SPb .: Polytechnic, 2004 .-- 679 s.
ISBN 5-7325-0236-X
Stažení(přímý odkaz) :
spravochniktehnologaoptika2004.djvu Předchozí 1 .. 113> .. >> Další
Finální leštění monokorundu a granátu s požadavky na formu N (0,1-4,0) a LN (0,1-0,4) a čistotu P IV pokračuje na leštících kotoučích z duralu nebo mědi s diamantem ASM1 / 0; ASMO, 5/0,1; ASMO, 3/0 postupně na strojích typu PD. Při dokončování povrchů menších než 1N se tlak sníží na 50 kPa a méně (zejména u bloků o průměru větším než 0,1 m).
Konečné leštění granátu, kubické zirkonie a křemene se stanovenou přesností se provádí na leštících polštářcích z SP pryskyřic s plnivy (oxid chromu, polyrit aj.).
Finální leštění monokorundu bez požadavků na odchylku od tvaru, ale se zvýšenými požadavky na drsnost (Rz< 0,01) и чистоте (Р III, без сетки царапин) продолжают алмазом АСМ1/0, АСМО,5/0,1 либо оксидом хрома на полировальнике из полировочных смол СП4-СП6 с наполнителями или без них (см. табл. 5.12). Полирование ОД с целью получения максимального пропускания в ВУФ- и УФ-областях спектра продолжают алмазом до АСМО,5/0,1 на полировальниках из дюралюминия и затем на искусственной замше, натянутой на тот же полировальник, субмикронными порошками а-А1203 зернистостью
0,5/0 vodou nebo ethylalkoholem [a. s. SSSR 1663063, 1593307].
Leštící monokorund pro následný antireflexní nátěr SiO2 filmy pokračuje na umělém semiši s vodnou suspenzí koloidního oxidu křemičitého o zrnitosti a-A1203
294
0,5 / 0 při koncentraci S:W = 1:4. Předpokládá se, že výsledný povrch je nejlépe připraven pro epitaxní potahování.
5.5. METODY STUDOVÁNÍ STRUKTURY A HLOUBKY PORUŠENÉ VRSTVY
Stávající metody, které se používají ke studiu narušené vrstvy, lze podmíněně rozdělit do dvou skupin: metody, kterými lze přímo pozorovat makro- a mikrostrukturální změny v povrchové vrstvě; metody, kterými se změna fyzikálních a mechanických popř chemické vlastnosti materiálu, protože povrchová vrstva je odstraněna v důsledku obrábění. Metody 1. a 2. skupiny se vyznačují různou složitostí experimentálního designu, ale každá z nich umožňuje sekvenční studium jednotlivých vrstev, které jsou od povrchu stále vzdálenější. Odstranění vrstvy po vrstvě poškozené vrstvy se provádí leštěním nebo chemickým leptáním.
1. U metody založené na změně rychlosti leptání povrchu v závislosti na stupni jeho destrukce je nejvyšší rychlost pozorována při leptání vnější reliéfní vrstvy. Jak se poškozená vrstva odstraňuje, rychlost leptání klesá a blíží se rychlosti leptání monokrystalu. Tloušťka vrstvy, která má být odstraněna, dokud není dosaženo konstantní rychlosti leptání, se bere jako hloubka poškozené vrstvy. Výsledky však závisí na řadě faktorů: typu leptadla, teplotě, rychlosti pohybu v objemu leptadla, osvětlení povrchu atd.
2. Při metodě exoelektronové emise vzniká tok elektronů v zakázaném pásmu krystalu z lokálních energetických hladin odpovídajících strukturálním defektům. Registrace exoelektronů může být provedena ve vzduchu pomocí Geiger-Mullerova čítače nebo ve vakuu pomocí násobičů sekundárních elektronů. Závislost exoemise na hloubce poškozené vrstvy je nejzřetelněji vyjádřena v rozmezí 0,3-6,0 mikronů.
3. Rentgenová metoda anomálního přenosu rentgenového záření (APRL) spočívá v tom, že dokonalý krystal v poloze Braggova odrazu propouští rentgenové záření, téměř je nepohlcuje, zatímco v neodrážející poloze je silně pohlcuje. Proto skutečné krystaly s nedokonalostmi krystalová mřížka způsobit pokles APRL. Podobně je APRL ovlivňována poruchami krystalové mřížky v důsledku mechanického zpracování. Efekt APRL lze zaznamenat měřením
295
snížením integrální intenzity nebo fotograficky (pořízením topogramů).
V práci je uvedena metoda stanovení hloubky poškozené vrstvy poloviční šířkou křivky kývání. Jak známo, poloviční šířka kývavé křivky závisí na intragranulární struktuře krystalu – velikosti mozaikových bloků a jejich špatné orientaci. Mechanická úprava vede k narušení monokrystalické struktury, zejména k intenzivnímu drcení krystalu na bloky a jejich dezorientaci. Vzhled chybně orientovaných bloků vede k rozšíření křivky kolébání odrazu ftfeZ ve srovnání s křivkou u krystalu bez takového poškození. Mezi velikostí poškozené vrstvy a poloviční šířkou kývavé křivky existuje lineární vztah.
4. Při metodě Twymanova efektu se oboustranně stejně opracovaný plech na jedné straně vyleští a změří se průhyb. Hloubka poškozené vrstvy je určena z křivky charakterizující závislost šipky průhybu na tloušťce vrstvy odebrané z druhé strany desky.
5. U metody založené na závislosti mikrotvrdosti na hloubce zatížení indentoru se měření provádí na zařízení PMT-3. S postupným odstraňováním poškozené vrstvy se hodnoty mikrotvrdosti zvyšují a dosahují konstantní hodnoty nezávisle na zatížení indentoru.
Fyzikální základy destrukce pevných látek v plynových tryskách
dynamický modul pružnosti E l těles krystalové struktury se málo liší od statického E c, zatímco u organických těles s vysokomolekulární strukturou je vliv rychlosti deformace patrný v mezích pružnosti;
s nárůstem rychlosti deformace roste mez kluzu σ t a nárůst je významnější u médií s výraznou oblastí kluzu;
konečná pevnost σ in také závisí na rychlosti deformace, která se zvyšuje s jejím růstem, a lom s vysokou rychlostí deformace způsobuje méně trvalé deformace než destrukce s nízkou rychlostí deformace, přičemž všechny ostatní věci jsou stejné;
tvrdnutí média klesá s rostoucí rychlostí deformace. To ukazuje na výraznou změnu v diagramu σ i - ε i (obr. 1.17) při dynamickém zatížení. Kvantitativní změnu σ i v závislosti na ε i popisuje vztah:
Deformovatelné modely pevné látky
Rychlý rozvoj technologií spojených s používáním vysoce aktivních povrchových struktur zpracovávaných materiálů vyžaduje podrobné informace o struktuře povrchových vrstev a způsobech jejich změny při přípravě materiálů. ... Je vhodné analyzovat defektní připovrchové vrstvy vzniklé v důsledku mechanického zpracování materiálů. Je známo, že u každého konkrétního materiálu s určitými deformačními vlastnostmi jsou znaky tvorby poškozené vrstvy určeny teplotním režimem na rozhraní mezi brusivem a zpracovávaným materiálem, tj. intenzitou uvolňování tepla a povahou odvodu tepla. Jinými slovy, teplotní režim závisí na velikosti a tvaru částic brusiva, na poměru a hodnotě tvrdosti a tepelné vodivosti brusiva a zpracovávaného materiálu za stejných nebo podobných podmínek dynamického zpracování. Takže v případě leštění diamantovými pastami, tedy tvrdými brusivy s ostrými hranami, jejichž tepelná vodivost je vyšší než u křemíku, je uvolňování tepla na rozhraní mezi brusivem i a opracovávaným materiálem malé (provádí se odvod závlahového tepla přes abrazivo). V důsledku interakce brusiva s povrchem opracovávaného materiálu převládá řezný efekt vedoucí ke křehkému lomu po povrchu. V tomto případě v procesu tvorby poškozené vrstvy dostává hlavní vývoj první, silně zničená podvrstva i a velikost poškozené vrstvy je určena hloubkou pronikání trhlin. V procesu chemicko-mechanického leštění suspenzí oxidu zirkoničitého nebo oxidu křemičitého (kulaté brusné částice, jejichž tvrdost a tepelná vodivost je srovnatelná nebo menší než u křemíku) se uvolňuje značné množství tepla s nízkým odvodem tepla brusivo. Dochází k výraznému zahřívání povrchu zpracovávaného materiálu (až na 250 ° С, lokálně může být i mnohem vyšší), což přispívá k procesu plastické deformace až k vytvoření dislokačních sítí. V tomto případě se vyvíjí druhá podvrstva narušené vrstvy. Poškozená vrstva vytvořená v důsledku mechanického zpracování má tedy složitou strukturu. I V metodě transmisní elektronové mikroskopie byla studována struktura připovrchových vrstev křemíku, která se nejčastěji používá v technologických procesech. Studium struktury bylo provedeno v kombinaci s vrstveným chemickým leptáním povrchových vrstev v roztoku směsi kyseliny fluorovodíkové a dusičné (1:6) a prohlížením odpovídajících vrstev pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM). . Tloušťka studovaných desek je 400–200 µm. Celková hloubka studované struktury byla posunuta na 250 µm od povrchu. Volba takové mezní hloubky je odůvodněna možným vlivem povrchové úpravy na objem desky a také stanovením hranic takového vlivu. Identifikace vad a prokázání jejich vzniku v důsledku obrábění bylo provedeno změnou celkové tloušťky obráběných plechů. Na základě elektronových mikroskopických studií bylo vytvořeno schéma struktury poškozené vrstvy, která je in V poslední době nejpřijatelnější. Podle tohoto modelu se poškozená vrstva skládá z reliéfu, polykrystalických vrstev, zóny trhlin a dislokací a zóny