مقدمه :
یون گیری واکنشی- PECVD- Ashing- پراکنده کردن مایعات- شیمی پلاسمایی- فیزیک پلاسما- عکس العمل سطوح نسبت به یکدیگر
سخنران: Herbert H.Sawin
پروفسور مهندسی شیمی و مهندسی برق و علوم کامپیوتر از موسسه علم و صنعت ماساچوست (MIT)، شهر کمبریج، MA
پیشنهادهای فهرست شده سمینار: July 8-12,2002کمبریج، ماساچوست
* ارزیابی های سمینار
* معرفی سمینار
* طرح کلی سمینار
* شرح حال و تحقیقات جاری هرب ساوین
* زمینه ها و خصوصیات خواسته شده از ثبت نام کنندگان
* روند کار و نوع سمینار
* اطلاعات برای ذخیره جا در هتل
* اطلاعات ثبت نام
* آموزش در سایت
* یادداشتهای نمونه سمینار
* مقالات اخیر ساوین
* تماس ها برای سوالات
* ثبت نام در وب سایت
* اطلاعات ناحیه بوستون
* سوابق آقای ساوین
1-معرفی
* فیزیک پلاسما
* فرآیند ریزالکترونیک
2-سیفتیک گازی (Gas Kinetics)
* مدل سیفتیک گازی
* مدل توزیع ماکسول- بولتزمن
* مدل گازی ساده شده
* محتوای انرژی
* نرخ برخورد بین مولکولها
* مسیر آزاد
* سیالیت عددی ذرات گاز روی یک سطح
* فشار گازی
* خواص انتقال
* جریان گاز
* وضعیت سیال
* رسانایی رساناها
* احتمال برخورد
* پراکندگی گاز- گار
* پراکندگی ذره از یک آرایش ثابت
* انتشار ارتجاعی
* برخورد غیر ارتجاعی
* نمونه های فرآیندهای برخورد غیر ارتجاعی
* عکس العمل های فاز- گازی
3-فیزیک پلاسما
* توزیع انرژی الکترونی
* سینتیک همگونی پلاسما
* مدل توزیع (مارجینوا)
* مدل توزیع (دروی وشتاین)
* انتقال ذره باردار شده و باردار شدن فضایی
* سینتیک گاز رقیق شده
* شکافت انتشار دو قطبی
* تجمع غلاف
* سینتیک ساده غلاف
* حفاظت یا پوشش "دیبای"
* تجمع غلاف و آزمایش بوهم (Bohm)
* آزمایش غلاف بوهم
* خصوصیات میله آزمایش
* شکست و نگهداری، تخلیه rf
* تقریب میدان مشابه
* تقریب میدان غیرمشابه
* مدل سازی ئیدرودینامیک خودساخته تخلیه rf
* اندازه گیری تخریب rf
* مدل توازن الکترونیکی
* مقایسه تخریب rf اندازه گیری شده و محاسبه شده
* ارائه مدل به سبک مونت کارلوی تخلیه rf
* خود با یا سنیگ rf (تجمع خودبخودی rf)
* سیستم همگن (متقارن)
* توزیع ولتاژ در سیستم rf
* توزیع ولتاژ در پلاسمای خازنی rf متقارن و غیر متقارن
* مدار معادل تخلیه rf
* تنظیم الکترودها
* سینتیک بمباران یونی
* تخلیه اپتیکی
* لم اندازه گیری حرکت
* ریزنگاری تخلیه اپتیکی
* فرآیند برخورد الکترون
* برخورد الکترونی اکسیژن در پلاسما
4-تخلیه های مدار مستقیم (DC)
* امیژن ثانویه الکترون در بمباران یونی
* بمباران خنثی امیژن ثانویه
* عمل فتوامیژن الکترونهای ثانوی
* ناحیه کاتدی
* یونیزاسیون در غلاف
* توزیع انرژی یونها
* الکترونهای اشعه ای (الکترونهای سریع)
* ناحیه آند
* مدل سازی پلاسمایی DC
5-تخلیه های Rf
* فیزیک پلاسمای rf خازنی
* فیزیک تخلیه RF که بصورت القایی فردوج شده اند.
