Емельянов В.А., д.т.н., профессор, член-корр. Национальной академии наук Беларуси, член Международного института инженеров по электротехнике и электронике, заслуженныйизобретатель Республики Беларусь.
г. Минск
Emelyanov V.A., D.Sc., Professor, Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, Member of the International Institute of Electrical and Electronic Engineers, Honored Inventor of the Republic of Belarus
Minsk
Шершнев Е.Б., к.т.н., доцент, заведующий кафедрой общей физики
г. Гомель
Shershnev E.B., PhD, Associate Professor, Head of the Department of General Physics
Gomel
Соколов С.И., старший преподаватель кафедры общей физики
246019, г. Гомель, ул. Советская, 104
тел. 8 -0232-50-38-17
Sokolov S.I., Senior Lecturer at the Department of General Physics
Gomel
Купо А.Н. к.т.н., доцент, начальник информационно-вычислительного центра
г. Гомель
Kupo A.N., PhD, Associate Professor, Head of the Information and Computing Center
Gomel
В работе представлены результаты моделирования процессов управляемого термораскалывания кварцевого стекла при параллельном воздействии на материал двух пучков лазерного излучения инфракрасного диапазона различной геометрии: с максимальной интенсивностью в центре и с нулевой интенсивностью в центре (кольцевое сечение). Для расчета распределения температуры в материале использовался метод функций Грина, который позволяет получить хорошо интерпретируемое решение практически для любого вида функции поверхностных источников тепла. Далее, с учетом квазистатического подхода, с использованием методов классической теории термоупругости были рассчитаны термоупругие микронапряжения как на поверхности, так и по глубине материала. Установлено, что одновременное использование двух указанных типов лазерного воздействия позволяет эффективнее управлять температурным полем и создавать предпосылки для наиболее устойчивого формировании микротрещины. Результаты моделирования показывают, что при двулучевом воздействии микромеханические напряжения, необходимые для формирования микротрещины, реализуются за более короткие интервалы времени как на поверхности, так и по глубине материала, что позволяет увеличить скорость обработки до 30 %. Усиление контроля над процессом управляемого термораскалывания позволяет существенно снизить процент брака и повысить качество получаемых изделий микроэлектроники.
The paper presents the results of modeling the processes of controlled thermal cracking of quartz glass under the parallel action of two infrared laser beams of different geometries on the material: with maximum intensity in the center and with zero intensity in the center (annular section). To calculate the temperature distribution in the material, the method of Green's functions was used, which allows us to obtain a well-interpreted solution for almost any type of function of surface heat sources. Further, taking into account the quasi-static approach, using the methods of the classical theory of thermoelasticity, thermoelastic microstresses were calculated, both on the surface and in the depth of the material. It is established that the simultaneous use of these two types of laser exposure makes it possible to control the temperature field more efficiently, and create prerequisites for the most stable formation of a microcrack. The simulation results show that with a bi-beam effect, the micromechanical stresses necessary for the formation of a microcrack are realized in shorter time intervals, both on the surface and in the depth of the material, which allows increasing the processing speed by up to 30 %. Strengthening control over the process of controlled thermal cracking can significantly reduce the percentage of defects and improve the quality of the resulting microeletronics products.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.