elasticky deformované. Největší destrukce krystalové struktury je pozorována v prvních dvou zónách, jejichž velikost je úměrná velikosti brusného zrna. Při obrábění se tak na povrchu objeví reliéfní vrstva s polykrystalickou strukturou, jejíž tloušťka je 0,3-0,5 hodnot mikrodrsnosti. Přímo pod reliéfní, polykrystalickou vrstvou jsou trhliny s dislokacemi, které jsou hlavními vadami mechanického abrazivního zpracování a mají hlavní podíl na celkové hloubce porušení; tato druhá vrstva proniká 3-5krát hlouběji než první a vyznačuje se mozaikovou krystalografickou strukturou. Hustota a velikost trhlin klesá s hloubkou, mezi trhlinami jsou pozorovány dislokace a dislokační sítě. nike air tn air V přechodové oblasti mezi oblastmi plastické deformace a čistě elastických napětí se pravděpodobně nachází kvazistatická oblast, ve které existuje napěťové pole v důsledku kombinací dislokací a vložených defektů nebo jiných mikrodefektů. Dislokace a elasticky deformované zóny byly málo prozkoumány, proto neexistují žádné přesné údaje o celkové hloubce narušené vrstvy ani o procesech probíhajících v těchto zónách. nike air max flyknit ultra 2.0 Lze usuzovat, že akumulace dislokací jsou charakteristické pro poslední dvě zóny poškozené vrstvy najednou a mohou ... bez ohledu na její chemickou povahu (organickou nebo anorganickou) jde o komplexní kvantově-mechanickou systém, jehož úplný popis zatím není k dispozici. V tomto ohledu jsou uvažovány přibližné modely a omezení, která určují typ modelu pro konkrétní uvažovaný problém, se obvykle odkazují na sekundární procesy, které významně nemění vlastnosti pevných látek. Chemické, optické, elektrofyzikální, mechanické vlastnosti látky závisí na její elektronické konfiguraci. Nositeli těchto vlastností jsou valenční elektrony Absorpce a emise záření jsou způsobeny přechody valenčních elektronů z jednoho energetického stavu do druhého. ??? (viz také Gordon) Tvrdost látky - vlastnost, která určuje (?) schopnost destrukce - je způsobena odolností elektronových mraků vůči stlačení, které je v pevné látce doprovázeno nárůstem elektronů. Fyzikálním základem teorie struktury hmoty je kvantová mechanika, která v zásadě umožňuje vypočítat všechny fyzikální konstanty charakterizující vlastnosti hmoty pouze ze čtyř základních veličin: náboje e a hmotnosti elektronu m, Planckova konstantní h a jaderná hmotnost. Síly kvantově mechanické interakce mezi jádry a elektrony - meziatomové chemické vazby - drží meziatomové chemické vazby drží atomy v určitém pořadí, které určuje strukturu látky. Strukturně mají pevné látky krystalickou nebo amorfní strukturu. Krystalická, organická nebo anorganická pevná látka je sbírka mnoha náhodně umístěných a vzájemně propojených krystalů. Přírodní krystaly, ze kterých se tvoří pevné látky, v první aproximaci odpovídají ideálnímu krystalu, jehož struktura se vyznačuje periodicky se opakujícím uspořádáním atomů v prostoru. Atomy uspořádané určitým způsobem v krystalu tvoří jeho krystalovou mřížku. Nejjednodušší krystalová mřížka je krychlová. Tendence atomů obsazovat místa nejblíže jiným atomům vede ke vzniku mřížek různých typů: jednoduché kubické; kubický tělo-centrovaný; krychlový obličej-centrovaný; šestiúhelníkový uzavřený. Odchylka struktury od ideálu, která je přítomna v reálném krystalu, určuje rozdíl ve fyzikálních vlastnostech skutečných a ideálních látek. Každému odpovídá určitá krystalová struktura, která určuje jeho vlastnosti, mění se se změnami vnějších podmínek a mění jeho vlastnosti. Schopnost látky existovat v některých krystalických formách se nazývá polymorfismus a různé krystalické formy se nazývají polymorfní (alotropní) modifikace. V tomto případě se alotropní forma odpovídající nejnižší teplotě a tlaku, při kterých existuje stabilní stav hmoty, značí α, následující stavy, při vyšších teplotách a tlacích - β, γ atd. Přechod látky z jedné forma k jinému se obvykle nazývá fáze ... Pořadí uspořádání atomů v krystalu určuje jeho vnější tvar. Dokonalý krystal se nazývá zcela symetrická struktura s atomy umístěnými přesně v místech mřížky. V případě jakýchkoliv nepravidelností v uspořádání atomů je krystal považován za nedokonalý. Charakter a míra porušení správnosti (dokonalosti) krystalické struktury do značné míry určují vlastnosti látky. Snaha udělit určité látce určité vlastnosti proto vyžaduje studium možností změny krystalické struktury pevných látek nebo jejich amorfizace v požadovaném směru za účelem získání požadovaných fyzikálních a mechanických vlastností. Amorfní stav pevných látek je charakterizován izotropií vlastností a nepřítomností bodu tání. Se stoupající teplotou amorfní látka měkne a postupně přechází do kapalného stavu. Tyto vlastnosti jsou způsobeny nepřítomností přísné periodicity vlastní krystalům v uspořádání atomů, iontů, molekul a jejich skupin v látce v amorfním stavu. Amorfní stav vzniká rychlým ochlazením taveniny. Například tavením krystalického křemene a následným rychlým ochlazením taveniny se získá amorfní křemičité sklo.
1.2. FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI DEFORMOVATELNÝCH PEVNÝCH LÁTEK
Model skutečného tuhého tělesa může být reprezentován spojitým prostředím s určitými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi, uzavřeným v oblasti D objemu V o ploše S. Pohyb částic tělesa vlivem vnějších sil, teploty a dalších faktorů je do značné míry určováno fyzickým a mechanickým chováním prostředí těla. Fyzikální chování prostředí je charakterizováno stavovou rovnicí σ = σ (ε, έ, Τ), (1.17), která stanovuje vztah mezi průměrným napětím σ (tlak p) a průměrnou deformací ε (hustota ρ) v závislosti na teplotě T, průměrné deformační rychlosti έ a dalších parametrech. Sestavení stavové rovnice do značné míry závisí na povaze objemové deformace média, s čímž souvisí jedna z jeho základních vlastností - stlačitelnost. Stlačitelnost je chápána jako schopnost média měnit svou hustotu v závislosti na efektivním tlaku ρ = ρ (p). (1-18) Složitost závislosti (1.18) je primárně určena vnějším tlakem působícím na médium. Tlak p bude nízký, pokud platí vztah p = -3Kε, kde K. Adidas Zx Flux Pas Cher Adidas Zx pas cher je modul objemové komprese; průměr, pokud odpovídá oblasti fázových a polymorfních přechodů; vysoká, pokud dojde k elektronickým přechodům; supervysoké, dojde-li k destrukci elektronových obalů a ztrátě jednotlivých vlastností atomy s následnou přeměnou prostředí na elektronový plyn. Stlačitelnost může být statická, pokud je závislost (1.18) získána za podmínek statického zatížení, a dynamická, pokud je závislost získána při dynamickém zatížení ve formě rázové adiabaty (obrázek 1.14) nebo v nějaké jiné formě. Pro problémy dynamiky lomu tělesa v podmínkách plynodynamické disperze je největší zájem o dynamickou stlačitelnost. Analýza experimentálních dat o dynamické stlačitelnosti kovů, kterou provedl LP Orlenko [citováno z: V.N. Ionov, V.V. Selivanov. Dynamika lomu deformovatelného tělesa. adidas superstar homme moins cher - M .: Mashinostroenie, 1987 .-- 272 str. ], umožnilo stanovit explicitní formu závislosti (1.18) Р = А (ρ / ρ 0) n! B. Pro širší třídu materiálů p = - 
kde A, B, n, C 0, λ - materiálové konstanty; ε = ρ 0 / ρ- 1. Pro řešení problémů deformace a lomu těles je zapotřebí úplnějších informací o chování média při zatížení, proto je nutné mít stavovou rovnici (1.17), která stanoví vztah mezi invarianty - intenzita napětí σ i jako hlavní charakteristika smykových napětí a intenzita deformací ε i jako hlavní charakteristika smykových deformací v závislosti na teplotě T, rychlosti deformace έ i a dalších parametrech ... Pod stat. zatížení, pevná teplota a další parametry, stavová rovnice... (viz str. 34) Při dynamickém zatížení tělesa, jak ukázaly výsledky četných studií, je chování média jiné než v případě statického první: změna rychlosti deformace vede k významným změnám jeho mechanických vlastností. Bylo rozhodnuto, že:
σ t = σ t 0 s.36 Ion .. kde σ t 0 je mez kluzu při rychlosti deformace έ 0; K a n jsou konstanty. Experimentálně bylo zjištěno, že pro mnoho médií existuje nižší práh citlivosti na rychlost deformace:
při různých rychlostech deformace nižších než je kritická hodnota je závislost σ (ε) stejná. Citlivost média při konstantní rychlosti deformace je charakterizována koeficientem dynamické citlivosti λ = (dσ / d In ε) ε, T Pe Výsledky testování kovů při rychlostech deformace nad spodním prahem dynamické citlivosti jsou prezentovány vztah σ i εiT = A + B log έ i, kde A a B - konstanty závislé na ε i a T. Pro ostatní média je typický nárůst hodnoty λ s rostoucí rychlostí deformace.