* فیزیک تخلیه رزونانس الکترون- سیلکوترون
* فیزیک تخلیه هلیکون
پیکره بندی و سخت افزار رآکتور
* همگن کردن شبکه ها و تنظیم کننده ها
* شبکه های الکترونیکی همسان ساده شده
* تنظیم کننده های موج کوتاه
* رآکتورهای لوله ای
* رآکتورهای صفحه موازی (دیودی)
* رآکتورهای صفحه موازی نامتقارن
* گیرندگان یون واکنشی
* گیرندگان واکنشی یون که بطور مغناطیسی افزایش یا رشد یافته اند.
* گیرندگان اشعه یون واکنشی
* بایاسینگ جریان مستقیم در گیرندگان نمادین
* گیرندگان دیودی ارتجاعی
* رآکتورهای تریودی
* بایاسینگ Rf
* محدود کردن مغناطیسی چند قطبی
* منابع پلاسمای غیر قابل دسترسی
* ECR توزیع شده
* منابع در حال جریان نزولی
* ماگنترولها
* مونتاژ کردن لایه لایه ای
* تبرید برگشتی هلیوم
* محکم کاری الکترواستاتیک
* جستجوی نقطه نهایی
* تجزیه و تحلیل تخلیه اپتیکی
* ثبت حرکات تداخلی
* ثبت لیزری امواج یا حرکات تداخلی
* مونیتورینگ یا مشاهده امپدانسی
* فاز گازی
* تولید اتم اکسیژن
* بارگزاری رآکتورها
* واکنشهای سطحی
* شیمی لایه هایی که خود بخود واکنش دارند.
* ارتقاء پلمیری
* سینتیک مواد نشتی یا رطوبت ده
* الکترون گیری شیمیایی فزاینده یونی
* اتمهایی که با گرفتن یون ارتقاء پیدا می کنند مثل Cl و Cl+
* پراکندگی و جایگزی حاصل الکترون گیری مثل
* مدلهای سینتیک الکترون گیری پلی سیلیکون
* الکترونگیری پلی سیلیکون مرتب شده
* الکترون گیری اکسید که توسط یون زیاد شده
* الکترون گیری ضد نور که توسط یون زیاد شده
* مقایسه مواد شیمیایی ارتقاء یافته با یون و بستهای الکترون گیری خود بخود شیمیایی.
طیف نگاری تخلیه اپتیکی
* توده نگاری میکروسکوپی
* میله آزمایش لانگ میر
* فلورسنت القایی با لیزر
* تحلیل امپدانس پلاسمایی
* ثبت تداخل با لایه های کاملاً چسبیده
8-الکترون گیری جلوه ها
* ده مبارزه برتر الکترون گیری
* مکانیزمهای گسترش مقطعی
* جهت دار شدن بمباران یونی از پلاسما
* پراکندگی یونی در جوله های خاص
* تغییر سطوح در جلوه های ویژه
* الکترون دهی و الکترون گیری با پراکندگی
* اتم گیری با القاء یونی
* اتم گیری خودبخود
* جابجایی نمونه ها و فعال ها از پلاسما
* جابجایی مجدد بوسیله خط دید تولیدات
* شکست
* جاذبه بالقوه تصویر با دیواره های هدایت پذیر (رسانا)
* نسبت منظری الکترون گیری وابسته
* تجمع نامتقارن در الکترون گیری پلی سیلیکونی و فلزات
9-مدل سازی سه بعدی از عوارض زمین و عوارض جغرافیایی
* مدل سازی سطحی ساده شده
* خصوصیات شبیه ساز مونت کارلو
* مصرف جذب شدن در سطوح عمل متقابل به هم در سطوح
* پراکندگی یکنواخت و غیریکنوخت
* انتشار فیزیکی و الکترون گیری با یون فزاینده
* پراکندگی از قسمت سطح منبع
* ارتقاء کیفیت سطحی
* مقایسه نتایج آزمایشی و مدل سازی
* تجمع شکافتهای میکروسکوپی به وسیله پراکندگی یونها
* پراکندگی یونی
* جهت دار شدن یونی
* زاویه ماسک
* ترکیب مجدد سطحی
* جابجایی از پلاسما
* تاثیر تغییر مکان بر وضع ظاهری
* خشن کردن سطوح در حین اتم گیری
10-تخریب پلاسما
* آلودگی
* خصوصیات منحصر به فرد
* تخریب دروازه با اکسید شدن- ذرات پوز
* تخریب دروازه با اکسید شدن- فشار الکتریکی
