Программа дисциплины “Физические основы электронно-лучевой технологии”

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»

Факультет Электроники и телекоммуникаций

Программа дисциплины “Физические основы электронно-лучевой технологии”

для специальности 210104.65 <<Микроэлектроника и твердотельная электроника>> подготовки специалиста

Автор программы:

к. т.н., доцент

Одобрена на заседании кафедры "Элетроника и наноэлектроника" «___»________ 20 г.

Зав. кафедрой ______________

Рекомендована секцией УМС «Электроника» «___»________20 г.

Председатель __________________________

Утверждена УС факультета Электроники и телекоммуникаций «___»_________20 г.

Ученый секретарь________________________

Москва, 2012

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.

1. Цели и задачи дисциплины:

Целью дисциплины "Физические основы электронно-лучевой технологии" является изучение основных физических явлений, возникающих при прохождении потока ускоренных электронов через вещество; описание основных параметров процессов взаимодействия ускоренных электронов с атомами или молекулами вещества; вычисление основных технологических параметров процессов электронно-лучевой обработки материалов; изучение основных физических принципов получения и управления потоками ускоренных электронов Основной акцент делается на достижение понимания студентами взаимосвязи между физическими закономерностями взаимодействия ускоренных электронов с веществом с конечными характеристиками технологических процессов, чтобы создать у студентов системные представления о роли электронно – лучевой технологии в развитии современной элементной базы изделий твердотельной электроники, микро – и наноэлектроники. Это одна из основных теоретических дисциплин профиля, без знания которой невозможны сознательные и эффективные подходы к разработке и организации технологических процессов изготовления современной элементной базы микро – и наноэлектроники.

Задачи дисциплины состоят в:

·  формировании теоретического понимания и получения навыков применения физических законов описания процессов рассеяния ускоренных электронов в области электронно – лучевой технологии

·  изучении основных физических явлений при взаимодействии ускоренных электронов с веществом

·  приобретении практических навыков качественной оценки параметров и результатов процессов электронно-лучевой обработки, применяемых при изготовлении изделий микроэлектроники и твердотельной электроники

·  ознакомлении с современным научно-техническим уровнем развития элетронно – лучевой технологии.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина "Физические основы электронно-лучевой технологии" относится к базовой части Профессионального цикла (Б.3) дисциплин по выбору (ДВ2)

Дисциплина требует наличия у студента знаний, умений и навыков, полученных в ходе изучения дисциплин "Физика" (2-4 семестры), " Вакуумная и криогенная техника"( 2 семестр), "Физика конденсированного состояния"(4семестр), "Физические основы электроники " (5 семестр), " Вакуумная и плазменная электроника" (5 семестр).

Для изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:

·  ОК-10 – Способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

·  ПК-1 – Способность представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики.

·  ПК-2 – Способность использовать знания о современной физической картине мира, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы.

·  ПК-3- Способность использовать знания о строении вещества, природе сил связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире.

Дисциплина "Физические основы электронно – лучевой технологии"

• имеет междисциплинарные связи с дисциплинами"Физика конденсированного состояния"(4семестр), " Вакуумная и плазменная электроника" (5 семестр), а также с дисциплинами "Физические основы ионно – плазменной технологии" и "Электрофизические методы обработки материалов" с которыми изучается параллельно в 9 семестре.

• является одной из основных дисциплин специализации профиля.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ПК-2 способностью выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат

ПК-3 готовностью учитывать современные тенденции развития электроники,

измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей

профессиональной деятельности.

ПК-6 – Способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии.

ПК-19 способностью строить простейшие физические и математические модели

приборов, схем? устройств и установок электроники и наноэлектроники различного

функционального назначения, а также использовать стандартные программные

средства их компьютерного моделирования.

ПК-21) – готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций

В результате изучения дисциплины студент должен: Знать: основную суть физических явлений, происходящих при электронно-лучевой обработке материалов и правильно применять их для технологических процессов изготовления изделий микроэлектроники; основные принципы построения современного электронно – лучевого оборудования; основные характеристики электронорезистов. Уметь: качественно рассчитать температурное поле в зоне обработки для термических процессов электронно – лучевого плавления, напыления, сварки и размерной обработки материалов, оценить ширину линии формируемой топологии, выбрать оптимальные режимы электронно-лучевой обработки; применять полученные знания при теоретическом анализе, компьютерном моделировании физических процессов, лежащих в основе электронно – лучевой технологии. Владеть: навыками качественной оценки параметров и результатов процессов электронно-лучевой обработки, применяемых при изготовлении изделий микроэлектроники и твердотельной электроники; методами компьютерного моделирования процессов, информацией об областях применения и перспективах развития электронно – лучевой технологии, приборов и устройств микро - и наноэлектроники;