Experimentální studie mechanického chování prostředí při proměnné rychlosti deformace umožnily navrhnout závislost (c. Σ * = А [∫ (h (ε) / έ 0) q dε] n, která platí pro libovolnou změnu v hodnotách rychlosti reformace έ 0 při ε 0. Pro libovolnou historii zatížení je závislost (str. 38 Ionov) ... t σ = σ (ε (р)) - ∫ t 0 K (t-τ) navrhuje se σ (τ) dτ, kde σ (ε (p)) je mezní dynamická závislost při έ → ∞; ε (p) = ε - σ / E je plastická deformace; K (t) je jádro při zpracování experimentální data získaná ve formě Abelova jádra. „V důsledku studia mechanického chování média při dynamickém zatěžování je stanoven tvar rovnice (1.31 s. 37) v závislosti na vlastnostech média, teplotě a deformaci. Popsané vlastnosti elastoplastického média jsou skleronomické (časově nezávislé), ale médium má také rheonomické (časově závislé) vlastnosti, které jsou charakteristické pro relaxaci a následný efekt. Proces spontánní mysli Pokles intenzity napětí σ i v čase t při konstantní intenzitě deformace ε i se nazývá relaxace (obr. 1). 19). Pro matematický popis relaxace navrhl Maxwell závislost dσ i / dt = Edε i dt –σ i / τ, kde τ je konstanta, která závisí na teplotě T a nazývá se relaxační čas. Pro ε i = C máme (str. 38 Ion) = cr g (M) exp (~ t / t). …………………………………………, které lze získat z následujících úvah. Při nízkých teplotách T -<\(a cn h/(ak) свободная энергии в соответствии с (1.4) F = U 0 + 77(9/7-)-Воспользовавшись термодинамическим равенством f~t(-^-\ — Г д (F }] 1 \ дТ) v ~ [ 5(1/7) \ Т /V получим дР, _ J_ д I F \ _ U D дв -I ~ 6 д(\1Т) \ Т) 9 ‘ где U D - внутренняя энергия в дебаевском приближени i, обусловленная колебаниями атомов. Учитывая, что -р = - (dFldV)r, запишем уравнение состояния калорического типа dt/O . р Up rar /i 1Q4 Р - -^г t i -у~, Kf. U- iy / полученное Грюнайзеном. На ударной адиабате давление ‘ можно представить в виде двух слагаемых: упругого /? у и тепле иого р т давлений, причем, как следует из термодинамического равенства р TdS = dE + pdV, ~»~§ъ при Т — О К имеем k |^^>> / V- di "/ dy \ pr ^ -TUn / V. ^ U% & '(1-20) ^ - ^ W & Jak vyplývá z (1.20), Gruneisenův parametr Γ, charakterizovaný poměrem tepelné energie mřížky k tepelné energii jr ^ "^^ / ^^ \ Obr. nike air max 90 1.14. Poloha rázového adiabatu () n V V V vzhledem ke studené stlačitelné křivce (2)
Fyzikální model deformace a destrukce těles způsobených vnějšími silami
Poškození nahromaděné při komplexním zatížení
Zatěžování konstantním napětím v čase, způsobující dotvarování, cyklické zatěžování s konstantní amplitudou napětí nebo deformace, způsobující únavu nebo zatěžování s konstantní rychlostí změny napětí nebo deformace jsou jednoduchá zatížení. Mezitím specifičnost zpracování materiálu plynovými tryskami nastoluje problém chování materiálu při dynamickém zatížení v případech, kdy se zatížení mění s časem (například při tečení, kdy se dané napětí mění s časem; při únavě, kdy se amplituda cyklické napětí se mění s časem), tj. problém akumulace poškození při komplexním zatížení. Zdá se však, že teorie, která tento proces přesně popisuje, v současné době neexistuje. Dříve bylo Minerovo pravidlo formulováno ve vztahu k únavě. Jeho podstata je následující. Označíme-li N i počet cyklů při amplitudě napětí σ i a N fi - trvanlivost při vystavení pouze napětí s amplitudou σ i, pak při zatížení s proměnnou amplitudou napětí se podmínkou destrukce stává vztah (8.103) Miner a většina ostatních výzkumníků interpretuje výraz (8.103). (Ecobori str. 214). Ke zničení dochází, když se celkový součet dílčích součtů různých typů absorbovaných energií dopadajících na každý cyklus rovná nějaké konstantní hodnotě. Navíc téměř všechna četná dosud navržená pravidla popisující kumulaci škod zahrnují tento druh zobrazení. Je třeba poznamenat, že někteří badatelé považují Minerovo pravidlo ve formě (8.103) za jednoduchý empirický vzorec, zatímco jiní - za vyjádření výše uvedené energetické hypotézy. Než přistoupíme k následné prezentaci, je zřejmě nutné uvést příklad univerzální reprezentace implikované výrazem (8.103). Totiž: výraz typu (8.103) je výraz pro dobu před vznikem diskrétního jevu za podmínek předchozího působení různým zatížením (tekutost, únavové porušení a porušení dotvarování, porušení s únavou kloubu a dotvarování (Ecobori). , str. 216).
Disperze částic jako faktor fyzikálních a chemických vlastností materiálu
Kritická analýza publikovaných dat ukazuje, že na rozdíl od tvrzení řady autorů, kteří údajně pozorovali dramatické změny základních fyzikálních vlastností u relativně velkých částic o průměru (D) větším než 100 A, ve skutečnosti tyto vlastnosti prakticky nemají. se neliší od těch pro masivní tělo. Objevené "efekty" se zpravidla vysvětlují vlivem oxidové skořápky částic a jejich vzájemnou interakcí as prostředím. Povaha silných změn vlastností částic s D< 100 А, недостаточно ясна, поскольку, согласно материалам первой части этой книги, основные характеристики массивного тела почти полностью сформированы уже в агрегатах, содержащих менее 1000 атомов (D ≤ 10 Ǻ). Предполагается, что причиной таких изменений может быть изомерная перестройка структуры кластеров, составляющих частицы. Предлагаемый критический обзор физических свойств малых частиц имеет целью, во-первых выявить, где возможно, размерную зависимость этих свойств, и, во-вторых, установить роль структурных единиц - кластеров в формировании наблюдаемых явлений. Большинство исследований вы полнено на аэрозольных частицах, полученных методом так называемого («газового испарения») «газодинамического диспергирования». (Петров Ю. И. Физика малых частиц. – М.: Наука, 1982.) с.63 Краткая характеристика метода газодинамического диспергирования. Петров с.63 + Структура и прочность материалов при лазерных воздействиях / М. С. Бахарев, Л. И. Мирин, С. А. Шестериков и др. – М.: Из-во Моск. ун-та. nike pour homme pas cher 1988. –224 с. Р а з м о л доломита. 1 ! Сырьем для помола служил 90 % кристаллический доломит, который подвергался размолу под давлением помольного газа II атм при исходном | размере крупинок материала в 6Э мкм. Запасы энергии кристаллической j структуры продуктов размола увеличиваются в процессе помола как в | воздушной среде, так и в среде CO 2 . Это видно на экзотермическом максимуме при температуре около 200 °С для серии кривых снятых ДГА показанных на рис.б. Подобное, но в процентном отношении меньшее накопление энергии, по лучил Kkac S. в процессе размола доломита на вибрационных мельницах. Помол, производимый С0 2 является более производительным,чем воздушный помол, так как 98 % исходного материала размалывается до средней величины частиц в 1-2 мкм. Общее кристаллическое состояние доломита не изменяется,хотя в результате сутце ствуюцих примесей некоторый процент кальцита становится аморфным. ! Размол известняка. ! Производился дальнейший размол в струйных мельницах при давлении помольного газа I атм, материала, предварительного размельченного до размера 200 мкм. nike roshe run homme bleu marine Помол, производимый воздухом, оказался результативнее. 98 % материала размалывается до размера частиц менее чем 2 мкм, но зато уменьшается до 60 % содержание карбоната в продукте помола. Уменьшение содержания СО? при помоле в среде помольного газа СО, носит затухаюций характерно при этом ухудшается размалывающая способность. На основании проведенных рентгеновских исследований было обнаружено, что 50 % кальцита становится аморфным в процессе помола газом СОг), а при размоле воздухом приобретает аморфное состояние всего несколько процентов.
Pro získání vysoce kvalitních zařízení a integrovaných obvodů jsou vyžadovány jednotné polovodičové destičky s povrchem bez defektů a kontaminace. Povrchové vrstvy desek by neměly vykazovat poruchy krystalické struktury. Na geometrické vlastnosti desek, zejména na jejich rovinnost, jsou kladeny velmi přísné požadavky. Rovinnost povrchu má rozhodující význam při vytváření struktur zařízení metodami optické litografie. Důležité jsou také geometrické parametry desky jako průhyb, nerovnoběžnost stran a tolerance tloušťky. Polovodičové materiály, které jsou velmi tvrdé a křehké, nelze obrábět pomocí většiny konvenčních metod, jako je soustružení, frézování, vrtání, děrování atd. nebo volným brusivem.