* تخریب چهارچوبها و قابها
* خوردگی بعد از اتم گیری
11-فرآیندهای اتم گیری
* الکترون گیری و الکترون دهی اعضا
* پلی سیلیکون
* الکترون گیری دروازه ای
* الکترون گیری اکسیدی
* الکترون گیری نیتریدی
* الکترون گیری دی الکتریک با K پائین
* الکترون گیری آلومینیوم
* الکترون گیری مس
12-جابجایی
* انتشار
* جرقه ها، قوس های الکتریکی، بی ثباتی ها
* جابجایی انتشار بایاس
* تنظیم با خط صحیح دید
* منابع رطوبت ده با غلظت بالا
* ترکیب و آلیاژ
* جابجایی انتشاری عکس العملی
* مقدمه چینی برای هدف
* جابجایی بخار متصاعد شیمیایی پلاسما
* وسایل و تجهیزات مربوط به VD
* تمیز کردن اطاقک واکنش
* عملیات آزمایشی PECVD و ماهیت
* نیترید سیلیکون
* دی اکسید سیلیکون
* آکسی فلورید یدهای سیلیکون
* اکسیدهای سیلیکون و کربن
* لایه های پرفلور و کربن
13-پردازش کار با پلاسما در سطو بزرگ
* جدای یک منبع با فاصله از یک لایه زیرین
* استفاده از منابع پلاسمای با فاصله و آرایش یافته
* مقیاس گذاری منابع پلاسما
* منابع پلاسمای خطی
* منابع جاری پلاسما
14-رآکتورهای لایه لایه ستونی ماکروویو که در فشارهای بالا عمل می کنند
* وسایل عمل آزمایشی
* آزمایشات
* مشخص کردن خصوصیات فرآورده های بعدی
* مکانیزم پیش بینی شده برای کاهش
* استفاده از واحد کاهنده در تاسیسات ساختن (تولید) مدار جامع (IC)
* کاهش PFCهای دیگر
* جمع بندی
* کاهش پیودهای اندوکسیونی با پلاسما
* سابقه
* خلاصه نتایج
* نمره تحقیقات و نتایج
* محاسبات سینیک شیمیایی
* رآکتورهای کاهنده تجارتی
* رآکتورهای کاهنده تجارتی موج سطحی
15-فرآیند پلاسمای غیر میکروالکترونیک
* استرلیزه کردن با پلاسما
* صفحه مدار چاپی از نوع دوتایی که با چسب به هم متصل می شوند
* مراحل پردازش میکرومکانیکی
* الکترون گیری عمیق چندگانه ای زمانی
* الکترون گیری Si در سیستم STS
* نسبت الکترون گیری
* نسبت منظری پیامد الکترون گیری RIE وابسته
* نسبت الکترون گیری ضد نور
* متحدالشکل بودن
* عوامل تقویت کننده
16-ضمیمه
17-مرجع ها
معرفی سمینار (همایش)
تقریباً 40% از مراحل ساخت و تکمیل در صنعت میکروالکترونیک از فرایندهای پلاسما استفاده می کنند. کاربردها در میکرومکانیک، صفحه نمایش های تخت، تغییر سطوح (تصحیح سطوح)، تمیز کردن، استرلیزه کردن ایجاد پوشش(لایه) با پاشیدن مایع، و قسمتهای متنوع و بیشمار دیگر به سرعت در حال رشد و توسعه زیاد بر مبنای توسعه تکنولوژیکی هستند که برای فرآیندهای میکروالکترونیک (پردازش میکرو الکترونیکی) ساخته می شوند. درک اساسی (مبنای) پردازش (فرآیند) پلاسما(یی) اکنون همین قدر کافیست که مدل ها و نمونه های پلاسمایی بسان (در شکل) ابزارهایی برای فرایندها و روش تولید پلاسمای و ابزار پلاسمایی، ساخته و پرداخته می شوند و جلوه می کنند، همچنانکه مشکلات فرآیند رفع عیب از روی علت، خودنمایی می کنند. در کل رفع اشکالات (عیب یابی) پلاسما اکنون ابزاری شده همانگونه که نشان دهنده های فرآیند ابزارهای عیب یابی و تجسس (بازرسی) و کنترل کننده های فرایند (مراحل انجام کار)، در نقش توسعه قابلیت اعتماد و انعطاف پذیری مراحل انجام کار.
