой.
Ионно-лучеваяобработка материалов
Ионно-лучевая технология — это комплекс способов обработкиматериалов энергетическими потоками ионов, в результате воздействия которыхизменяется форма, физико-химические, механические, электрические и магнитныесвойства обрабатываемых изделий.
Несмотря на высокую стоимостьтехнологического оборудования и относительную сложность его обслуживания, всебольше новейшего оборудования ионно-лучевой технологии появляется в цехах илабораториях современных производств.
Ионное легирование
Ионное, легирование материалов, или другими словами, ионноевнедрение и ионная имплантация. в настоящее время становится основнымтехнологическим процессом из применяемых для модификации электрофизических,химических, оптических, механических и других свойств поверхностных слоевматериалов.
Метод ионного легирования основан на контролируемом внедрениив материал (твердое тело) ускоренных ионизированных атомов и молекул.
Особенно перспективным метод ионного легирования оказался дляполупроводниковой электроники. Этот метод обладает преимуществами:универсальность, т.е. возможность введения любой примеси в любой материал;локальность воздействия; отсутствие нагрева подложки; возможность строгогодозирования примесей; простота управления; высокая чистота вводимых примесей ит.д.
/>
Рис. 4.1 — Структурная схема установки для ионно-лучевоголегирования: 1 — система напуска рабочего вещества; 2 — источник ионов; 3 — система формирования ионного луча; 4 — ионопровод; 5 — сепаратор ионов; 6-система откачки; 7 — камера с образцами; 8 -11 — системы откачки; 12 — блокпитания ионного источника; 13 — блок вытягивающего и фокусирующего напряжения;14 — блок питания сепаратора ионов; 15 — блок контроля дозы облучения
Оборудование для ионного легирования поверхностных слоевматериалов ионами определенного выбранного вида представляет собой специальныетехнологические ускорители. Диапазон энергий, в пределах которого обычноускоряются ионы, распространяется от 20 до 450 кЭв, хотя перспективны иустановки с энергиями до 0,6...I МэВ.Схемы установок однотипны и содержат ряд основных узлов (рис. 4.1).
Требования к лабораторным и производственным установкамнесколько различны. Для выполнения исследований возникает необходимость в частыхизменениях типов ионов и их энергии. Эксплуатация же установок в производствеобычно осуществляется с применением определенного рабочего режима на каком-тоодном выбранном типе ионов.
Все типы установок по системам ускорения ионов условно можноразделить на три группы: с ускорением до сепаратора и (или) после сепаратора.При выборе типа установки существенна величина дозы легируемой примеси, и поэтому признаку установки также разделяют на три типа: малых и средних доз,больших доз с интенсивными ионными токами, высокоэнергетические.
Одним из основных узлов любого технологического ускорителяявляется ионный источник. По принципу действия и протекающим в них физическимпроцессам эти источники подразделяются на источники с разрядом Пеннинга,высокочастотные, с контрагированным плазменным разрядом (дуоплазматроны),дуговые. Последние нашли наибольшее применение в установках со значительнымтоком пучка ионов. К эксплуатационным характеристикам ионных источниковотносятся: сила тока пучка в стационарном режиме; возможность работы сисходными рабочими веществами, в состоянии поставки (газ, жидкость, твердоетело); коэффициент использования рабочего вещества; возможность управленияэнергией ионов на выходе изисточника при малых изменениях силы тока;экономичность, т.е. отношение силы ионного тока на выходе из источника кподводимой к нему мощности; долговечность; простота конструкции, позволяющаябыстро заменить его элементы при разрушении.
Ионно-лучевые методы осаждения покрытий и ионная литография
Тонкие и толстые пленки и покрытия с воспроизводимыми изаранее заданными свойствами можно получать в условиях высокого вакуумаосаждением из сепарированных ионных пучков. Этот метод успешно осваивается внастоящее время промышленностью.
Осаждение тонких пленок из сепарированных ионных пучков — самый “чистый” способ, хотя его производительность и невелика. Для микро- иоптоэлектроники, функциональной электроники возможность получения строгоконтролируемых по составу, практически беспримесных, однородных по структуре тонкихпленок открывает новые перспективы создания устройств с уникальнымиэксплуатационными характеристиками.
Данный метод заключается в создании потока ионовопределенного вида и энергии и осаждении их на выбранной подложке. Осаждениепроизводится в сверхвысоковакуумной камере, поэтому в пленках отсутствуютвключения атомов инертных газов, свойственные плазменным методам. Сепарацияионов по отношениям их массы к заряду исключает из состава ионов пучкапосторонние примеси, в том числе ионы материалов электродов ионного источника.Чтобыисключить распыление наносимой пленки и обеспечить оптимальныеусловия ее роста, необходимо вести осаждение при относительно малых энергияхионов. Регулируя энергию ионного потока, можно эффективно управлять процессомроста и качеством пленки.
Однако этому методу присущи и недостатки. Так,продолжительность осаждения пленок заметно превышает время всех других известныхпроцессов нанесения покрытий. Сложность и высокая стоимость оборудования,необходимость в обеспечении сверхвысокого вакуума в рабочей камере — все этоограничивает применение метода.
Ионная литография. Развитие микроэлектроники требуетразработки методов формирования элементов интегральных схем с размерами меньшеодного миллиметра. Такие методы являются основой нового направления«субмикронной технологии», т. е. технологии создания устройств свысокой плотностью элементов, имеющих размеры до 0,1 мкм. Процесс формированиярисунка в слое резиста с помощью ионных пучков получил название — ионнаялитография.
Как известно, благодаря большой массе быстрые ионыпри движении в пленке резиста рассеиваются на значительно меньший угол, чемэлектроны. Если длину пробега ионов выбрать примерно равной толщине плёнкирезиста, рассеяние ионов границей между резистом и подложкой будет пренебрежимомало и откроются возможности получения экспонированных объектов с субмикроннымиразмерами.
На пути практическойреализации принципов ионной литографии встречаются серьёзные трудности,связанные с созданием источников тяжелых ионов с высокой яркостью, а такжебыстродействующей системы управления и формирования ионного пучка.
Список используемойлитературы
1. Беленький В.Я., Язовских В.М.«Электронно-лучевая, лазерная и ионно-лучевая обработка материалов». Пермь,1995.
2. Дальский А.М., Барсукова Т.М.,Бухаркин Л.Н. «Технология конструкционных материалов». М: «Машиностроение»,2002.