Pro zajištění požadovaných parametrů byly vyvinuty základní technologické operace pro výrobu plechů. Mezi základní operace patří předběžná příprava monokrystalu, jeho dělení na wafery, broušení a leštění waferu, srážení hran, chemické leptání waferů, getrování nepracovní strany waferu, kontrola geometrie a povrchu waferů, popř. balení do kontejnerů.
Předběžná příprava ingotu spočívá ve stanovení krystalografické orientace ingotu, kalibraci jeho vnějšího průměru na danou velikost, odkrvení poškozené vrstvy, zhotovení základních a přídavných řezů, přípravě koncových ploch s danou krystalografickou orientací. Poté se ingot rozdělí na desky o určité tloušťce. Účelem následného broušení je vyrovnat povrch řezaných desek, omezit šíření jejich tlouštěk a vytvořit jednotný povrch. Z ostrých hran desek se odstraní zkosení, aby se odstranily třísky vzniklé při řezání a broušení. Ostré hrany desek jsou navíc koncentrátory napětí a potenciální zdroje strukturálních defektů, které mohou vzniknout při přemístění desek a především při tepelných úpravách (oxidace, difúze, epitaxe). Poškozené povrchové vrstvy se odstraňují chemickým leptáním, po kterém se obě strany desek vyleští nebo strana, která je určena pro výrobu konstrukcí zařízení. Po vyleštění se desky očistí od kontaminace, zkontrolují a zabalí.
Při výrobě zařízení metodami nejběžnější planární technologie a jejích odrůd se používá pouze jedna, tzv. pracovní strana desky. S ohledem na značnou pracnost a vysokou cenu operací při přípravě kvalitních oplatek s bezvadným povrchem, některé možnosti výroby oplatek počítají s asymetrickým, tedy nestejným zpracováním jejich stran. Na nepracovní straně desky je ponechána strukturně deformovaná vrstva o tloušťce 5-10 mikronů, která má vlastnosti getru, to znamená schopnost absorbovat páry a plyny z těla polovodičového zařízení. po utěsnění díky velmi vyvinutému povrchu. Dislokační struktura vrstvy přivrácené k pracovní ploše waferu má schopnost přitahovat a zadržovat strukturální defekty z objemu polovodičového krystalu, což výrazně zvyšuje spolehlivost a zlepšuje elektrické parametry zařízení. Asymetrické zpracování stran desek však vytváří riziko prohnutí. Hloubka porušení na nepracovní straně by proto měla být přísně kontrolována.
Použití waferů standardizovaných velikostí při výrobě polovodičů umožňuje sjednotit zařízení a nástroje ve všech operacích, od jejich opracování až po kontrolu parametrů hotových konstrukcí. V domácím i zahraničním průmyslu se uplatnily desky o průměru 40, 60, 76, 100, 125, 150 a 200 mm. Pro získání desky daného průměru se vyrostlý ingot monokrystalového vodiče kalibruje.
Orientace nebo hledání dané krystalografické roviny monokrystalu a určení polohy této roviny vzhledem ke konci ingotu se provádí pomocí speciálního zařízení optickými nebo rentgenovými metodami. Optická metoda orientace monokrystalů je založena na vlastnosti leptaných povrchů odrážet světelné paprsky v přesně definovaném směru. V tomto případě se odrazná rovina vždy shoduje s krystalografickými rovinami typu (111). Odchylka konce ingotu od krystalografické roviny (111) vede k odchylce odraženého paprsku na matném stínítku, která je charakterizována úhlem dezorientace konce od roviny (111). Odražený paprsek vytváří na stínítku světelné obrazce, jejichž tvar je dán konfigurací jamek vyleptaných na konci ingotu selektivními leptadly. Typická světlá postava pro směrově pěstovaný slitek je třílaločná hvězda a čtyřlaločná hvězda pro směrově vyrostlou tyč.
Kalibrace se provádí metodou vnějšího kruhového broušení diamantovými kotouči na kovové vazbě (obr. 1.1). Přitom se používají jak univerzální brusky na válcové plochy, tak i specializované stroje, které umožňují kalibraci s nízkými radiálními řeznými silami. Pokud při kalibraci křemíkového ingotu na univerzální válcové brusce dosáhne hloubka poškozené vrstvy 150-250 mikronů, pak použití specializovaných strojů zajišťuje snížení hloubky poškozené vrstvy na 50-80 mikronů. Kalibrace se nejčastěji provádí v několika průchodech. Nejprve se pro první hrubovací průchody odstraní hlavní přídavek diamantovými kotouči o zrnitosti 160-250 mikronů, poté se provede dokončování diamantovými kotouči se zrnitostí 40-63 mikronů.
Obrázek 1.1 - Schéma kalibrace ingotu
Po zkalibrování válcové plochy se na ingotu zhotoví základní a přídavné (označovací) sekce. Základní řez je vyroben pro orientaci a umístění desek při fotolitografických operacích. Další plátky jsou určeny k označení krystalografické orientace plátků a typu vodivosti polovodičových materiálů. Šířky základny a přídavné řezy jsou regulovány a závisí na průměru ingotu. Základní a přídavné řezy se provádějí broušením na rovinných bruskách s diamantovými miskovými kotouči podle GOST 16172-80 nebo s kotouči s přímým profilem podle GOST 16167-80. Velikost zrna diamantového prášku v kruzích se volí v rozmezí 40 / 28-63 / 50 mikronů. Jeden nebo více ingotů je upevněno ve speciálním zařízení, orientujícím požadovanou krystalografickou rovinu rovnoběžně s povrchem stolu stroje. Do zóny zpracování se přivádí řezná kapalina (např. voda).
Řezy lze také vyrábět na strojích s plochou vodou s použitím brusných suspenzí na bázi prášků karbidu křemíku nebo karbidu boru o velikosti zrna 20-40 mikronů. Volné abrazivní broušení snižuje hloubku poškozené vrstvy, ale zároveň se snižuje rychlost zpracování. Proto je v průmyslu nejrozšířenější broušení válcových ploch a výbrusů diamantovými kotouči.
Po broušení je ingot vyleptán v leštící směsi kyseliny dusičné, fluorovodíkové a octové, čímž se odstraní poškozená vrstva. Obvykle se leptá vrstva o tloušťce 0,2-1,0 mm. Po kalibraci a leptání je tolerance průměru ingotu 0,5 mm. Například ingot s nominálním (cílovým) průměrem 60 mm může mít skutečný průměr 59,5-60,5 mm.
Průmyslová výroba polovodičových monokrystalů je růst ingotů blízkých válcovému tvaru, které je nutné rozdělit na polotovary-wafery. Z četných metod dělení ingotů na desky (řezání diamantovými kotouči s vnitřním nebo vnějším ostřím, elektrochemické, laserový paprsek, chemické leptání, sada čepelí nebo drátu, nekonečná páska atd.) řezání diamantovými kotouči s vnitřní ostří je v současnosti nejpoužívanější.(AKVR), sada pláten a nekonečného drátu.
AKVP zajišťuje separaci ingotů dostatečně velkých průměrů (až 200 mm) s vysokou produktivitou, přesností a nízkými ztrátami drahých polovodičových materiálů. Kruh AKVR je kovové prstencové těleso o tloušťce 0,05-0,2 mm, na jehož vnitřním okraji jsou upevněna diamantová zrna, která provádějí řezání. Tělo je vyrobeno z vysoce kvalitních korozivzdorných chromniklových ocelí s vytvrzovacími legujícími přísadami. V domácím průmyslu se pro pouzdra používá ocel třídy 12X18H10T. Velikost diamantových zrn upevněných na vnitřní hraně se volí v závislosti na fyzikálních a mechanických vlastnostech řezaného polovodičového materiálu (tvrdost, křehkost, schopnost adheze, tedy adheze k břitu). Zpravidla je pro řezání křemíku vhodné používat diamantová zrna s hlavní frakcí 40-60 mikronů. Zrna musí být dostatečně pevná a mít tvar podobný tvaru běžných krystalů. Germanium a relativně měkké polovodičové sloučeniny typu А 3 В 5 (arsenid gallia, arsenid india, antimonid india, fosfid galia aj.) je vhodné řezat diamanty, jejichž zrnitost hlavní frakce je 28-40 mikronů. Pevnostní požadavky na tato zrna nejsou tak vysoké jako při řezání křemíku. Monokrystaly safíru, korundu, křemene, většiny granátů jsou odděleny vysoce pevnými krystalickými diamanty, jejichž zrnitost hlavní frakce je 80-125 mikronů.
Předpokladem kvalitního rozdělení ingotu na desky je správná montáž a upevnění kruhu AKBP. Vysoká pevnost materiálu těla kola a jeho schopnost výrazného roztažení umožňuje natáhnout kolo na buben s dostatečnou tuhostí. Tvrdost kotouče přímo ovlivňuje přesnost a kvalitu povrchu břitových destiček, životnost kotouče, tedy jeho životnost a zářez. Nedostatečná tuhost vede k defektům v geometrii plátů (nerovnost, průhyb, šíření v tloušťce) a zvětšení šířky spáry a nadměrná tuhost vede k rychlému selhání kola v důsledku prasknutí karoserie.