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов / зачетных единиц
Сем.9
1	2	3
Общая трудоемкость дисциплины	115	115
Аудиторные занятия (всего)	51	51
В том числе:
Лекции	17	17
Практические занятия (ПЗ)	17	17
Семинары	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	17	17
1	2	3
Самостоятельная работа (всего)	64	64
В том числе :
Подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам	13	13
Выполнение расчетно-графической работы	-	-
Курсовая работа	34	34
Подготовка к зачету	-	-
Подготовка к экзамену	17	17
Промежуточная аттестация (зачет)	-	-
Общая трудоемкость часы зачетные единицы	115	115

5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
	Введение	Цель и задачи дисциплины. История развития и значение электронно – лучевой технологии в современном производстве изделий электроники и наноэлектроники.
1.	Упругое и неупругое рассеяние электронов	Основные приближения описания процессов рассеяния, механизм упругого и неупругого рассеяния, резерфордовское сечение рассеяния, экранированное сечение рассеяния, уравнение скорости энергетических потерь электронов, закон Томсона - Виддингтона, обратное рассеяние электронов
2.	Прохождение ускоренных электронов при ЭЛО.	Основные параметры описания прохождения ускоренных электронов через вещество, вычисление свободного, транспортного и полного пробегов электронов, углов рассеяния и отклонения.
3.	Моделирование процессов ЭЛО	Аналитическое и статистическое моделирование процессов ЭЛО.
4.	Электронно – лучевые установки	Блок - схема ЭЛУ, классификация процессов ЭЛО, электронные пушки ЭЛУ, электронно-оптические системы ЭЛУ.
5.	Термические процессы ЭЛО Нетермические процессы ЭЛО. Электронолитография	Построение температурного поля в зоне обработки, физические основы электронно – лучевой литографии, свойства резистов

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Раздел 1	Раздел 2	Раздел 3	Раздел 4	Раздел 5
1.	Физика	+	+	+	+	+
2.	Вакуумная и криогенная техника				+
3.	Электронно и ионнолучевое оборудование				+	+
4.	Материалы электронной техники	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	СРС	Все-го
1	2	3	4	5	6	7
1.	Введение	1	1	-	-	2
2.	Упругое и неупругое рассеяние электронов	6	6	6	-	18
3.	Прохождение ускоренных электронов при ЭЛО.	3	3	3	-	9
4	Моделирование процессов ЭЛО	2	2	2		6
5	Электронно – лучевые установки	2	2	2	-	6
6	Термические процессы ЭЛО Нетермические процессы ЭЛО. Электронолитография	3	3	4	-	10

7

6. Лабораторный практикум

лабораторные занятия 18 часов - построение компьютерной модели процесса термической ЭЛО - исследование процессов термической ЭЛО - построение компьютерной модели нетермической ЭЛО - исследование процесса формирования одиночной линии топологии

7. Примерная тематика курсовых работ:

- по заданным параметрам электронного луча определить вид электронно-лучевой обработки заданного материала

- выбрать параметры оптимального режима электронно-лучевой обработки

- выбрать оптимальный режим электронно-лучевого экспонирования для формирования топологической линии необходимой ширины

8. Практические занятия: не предусмотрены

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1. Тюшагин основы электронно-лучевой технологии.

Учебное пособие. М., МИЭМ, 1992.

2. , , Якушин

радиационно - пучковые технологии обработки материалов. М., Круглый год, 2001.

3.  Моделирование процессов электронно-лучевой обработки материалов в микроэлектронике. Методические указания к курсовой работе по курсу ФОЭЛТ. М., МИЭМ, 1999.

б) дополнительная литература:

1. Электронно-лучевая технология. М., Энергия, 1980.

2. , , Углов электронно-лучевой обработки

материалов. М. Машиностроение, 1978.

3. Электронно-лучевая технология в изготовлении микроэлектронных приборов. Под

ред. Дж. Р. Брюэра. Пер. с англ. М.Радио и связь1990

в) программное обеспечение:

-  Системные программные средства: Microsoft Windows XP

-  Прикладные программные средства Microsoft Office 2007 Pro, FireFox

-  Интернет-браузер Internet Explorer или Mozilla Firefox для проведения семинаров по материалам соответствующих разделов курса электроники.

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: не используются

д) рекомендуемая литература для самостоятельной работы - научно – технические журналы, материалы конференций по соответствующей тематике

е) учебно-методические материалы - ведётся разработка методических рекомендаций к самостоятельной работе по данному курсу.

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Компьютерный класс на 24 рабочих места, оснащенный 12 персональными компьютерами на базе процессоров Intel Pentium 4.

10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

В качестве оценочного средства для текущего контроля успеваемости проводится обсуждение со студентами материала, пройденного на лекциях, которое проходит в форме конференции. Это позволит выделить главные физические явления процессов электронно-лучевой технологии.

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 210104.65 – Микроэлектроника и твердотельная электроника.

Программу составил: , к. т.н., доцент кафедры «Электроника и наноэлектроника»