8-amaliy mashg’ulot Lazerlarning mikroelektronikada qoʻllanilishini oʻrganish

8-amaliy mashg’ulot
Lazerlarning mikroelektronikada qoʻllanilishini oʻrganish.
Keyingi 20 yil ichida qayta ishlanayotgan materiallarni lazer qurilmalarini qoʻllash bilan qizdirish usuli keng ishlatila boshlandi. Hozir toʻla asos bilan shuni aytish mumkinki, “lazer texnologiyasi” deb maxsus termin bilan ataluvchi bu yangi yoʻnalish toʻlaligicha shakllandi: ya’ni, uning asosiy fizik xususiyatlari oʻrganildi, asbob-uskunalar turkumi ishlab chiqildi, sanoat va ishlab chiqarish masshtabida yuzaga keluvchi qator texnologik muammolar hal etildi. Lazerlarni qoʻllash natijasida mehnat unumdorligi keskin ortib, ishlab chiqarilayotgan mahsulotning sifati yaxshilanib, tannarxi pasaydi [18].
Hozirgi kunda ishlab chiqarishning ba’zi turlarini lazerlarsiz tasavvur qilish qiyin. Lazer texnologiyasi turli soha mutaxassislari - texnologlar, apparaturachilar, turli uskunalar yaratuvchilarini hamda boshqa sohada ishlovchi barcha tadqiqotchilarni borgan sari oʻziga koʻproq jalb etmoqda.
Xoʻsh, lazer texnologiyasi qanday xususiyati bilan bunday e’tiborga sazovor boʻlmoqda? Bu savolga javob berishdan oldin qudratli lazer nurlarining boshqa modda - narsalarga qanday ta’sir etishini koʻrib oʻtamiz.
Lazer nurlarining moddalarga ta’siri shundan iboratki, uning kvantlari atom va molekulalar orqali qayta ishlanayotgan materialning ustki qatlamlariga energiya berib turadi. Lazer bilan nurlantirilgan sirtdagi zichlik quvvati qisqa vaqt ichida bir kvadrat santimetrda yuzlab milliard vattga teng boʻladi.
Metallning sirtiga kuchli lazer nurini yoʻnaltirib, uning intensivligini
tobora oshirib boramiz. Nurning intensivligi 10 Wt/cm ga etganda metallning erishi boshlanadi. Sirtning yaqinida nurli dog’ ostida suyuq metall paydo boʻladi. Lazer nurining intensivligini 10⁶-10⁷ Wt/cm² gacha etkazamiz. Endi erish bilan birga materialning intensiv ravishda bug’lanishi ham boshlanadi, natijada metall sirtida chuqurcha hosil boʻladi. Nurning intensivligi oʻrtacha 10⁹ Wt/cm ga etganda nur moddaning bug’larini tezlik bilan ionlashtirib plazmaga aylantiradi. bunda nur intensiv ravishda plazmaga yutila boshlaydi. U lazer nurlarini materialnineg sirtiga oʻtishini toʻsib qoʻyadi. Materialni lazer nuri bilan qayta ishlashda plazmaning hosil boʻlishiga yoʻl qoʻymaslik lozim. Demak, nurning intensivligi uncha katta boʻlmasligi kerak. Shundan koʻrinib turibdiki, materialning xususiyati va qaysi turda ishlanishidan qat’iy nazar, nurlanishning ma’lum energetik va vaqtinchalik xarakteristikali turlaridan toʻla foydalanish mumkin. Masalan, materialni bir-biriga payvandlab ulash uchun unga intensiv boʻlmagan va shu bilan birga uzoq vaqt davom etadigan impulslar (davomiyligi 10 -10 cm) kerak boʻladi, teshik ochish uchun esa materialning bug’lanish tezligini oshirish maqsadida juda qisqa impulslar qoʻllanadi.
Lazerli texnologiyaning afzalligini materialni qayta ishlashdagi yuqori sifatli aniqlikka erishish, turlicha fizikaviy va mexanik xususiyatga ega boʻlgan har xil turdagi materiallarni payvandlash, texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish imkonini yaratadi, ishlab chiqarish madaniyatini oshirib, mehnat sharoitini yaxshilaydi.
Lazer texnologiyasini zamonaviy mikroelektronikada qoʻllash maqsadida asbob-uskunalar yaratish jadallashib bormoqda. Bular integral sxemalardagi yupqa va qalin poʻstli rezistorlarni sozlash, elementlarning aktiv va passiv sxemalarga boʻlinishi, teshikchalar ochish uchun parmalash kabi sistemalardan iborat. Koʻpgina davlatlarning mikroelektronika sanoatida anchadan beri foto(shablon) andoza sistemalarining geometriyasini tayyorlashda va tekshirishda, oʻsha ingichka simlarni payvandlashda gazli lazerlar qoʻllanmoqda. Mikroelektronikada lazerni qoʻllashga qiziqishning boisi bejiz emas, chunki u faqat oʻsha qiyin boʻlgan sharoitlarda operatsiyalarni bajarishni emas, balki materiallarni lazer usuli bilan qayta ishlash, mehnat unumdorligini oshirish, iqtisodiy tejamkorlikka erishish bilan ham bog’liqdir.
Lazerlar eng murakkab muammolardan biri - integral sxemalar tayyorlash, fotoandozalarni tez va aniq tayyorlash masalasini hal qilish imkonini beradi. Bu asosan optik frezerlash va fotolitografik usullarda qoʻllaniladi.
Skrayberlash - bu yarimoʻtkazgichli materiallarni kesish usuli boʻlib, integral sxemalarni tayyorlashda ishlatiladi. Lazerlar paydo boʻlguncha bu operatsiya murakkab kinematik sistemalarda olmosli skrayberlar bilan bajarilar edi. Endi esa olmosli skrayberlar bilan bir qatorda lazer qurilmali skrayberlar ham muvaffaqiyatli qoʻllanilmoqda. Bu qurilmalarning ustunligi shundaki, ular bilan tekis va aniq vertikal kesmalar hosil qilish mumkin. Bu usul bilan materialni qirqishda unga koʻp mehnat sarflanmay samarali natija olishi, ya’ni materialdan yuqori foiz bilan kerakli detallarni qirqib olish mumkin, bu esa plastinkalarni avtomatik qayta ishlashni osonlashtiradi, plastinkalarni tejaydi. Olmosli skrayberlashda kesish chegarasining kengligi 180 mikrometrni tashkil etib, bu plastinkadagi detallarni 5 foizga koʻpaytirish imkonini beradi, faqat kichik kesmalar emas, yirik-yirik kesmalar olish imkonini ham beradi.
Hozirgi kunlarda mavjud boʻlgan yupqa sirtli rezistorlar qoida boʻyicha nominal (detallarni hisoblashda e’tiborga olinadigan, yaxlitlangan oʻlchami)dagi takror ishlab chiqarishni yetarlicha ta’minlay olmaydi. Mikrosxemalarning nominaldan 5 foiz chetga chiqishi ular boʻyicha ishlanayotgan detallar 1-2 foizgacha nuqsonli tayyorlanishiga sabab boʻladi. Texnik jarayonga qoʻshimcha operatsiya kiritishda rezistorlarni lazer bilan moslash orqali aniq oʻlchovli detallar olish mumkin. Shu paytgacha qoʻllangan moslamalar (mexanik, kimyoviy, elektron nurlanish) lazerli usullardan butunlay farqlanadi. Lazer qoʻllangan jarayonda qayta ishlash kamchiliklarsiz aniqlik bilan bajariladi, nominaldan chetlashlar yuz bermaydi.