Metoda řezání monokrystalů na destičky kovovým kotoučem s vnitřním diamantovým břitem (obrázek 1.2) dnes prakticky nahradila všechny dříve používané způsoby řezání: kotouče s vnějším diamantovým břitem, břity a drát pomocí brusné suspenze. Tato metoda je nejrozšířenější, protože poskytuje vyšší produktivitu při menší šířce řezu, v důsledku čehož se ztráty polovodičového materiálu snižují téměř o 60 % ve srovnání s řezáním s externím břitovým kotoučem.
Řezným nástrojem stroje je tenký (0,1-0,15 mm silný) kovový kroužek, na okraji 3 otvorů jsou nanesena diamantová zrna o velikosti 40-60 mikronů. Kruh 2 je natažen a upevněn na bubnu 1, který je uveden do rotace kolem své osy. Ingot 4 je vložen do vnitřního otvoru kruhu AKVR ve vzdálenosti rovné součtu zadané tloušťky desky a šířky zářezu. Poté se ingot přesouvá přímočaře vzhledem k rotující kružnici, v důsledku čehož je deska odříznuta.
Odříznutá deska 6 může spadnout do sběrné misky 7 nebo může být držena po úplném řezání ingotu na trnu 5 lepicím tmelem. Po proříznutí se ingot stáhne do původní polohy a kruh opustí vytvořenou štěrbinu. Poté se ingot opět přesune na předem stanovený krok do vnitřního otvoru kruhu a cyklus řezání desky se opakuje.
Nástroj je upevněn šrouby na konci vřetena otáčejícího se frekvencí 3-5 tisíc otáček za minutu k bubnu (obr. 1.3) pomocí kroužků s kulovým výstupkem na jednom a odpovídající dutinou na druhém, což zajišťuje potřebné přednačtení disku. Konečné napnutí kotouče je zajištěno při jeho instalaci na buben /. Stahovací šrouby 7 zmenšují vůli mezi osazením 2
buben 1 a upínání
Obrázek 1.2 - Schéma řezání s kotoučem Obrázek 1.3 - Buben pro upevnění
s vnitřním diamantovým kotoučem
prsteny 5 . Řezací kotouč 6 v tomto případě dosedá na nosný výstupek 4 bubnu a je roztažen v radiálním směru. Mezi upínací kroužky a objímku bubnu 3 jsou instalovány podložky , které omezují pohyb kroužků 5 a zabránit prasknutí disku v důsledku nadměrného napětí. Rovnoměrného napětí kotouče je dosaženo postupným postupným utahováním diametrálně umístěných šroubů 7. U některých modelů strojů, např. "Almaz-BM", je těsnost kotouče zajištěna čerpáním kapaliny (například glycerinu) do dutinu mezi upínacími kroužky.
Všechny typy konstrukčních uspořádání v současnosti vyráběných polovodičových řezacích strojů na ingoty lze rozdělit do tří skupin:
S vodorovným vřetenem a šoupátkem, které provádí jak diskrétní pohyb ingotu tloušťkou řezané desky, tak řezný posuv (obr. 1.4, a);
Se svislým vřetenem a podpěrou, která také provádí diskrétní pohyb ingotu na tloušťku řezané desky, a řezným posuvem (obr. 1.4, b);
S vodorovným vřetenem, které přivádí řezání jeho kýváním kolem určité osy, a podpěrou, která pouze diskrétně posouvá ingot na tloušťku řezané desky (obrázek 1.4, c).
Obráběcí stroje prvního typu, které zahrnují modely 2405, "Almaz-4", T5-21 a T5-23, se objevily v průmyslu dříve než ostatní a jsou nejrozšířenější. Při tomto uspořádání se horizontálně umístěné vřeteno otáčí v ložiskách o relativně malém průměru, což umožňuje relativně snadno zajistit požadovanou rychlost otáčení, přesnost a odolnost agregátu proti vibracím. Nevýhodou tohoto typu uspořádání stroje je poměrně intenzivní opotřebení kluzných vedení a v důsledku toho ztráta přesnosti.
Obrázek 1.4 - Schémata konstrukčního uspořádání strojů na řezání ingotů s diamantovými kotouči s vnitřním břitem:
1 - převod klínovým řemenem; 2 - hřídel vřetena; 3 - ložisko; 4 - buben;
5 - diamantový kotouč; 6 - ingot; 7 - držák; 8 - otočné rameno; 9 - osa
Pro zajištění požadovaných geometrických rozměrů řezaných polovodičových destiček, jejich rovinné rovnoběžnosti a dodržení zadaných rozměrů, jakož i pro zmenšení hloubky poškozené vrstvy, jsou destičky podrobeny broušení a leštění. Proces broušení je opracování desek na pevných lapovacích kotoučích - brusné kotouče (z litiny, skla, mosazi apod.) s abrazivními mikroprášky o zrnitosti 28 až 3 mikrony nebo diamantové brusné kotouče o zrnitosti 120 do 5 mikronů. Chyby ve tvaru desek (nerovnost, klínovitost atd.), vznikající při řezání ingotu, se opravují v procesu broušení. V důsledku broušení se získají desky správného geometrického tvaru s drsností povrchu. Na 0,32-0,4 mikronů.
Na obrázku 1.5 je klasifikace brusek Brusky na destičky a krystaly jsou složeny z následujících základních prvků. Na brusném kotouči, vyrobeném ze skla nebo litiny, jsou tři kruhové separátory - kazety s otvory (štěrbinami) pro vkládání polovodičových destiček. Brusná suspenze je během procesu broušení nepřetržitě přiváděna na kotouč. Při otáčení brusného kotouče se kazetové separátory otáčejí kolem své osy pomocí válečků působením síly vznikající z různých obvodových rychlostí po poloměru brusky. Desky vložené do štěrbin separátoru kazet provádějí při broušení složitý pohyb, který se skládá z rotace brusného kotouče, rotace separátoru kazet a rotace desek uvnitř sedla separátoru.
Obrázek 1.5 - Klasifikace brusek
Takový pohyb umožňuje odebírat vrstvu materiálu rovnoměrně z celé roviny desky s planparalelností a přesností dostatečnou pro polovodičová zařízení. Rozpětí tloušťky na desce je 0,005-0,008 mm a rozpětí v rovinné rovnoběžnosti je 0,003-0,004 mm. Broušení vodivého materiálu závisí na síle brusných zrn: např. při stejné velikosti zrna dávají hlubší rýhy brusné materiály s vyšší mikrotvrdostí. Proto v závislosti na vlastnostech opracovávaného materiálu, stupni čistoty povrchu a zamýšleném účelu je nutné zvolit brusivo odpovídající jemnosti. Téměř prvotní broušení krystalů polovodičového materiálu se provádí hrubě dispergovanými prášky karbidu bóru a následně se dovede na požadované rozměry a požadovanou čistotu povrchu prášky elektrokorundu nebo karbidu křemíku o zrnitosti M14, M10, Ml5 Při broušení by měla být mikrotvrdost použitého brusiva 2 - 3x vyšší než mikrotvrdost brusného materiálu. Tento požadavek splňuje oxid hlinitý, zelený karbid křemíku, karbid boru, diamant. Frekvence otáčení horních vřeten s brusnými kotouči je 2400 ot./min a brusných stolů s na nich upevněnými opracovatelnými deskami - 350 ot./min. Obvykle se jedna poloha používá pro předběžné broušení a druhá pro dokončování. Kolo je poháněno závažím vřetena. Obrázek 1.4 ukazuje schéma ponorného broušení.
1-3 - brusné kotouče; 4-6- opracované desky; 7- stůl
Obrázek 1.6 - Schéma ponorného broušení
Obrázek 1.7 ukazuje vzhled brusného kotouče s destičkami.
Pro leštění desek lze použít stejné stroje jako pro broušení. K tomu se vzorky vyrábějí na bruskách pomocí vnějších a vnitřních ocelových kroužků. 4 je přes ně přetažen semiš. V horní brusce a semišu jsou otvory pro přivádění brusné kaše do leštící zóny.
Leštění může být:
- mechanické, ke kterému dochází zejména mikrořezáním brusnými zrny, plastickou deformací a hlazením;
- chemicko-mechanické, při kterém k odstraňování materiálu z ošetřovaného povrchu dochází především mechanickým odstraňováním měkkých filmů vzniklých v důsledku chemických reakcí. Pro chemicko-mechanické leštění je potřeba o něco vyšší přítlačná síla obrobku k leštícímu kotouči než u mechanického leštění. Schéma poloautomatického zařízení pro jednostranné leštění polovodičových waferů je na obrázku 1.8. Stůl 4, na které je umístěna vyjímatelná leštící podložka 8, je poháněna frekvencí 87 ± 10 ot/min od elektromotoru 7 přes převod klínovým řemenem 6 a dvoustupňovou převodovkou 5.
Obrázek 1.7 - Vzhled brusný kotouč
Obrázek 1.8 - Schéma poloautomatického jednostranného leštění plechů.
Na horní části lože stroje jsou čtyři pneumatické válce, na tyčích 2 z nichž jsou přítlačné kotouče sklopné 3. Pneumatické válce podle potřeby zdvihají, spouštějí a přitlačují desky k leštícímu kotouči. Kloubové upínací kotouče s nalepenými destičkami jim umožňují těsně přiléhat (samovyrovnávat) na leštící podložku a otáčet se kolem své vlastní osy, což zajišťuje komplexní pohyb leštěných destiček. Stroj umožňuje opracování plechů o průměru až 100 mm a poskytuje drsnost opracovávaného povrchu podle 14. třídy.
Zkosení hran polovodičových destiček se provádí pro několik účelů. Za prvé k odstranění třísek na ostrých hranách desek, které vznikají při řezání a broušení. Za druhé, aby se zabránilo možné tvorbě třísek v procesu provádění operací přímo souvisejících s tvorbou struktur zařízení. Třísky, jak je známo, mohou sloužit jako zdroje strukturálních defektů v deskách při vysokoteplotním zpracování a mohou být příčinou selhání desek. Zatřetí, aby se zabránilo tvorbě zahušťujících vrstev procesních tekutin (fotorezistentů, laků) na okrajích desek, které po vytvrzení narušují rovinnost povrchu. Stejná ztluštění na okrajích desek vznikají při ukládání vrstev polovodičových materiálů a dielektrik na jejich povrchu.
Sražení hran se vytváří mechanicky (broušením a leštěním), chemickým nebo plazmochemickým leptáním. Plazmovo-chemické leptání zkosení je založeno na skutečnosti, že ostré hrany v plazmatu jsou stříkány vyšší rychlostí než jiné oblasti desek, a to díky skutečnosti, že intenzita elektrického pole na ostrých hranách je mnohem vyšší. Tímto způsobem můžete získat zkosení s poloměrem zakřivení ne větším než 50-100 mikronů. Chemické leptání poskytuje větší poloměr zkosení, nicméně chemické ani plazmochemické leptání neumožňuje výrobu zkosení různých profilů. Kromě toho je leptání špatně kontrolovaný a kontrolovaný proces, což omezuje jeho široké průmyslové využití. Ve výrobě se nejčastěji používá způsob tváření zkosení profilovým diamantovým kotoučem. Tímto způsobem lze vyrobit zkosení různých tvarů (obr. 1.9, a-c). V praxi se nejčastěji tvoří zkosení, jejichž tvar je na Obr. 1,9, a. Při zpracování je deska upevněna na vakuovém stole stroje a otáčí se kolem své osy. Frekvence otáčení desky je 10-20 ot./min., diamantový kotouč 4000-10000 ot./min. Diamantový kotouč je přitlačován k desce silou 0,4-0,7 N. Osa otáčení kotouče se pohybuje vzhledem k ose otáčení vakuového stolu tak, že zpracování polovodičových sloučenin je broušeno při tlaku 1,5-2,5 krát méně než u křemíku. V procesu broušení jsou desky periodicky podrobovány vizuální kontrole a kontrole tloušťky.
Obrázek 1.9 - Odrůdy zkosení
Po mechanickém opracování se krystalická mřížka na povrchu polovodičových destiček ničí, v materiálu se objevují trhliny a rizika a různé nečistoty. K odstranění poškozené povrchové vrstvy polovodičového materiálu se používá chemické leptání, ke kterému dochází při kontaktu substrátu s kapalným nebo plynným prostředím.
Proces chemického leptání je chemická reakce tekuté leptadlo s materiálem desky, aby se vytvořila rozpustná sloučenina, a poté ji odstraňte. V technologii výroby polovodičů se chemická úprava obvykle nazývá leptání a chemicko-dynamická úprava se nazývá leštění leptání. Chemické leptání polovodičových materiálů se provádí za účelem odstranění poškozené vrstvy. Vyznačuje se zvýšenou rychlostí leptání v místech narušení krystalové struktury. Při chemicko-dynamickém leptání se odstraňují tenčí vrstvy, protože jeho účelem je vytvořit na desce hladký povrch vysoké třídy čistoty. Složení leptadla je zvoleno tak, aby zcela potlačilo jeho schopnost selektivního leptání. Chemické procesy zpracování jsou vysoce závislé na teplotě, koncentraci a čistotě činidla. Při návrhu zařízení pro chemické zpracování se proto snaží stabilizovat hlavní parametry procesu a tím zaručit vysokou kvalitu leptání.
Materiály použité pro výrobu pracovních komor musí být odolné vůči použitým činidlům a použité automatizační zařízení musí být buď necitlivé (například pneumatické nebo hydroautomaty), nebo dobře chráněné před účinky výparů korozivních činidel (v případě pomocí elektroautomatiky).
Instalace pro chemické leptání desek typu PVHO-GK60-1 je na Obr. 1.10 a schéma zařízení pracovních orgánů je na Obr. 1.11.
Obrázek 1.10 – Instalace pro chemické leptání desek, typ PVKHO-GK60-1:
Obrázek 1.11 - Schéma pracovních orgánů instalace PVHO-GK60-1
Na pracovním stole v prachotěsné komoře jsou namontovány tři pracovní vany 1 -3. V lázni se křemíkové plátky zpracovávají ponořením do studených nebo horkých kyselin, případně organických rozpouštědel. Víko lázně je během zpracování hermeticky uzavřeno. Zpracování se provádí skupinovou metodou v kazetách po 40-60 deskách v závislosti na jejich velikosti. Z kazety s vanou 6 přenesen do vany 2 pro čištění deionizovanou vodou. Stupeň mytí je řízen zařízením podle rozdílu odporu deionizované vody na vstupu a výstupu z lázně. Poté ve vaně 3 talíře, 10 ks. zpracované štětci 4 a suší se v odstředivce 5.
Chemicko-dynamické neboli leštící leptání se provádí pomocí zařízení, jehož schéma je na obrázku 1.12. Jeho podstata spočívá v aktivním míchání leptadla přímo na povrchu opracovávaného plechu. To zajišťuje rychlé odstranění reakčních produktů, rovnoměrný přísun nových dávek leptadla, neměnnost jeho složení a stálost režimu tepelného zpracování.
Do PTFE bubnu 2, otáčením na ose nakloněné vůči normále pod úhlem 15 - 45° nalijte část leptadla 3 . Zpracované desky 4 jsou nalepeny na fluoroplastové disky 5, které jsou umístěny na dně bubnu deskami nahoru. Buben je poháněn elektromotorem přes převodovku s rychlostí otáčení 120 ot./min. V tomto případě se kotouče 5 odvalují po jeho stěně, čímž zajišťují dobré promíchání leptadla a vytvářejí podmínky pro rovnoměrné leptání.
Obrázek 1.12 - Schéma instalace leštícího leptu
Pro leštění křemíku se používá také elektrochemické leštění, které je založeno na anodické oxidaci polovodiče, doprovázené mechanickými účinky na oxidový film.
Kvalita povrchu zpracovávaných desek je dána drsností a hloubkou poškozené vrstvy. Po řezání, broušení a leštění se desky umyjí. Stav povrchu desek je kontrolován vizuálně nebo pod mikroskopem. Zároveň kontrolují přítomnost škrábanců, stop, třísek, nečistot a stop působení chemicky aktivních látek na povrchu.
Ve všech instalacích je ovládání prováděno operátorem pomocí např. mikroskopů typu MBS-1, MBS-2 (se zvětšením 88x) nebo MIM-7 (se zvětšením 1440x). Mikroskop MBS-1 díky speciálnímu zařízení iluminátoru umožňuje pozorovat povrch ve světelných paprscích dopadajících z různých úhlů. Na mikroskopu MIM-7 můžete pozorovat povrch ve světlých a tmavých polích. Oba mikroskopy umožňují měření rozsahu poškození povrchu pomocí speciálně namontovaných okulárů. V instalacích pro vizuální kontrolu destiček je podávání destiček z kazety na stolek pod mikroskopem automatizováno a její návrat po kontrole do odpovídající klasifikační kazety. Někdy se místo optického mikroskopu používají projektory, aby se snížila únava obsluhy.
Drsnost povrchu v souladu s GOST 2789-73 se odhaduje aritmetickou střední odchylkou profilu R a nebo výškou mikrodrsnosti R z . GOST zavádí 14 tříd drsnosti povrchu. Pro 6–12 stupňů drsnosti je hlavní stupnice Ra , a pro 1-5 a 13-14 - stupnice R z . Drsnost se měří ve vizuálně definovaném směru odpovídajícím největším hodnotám Ra a Rz .
Pro měření použijte standardní profilografy-profilometry nebo pomocí srovnávacího mikroskopu, povrch opracované desky se vizuálně porovná se standardem. Moderní profilograf-profilometr je univerzální vysoce citlivé elektromechanické dotykové zařízení určené k měření vlnitosti a drsnosti kovových i nekovových povrchů. Princip činnosti zařízení spočívá v tom, že oscilační pohyby snímací jehly o poloměru zakřivení 10 mikronů způsobují změny napětí, které zaznamenává čtecí zařízení. Zařízení má také záznamový mechanismus a může vytvářet profilogram povrchu. Pro bezkontaktní měření se používají mikrointerferometry MII-4 a MII-11 s rozsahem měření R z - 0,005–1 µm a dále mikroskopy atomárních sil.
Tloušťka vrstvy, ve které je poškozena krystalická mřížka polovodiče v důsledku mechanického zpracování, je jedním z kvalitativních kritérií opracovávaného povrchu desky. Tloušťka poškozené vrstvy závisí na velikosti zrna brusného prášku použitého pro zpracování a lze ji přibližně určit podle vzorce:
H=K∙ d, (1.1)
kde d je velikost zrna; NA- empirický koeficient ( K= 1,7 pro Si; K= 2,2 pro Ge).
Tloušťka poškozené vrstvy se zjišťuje až v procesu odlaďování technologie obrábění desek. Nejjednodušší a nejpohodlnější metodou pro stanovení tloušťky poškozené vrstvy je vizuální kontrola povrchu pod mikroskopem po selektivním leptání.
Pro kontrolu tloušťky, nerovinnosti, nerovnoběžnosti a průhybu desek se používají standardní měřicí přístroje, jako jsou číselníkové úchylkoměry nebo jiná podobná páková-mechanická zařízení se stupnicí 0,001 mm. V poslední době se pro kontrolu geometrických parametrů desek stále častěji používají bezkontaktní pneumatické nebo kapacitní snímače. S jejich pomocí lze rychle měřit, aniž by byla deska vystavena riziku kontaminace nebo mechanického poškození.
UNIE SOVĚTSKÉ OTSIALISTICKÉ VEŘEJNOSTI (51) 4 S 01 V 5 (p) yu h Ya BR SANI K AUTORSKÝMI ORGÁNY 11 31 et al, Vrstvové metody s menším množstvím monokrystalů 978 HLOUBKA NARUŠENÉ VRSTVY POVRCHU že pro zlepšení přesnosti se před získáním tenkého řezu zaznamená profil, gram povrchu, před leptáním se zaznamená profilogram povrchu tenkého řezu ve směru, který je průmětem prvního profilogramu na povrch tenkého řezu tím, že stejný souřadnicový systém se provádí leptáním izotropním leptadlem, po leptání se zaznamená profilogram povrchu leptaného řezu ve stejném směru a ve stejném směru. souřadnicový systém jako předchozí profilogramy a na třetím profilogramu najděte hranici narušené vrstvy v bodě, za kterým jsou druhý a třetí profilogram ve stejné vzdálenosti, 1174726 vzdálenost od povrchu, jedna z dalších zón: reliéfní, lomená, plastická deformace, elastické deformace se zvýšenou hustotou. 1 Počet dislokací.Je známá metoda stanovení hloubky poškozené vrstvy ošetřovaného povrchu předmětu, která spočívá ve zhotovení 15sekundového tenkého řezu předmětem, naleptání povrchu tenkého řezu, zjištění hranice narušené vrstvy a určení hloubky poškozené vrstvy její polohou, 20 U známého způsobu se leptání povrchu řezu provádí selektivně dekódovacím leptadlem, dokud není odhalena struktura. shpifa, aoprs: úvod hranice mezi narušenou a nepoškozenou strukturou se provádí vizuálně na leptaném řezu. Hloubka narušené vrstvy je určena s přihlédnutím k úhlu sklonu šikmého řezu k ošetřovanému povrchu Ya. 3 Nevýhodou známé metody je malá přesnost stanovení hloubky narušené vrstvy v důsledku vizuálního stanovení umístění na řezu čáry přechodu od porušené k neporušené struktuře metoda stanovení hloubky poškozené vrstvy ošetřovaného povrchu předmětu, která spočívá ve zhotovení sečného řezu předmětu, leptání povrchu řezu, zjištění hranice poškozené vrstvy a určení hloubky poškozené vrstvy podle její polohy, zaznamenejte profilogram 50 povrchu před leptáním, zaznamenejte profilogram povrchu řezu ve směru, který je průmětem řezu. první profilogram na povrchu tenkého řezu ve stejném 55 souřadnicovém systému, leptání se provádí izotropním leptadlem, po leptání se zaznamená profilogram povrchu vyleptaný tenký řez ve stejném směru a ve stejném souřadnicovém systému jako v předchozích profilogramech a hranice narušené vrstvy se nachází na třetím profilogramu v bodě, za kterým jsou druhý a třetí profilogram ve stejné vzdálenosti. Obr. je uveden izometrický snímek části předmětu, na kterém se zjišťuje hloubka poškozené vrstvy ošetřovaného povrchu s vyznačením povrchů šikmého řezu a povrchu řezu po leptání; na obr. 2 - řez AA na obr. 1 Metoda se provádí následovně: Na ošetřovaném povrchu 1 předmětu, na kterém se zjišťuje hloubka narušené vrstvy, se sejme profilogram 2. Dále se provede šikmý Na předmětu je vytvořen tenký řez, jehož povrch 3 je umístěn ve známém úhlu k ošetřovanému povrchu 1. Řez se získá metodou jemného leštění. Zaznamená se profilogram. 4 plochy 3 tenkého řezu ve směru, který je průmětem profilogramu 2 na povrch 3 tenkého řezu ve stejném souřadnicovém systému. Při záznamu profilogramu 4 se část záznamu provádí podél plochy 1 tak, aby se shodovala se záznamem profilogramu 2. leptání povrchu 3dílného řezu izotropním leptadlem po dobu ne kratší, než je nutné pro leptání vrstvy dostupné pro měření Vlastností izotropního leptání je stejná rychlost leptání ve všech směrech (bez ohledu na anizotropní vlastnosti materiálu) se mění pouze za stabilizovaných podmínek leptání v závislosti na stupni porušení struktury vypouštěného materiálu. Rychlost leptání materiálu je přímo úměrná míře porušení jeho struktury. Po leptání se získá povrch 5, na kterém je zaznamenán profilogram 6 ve stejném směru a ve stejném souřadnicovém systému jako předchozí profilogramy 2 a 4 Povrch oblast 1, na které jsou zaznamenány profilogramy 2, 4 a 6, jsou chráněny před leptáním nanesením povlaku, který se před odstraněním profilogramu 6 odstraní. Dále jsou všechny tři získané profilogramy 2, 4 a 6 zkombinovány, přičemž se používá nárok povrchová plocha 1, která je identická ve všech třech profilogramech 2, 4 a 6, a profilogram 6 určuje bod a, který leží na hranici 7 mezi poškozenou vrstvou a intaktní strukturou. Bod a je místo 74726 4 na profilogramu 6, za nímž profilogramy 4 a 6 sledují ekvidistantní křivky. Měří se nejkratší vzdálenost od bodu k povrchu 1, což je vyznačeno profilogramem 2, a z této vzdálenosti se s přihlédnutím k měřítku záznamu profilu určí hloubka narušené vrstvy.
aplikace
3696760, 28.10.1983
ENTERPRISE PYA R-6028, KYJEVSKÝ ŘÁD LENINA POLYTECHNICKÉHO INSTITUTU IM. 50. VÝROČÍ VELKÉ ŘÍJNOVÉ SOCIALISTICKÉ REVOLUCE
NIKULÍN ALEXANDER FEDOROVIČ
IPC / Tagy
Referenční kód
Metoda a. F. Nikulin pro stanovení hloubky narušené vrstvy ošetřovaného povrchu předmětu
Podobné patenty
V pas jsou 2 hřebeny 1 a ve volném stavu podepřeny opěrami 8. Nosné plochy hřebenů 1 mají dva konvexní úseky 9 a 10 stejného poloměru, hladce spojené se stranami drážky 2. Provedení dosedací plochy hřebenů 1 ve formě dvou konvexních sekcí 9 a 10 stejného poloměru zajišťují přesnou instalaci zařízení jak na rovný povrch, tak i na válcový povrch podél tvořící přímky válce, a konstrukce měřicího prvku ve formě komolého kužele se dvěma válcovými podpěrami poskytuje plynulé a tedy přesnější měření, stejně jako 1 O umožňuje umístit několik různých tisků na povrch kužele bez splachování po každém měření, což zkracuje dobu měření. Nárok...
A reguluje se vývojovým diagramem v závislosti na typu koncentrátu, zadané zásaditosti a typu tavicích přísad Při stávajících kontrolních metodách nelze získat objektivní informace o stavu povrchu vrstvy v zóně výpalu, který znesnadňuje vedení procesu v optimálním režimu zóna vypalování je založena na současném měření a porovnávání teploty plynů pod vrstvou a radiační teploty vrstvy, což zvyšuje produktivitu zařízení a zajišťuje výrobu z vysoce kvalitních pelet Skutečná teplota materiálu je určena vzorcem 457020 Тн = Т, + LT, Sestavil S. Belovodchenko Tekhred G. Dvorina Korektor T. Dobrovolskaja Editor L. Tyurin ...
Od povrchu předmětu 3 ke spodním bodům výstupků 8 v řadě sousedící s boční stěnou 9 a čísla na stupnici 10 jsou vzdálenost od povrchu předmětu ke spodním bodům výstupků 8 v řada nejblíže k boční ploše 7. Hloubka 1 drážek 5 a 6 a minimální šířka b krajní příčné drážky 12, jejíž jedna ze stran 45 prochází žebrem 13 dvou sousedních ploch 7 a 9 podmínky jsou zvoleny tak, aby se vyloučila možnost smáčení v důsledku povrchového napětí kapaliny, kdy se jí během měření nedotýkají výstupky 8,50 Interval (krok) mezi čísly na stupnici 1 O a 11 je určen geometrickými závislostmi. kde K je interval (krok) mezi čísly na podélné stupnici; K je interval (krok) mezi čísly na příčné stupnici; a je vzdálenost mezi ...
suspenze oxidu křemičitého je v poměru: 1 hodina prášku oxidu křemičitého a 5 hodin vody. Suspenze musí být během celého procesu leštění důkladně promíchána. Leštící proces pomocí suspenze oxidu křemičitého se provádí na semišovém leštícím padu s rychlostí otáčení až 100 ot./min.
Oxid zirkoničitý ve formě vodné suspenze s poměrem složek 1:10 a velikostí zrna ne větší než 0,1 mikronu se úspěšně používá v konečné fázi procesu leštění.
Poslední fáze leštění má velký význam. Umožňuje odstranit z povrchu polovodičových destiček tzv. diamantové pozadí, které se vyskytuje v prvních dvou fázích, a výrazně snížit hloubku mechanicky poškozené vrstvy. Poslední stupeň leštění umožňuje získat povrchy polovodičových destiček s čistotou zpracování odpovídající 13.-14. třídě.
Další zlepšování a zlepšování metod pro leštění polovodičových materiálů zahrnuje hledání cest
zvýšení produktivity procesu, vytváření nových leštících materiálů, které spolu s vysokou kvalitou povrchové úpravy poskytují dobrý geometrický tvar desek.
§ 3.8. Kontrola kvality obrábění
Elektrické parametry hotových polovodičových součástek a IO výrazně závisí na stupni dokonalosti povrchu, kvalitě zpracování a geometrickém tvaru zpracovávaných polovodičových destiček, neboť tyto nedokonalosti mechanického řezání, broušení a leštění nepříznivě ovlivňují následné technologické procesy: epitaxe, fotolitografie, difúze atd. Proto jsou polovodičové destičky sledovány během obráběcích procesů. Hodnocení kvality se provádí podle následujících hlavních kritérií vhodnosti: 1) geometrické rozměry a tvar polovodičových destiček; 2) čistota povrchové úpravy desek; 3) hloubka mechanicky narušené vrstvy.
Kontrola geometrických rozměrů a tvarů desek umožňuje stanovení tloušťky, průhybu, klínovitého tvaru a rovinnosti desek po každém typu obrábění.
Tloušťka desek se zjišťuje měřením v několika bodech na povrchu pomocí úchylkoměru s dělením po 1 μm.
Šipka vychýlení desek je určena jako rozdíl mezi hodnotami tloušťky desky ve dvou bodech umístěných ve středu desky na jejích opačných stranách, tj. tloušťka desky se měří ve středovém bodě a poté deska se otočí na druhou stranu a tloušťka se znovu změří ve středovém bodě. Rozdíl mezi získanými hodnotami tloušťky dá vychylovací šipku.
Klínový tvar je definován jako rozdíl mezi hodnotami tloušťky desky ve dvou bodech, které se však nenacházejí ve středu desky, ale podél jejích okrajů na opačných koncích desky, vztaženo na průměr desky. . Pro úplnější obrázek se doporučuje opakovat měření pro dva body umístěné na koncích průměru kolmo k průměru, který byl vybrán pro první měření.
Rovinnost se určuje měřením tloušťky desky v několika bodech podél průměru desky.
Kontrola čistoty povrchové úpravy desek zahrnuje stanovení drsnosti, přítomnosti třísek, zářezů, prohlubní a výstupků na povrchu.
Drsnost se posuzuje podle výšky mikrovýčnělků a mikroprohlubní na povrchu polovodičové destičky. Hodnocení hrubého
Vatosita se provádí buď srovnáním povrchu kontrolované desky s referenčním povrchem, nebo měřením výšky mikrodrsností na mikrointerferometru MII-4 nebo na profilo-trafe-profilometru.
Přítomnost třísek, škrábanců, prohlubní a výčnělků na povrchu desek je sledována vizuálně pomocí mikroskopu.
Kontrola hloubky mechanicky narušené vrstvy. Hloubka mechanicky poškozené vrstvy je hlavní charakteristikou kvality zpracování polovodičových waferů. Nedokonalosti v krystalové mřížce přilehlé vrstvy polovodičové destičky po řezání, broušení a leštění se obvykle nazývají mechanicky poškozená vrstva. Tato vrstva sahá z ošetřovaného povrchu do objemu polovodičového materiálu. Největší hloubka poškozené vrstvy vzniká při řezání ingotu na desky. Procesy broušení a leštění vedou ke snížení hloubky této vrstvy.
Struktura mechanicky poškozené vrstvy má složitou strukturu a lze ji tloušťku rozdělit do tří zón. První zóna je narušená reliéfní vrstva skládající se z chaoticky umístěných výběžků a prohlubní. Pod touto zónou se nachází druhá (největší) zóna, která je charakteristická jednotlivými výchozy a trhlinami sahajícími od povrchu zóny až do její hloubky. Tyto trhliny vycházejí z nerovností reliéfní zóny a táhnou se po celé hloubce druhé zóny. V tomto ohledu se vrstva polovodičového materiálu tvořená druhou zónou nazývá "frakturovaná". Třetí zóna je monokrystalická vrstva bez mechanického poškození, ale s elastickou deformací (namáhaná vrstva).
Tloušťka poškozené vrstvy je úměrná velikosti brusného zrna a lze ji určit podle vzorce
kde k je 1,7 pro křemík a & = 2,2 pro germanium; ? - velikost zrna brusiva.
K určení hloubky mechanicky poškozené vrstvy se používají tři metody.
První metoda spočívá v postupném leptání tenkých vrstev poškozené oblasti a sledování povrchu polovodičové destičky na elektronovém difrakčním zařízení. Leptání se provádí tak dlouho, dokud nově získaný povrch polovodičové destičky nezíská dokonalou monokrystalickou strukturu. Rozlišení této metody je v rozmezí ± 1 µm. Pro zvýšení rozlišení je nutné pokaždé snížit tloušťku odebraných vrstev. Proces chemického leptání nemůže odstranit ultratenké vrstvy. Proto se tenké vrstvy odstraňují leptáním nikoli polovodičového materiálu, ale dříve zoxidované vrstvy. Metoda povrchové oxidace s následným odleptáním oxidové vrstvy
umožňuje získat rozlišení menší než 1 mikron.
Druhá metoda je založena na závislosti limitního proudu anodického rozpouštění polovodičové destičky na přítomnosti defektů na jejím povrchu. Protože rychlost rozpouštění vrstvy se strukturálními defekty je mnohem vyšší než u monokrystalického materiálu, je hodnota anodického proudu během rozpouštění úměrná této rychlosti. Proto při přechodu od rozpouštění poškozené vrstvy k rozpouštění monokrystalického materiálu bude pozorována prudká změna jak rychlosti rozpouštění, tak hodnoty anodického proudu. Okamžikem prudké změny anodového proudu se posuzuje hloubka narušené vrstvy.
Třetí metoda je založena na skutečnosti, že rychlost chemického leptání polovodičového materiálu poškozené vrstvy je mnohem vyšší než rychlost chemického leptání výchozího nenarušeného monokrystalického materiálu. Tloušťku mechanicky poškozené vrstvy lze tedy určit od okamžiku náhlé změny rychlosti leptání.
Kritéria pro vhodnost polovodičové destičky po určitém typu obrábění jsou následující hlavní parametry.
Po nařezání ingotů na desky o průměru 60 mm by povrch neměl mít třísky, velké zářezy, třída čistoty zpracování by neměla být horší než 7-8; rozpětí v tloušťce desky by nemělo přesáhnout ± 0,03 mm; průhyb ne více než 0,015 mm; tvar klínu ne více než 0,02 mm.
Po procesu broušení by měl mít povrch matný jednotný odstín, bez třísek a škrábanců; tvar klínu ne vyšší než 0,005 mm; tloušťka šíření není větší než 0,015 mm; čistota zpracování musí odpovídat 11-12 třídě.
Po procesu leštění musí povrchová úprava odpovídat 14. třídě, nesmí mít diamantové pozadí, třísky, značky, škrábance; průhyb by neměl být horší než 0,01 mm; odchylka od jmenovité tloušťky by neměla překročit ± 0,010 mm.
Je třeba poznamenat, že kontrola kvality polovodičových waferů (substrátů) má velký význam pro celý následný komplex technologických operací pro výrobu polovodičového zařízení nebo komplexního integrovaného mikroobvodu. Je to dáno tím, že obrábění substrátů je ve skutečnosti prvním z cyklu operací celého procesu výroby zařízení a umožňuje tedy korigovat odchylku parametrů od normy, zamítnutou při kontrole oplatky (substráty). V případě špatné kontroly kvality končí v následných technologických operacích desky, které mají vady nebo nesplňují požadovaná kritéria vhodnosti, což zpravidla vede k neopravitelným zmetkům a prudkému poklesu tak důležitého ekonomického parametru, jako je např. procento výtěžku dobrých produktů ve fázi jejich výroby.
Maximální vyřazení nevhodných břitových destiček po obrobení tak zaručuje potenciální spolehlivost.
provádění celé škály technologických operací a především technochemických a fotolitografických procesů, procesů spojených s výrobou aktivních a pasivních struktur (difuze, epitaxe, iontová implantace, nanášení filmu atd.), jakož i procesů ochrany a těsnění pn spojů ...
TECHNOCHEMICKÉ PROCESY PŘÍPRAVY IC PODKLADŮ
§ 4.1. Cíle technochemických procesů pro přípravu substrátů
Hlavní cíle technochemických procesů pro přípravu IC substrátů jsou: získání čistého povrchu polovodičového waferu; odstranění mechanicky poškozené vrstvy z povrchu polovodičové destičky; odstranění vrstvy suroviny o určité tloušťce z polovodičové destičky; místní odstranění původního materiálu z určitých oblastí povrchu substrátu; vytvoření určitých elektrofyzikálních vlastností zpracovávaného povrchu substrátu; identifikace strukturních defektů krystalického roztoku