بازنگری ها و مرور سمینار معطوف است به اساس و اصول فیزیک پلاسما که مورد نیاز است برای درک و فهمیدن فرایندهای پلاسما برای استفاده در ساخت و پرداخت و تولید میکروالکترونیک. ارائه مدل هم به سبک فیزیک پلاسما و هم شیمی پلاسما مورد بحث قرار خواهد گرفت. ساختار (ساختمان) که از این مفهوم نشات می گیرد، پیکره بندی و ساختارهای رآکتور پلاسمایی برتر، برای بدست آوردن (ساختن) یک درک و فهم ثابت و استوار از این مقوله، مورد بحث قرار خواهد گرفت. سپس همین مفاهیم رآکتور در کل و به طور عمومی برای پردازش پلاسمایی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. موارد کاربردی مثل پردازش (فرایند) نمایش صفحه ای، استرلیزه کردن، پاک کردن، لایه گذاری یا پوشش دادن با پاشیدن مایع، تصحیح و تغییر سطح پلی مری و انبار کردن، مورد بحث واقع خواهند شد. این سمینار مشابه آن چیزی است که آقای Herb Sawin در دانشگاه MIT در 20 سال گذشته تدریس و معرفی کرده است. این مطلب در طول 16 سال گذشته تا کنون به مهندسین صنعتی در قالب یک برنامه تابستانی یک هفته ای در MIT معرفی و پیشنهاد می شده و در بسیاری از شرکتها هم اکنون روی خط ارتباطی خود، آن را دارند.
نقطه نظر (موضع) یا موضوع مورد بحث سمینار
هر سال که یادداشت ها و مقاله های سمینار توسعه می یابند و بازنگری و تصحیح می شوند، محتویات برنامه هم عوض می شوند. یادداشتهای سمینار بتازگی بالغ بر 450 صفحه می شوند و مدارکی در برگیرنده تمام موارد و مواد مطرح شده و پیشنهاد شده در سمینار می باشند. این متن کاملاً فهرست بندی و دارای ضمیمه و مرجع شده است. موارد زیر (فهرست زیر) مواضع و موضوعاتی هستند که توسعه یافته و تغییر کرده اند و برای ارائه در سمینار جاری آماده شده اند.
شرح حال و تحقیق اخیر آقای Herb Sawin
سخنران برنامه آقای هرب ساوین است، پروفسور مهندسی شیمی، مهندسی الکتریسیته و علوم کامپیوتر از انستیتو تکنولوژی ماساچوست (MIT). فروفسور ساوین در حدود 22 سال بر روی موضوع پردازش (فرایند) پلاسما کار کرده و در حدود 160 مقاله تالیف شده و رساله (یادداشت) در پرونده خود دارد. تحقیقات او شامل مطالعه در فیزیک پلاسما، شیمی پلاسما، واکنش های سطوح تغییر و تصحیح سطوح، عیب یابی و تعمیر پلاسمایی، مدل سازی (ارائه مدل) از پردازش. در مورد ویژه او بطور نزدیک با صنعت در توسعه و درک مفاهیم یون گیری الکترونها و ذخیره سازی بخار شیمیایی غنی شده با پلاسما، کار کرده است و نیز عیب یابی پلاسمایی و تمیز کردن لایه های مجاور با میکرو- ماشین ینگ (Micro Machining) "همین او یک متبکر در بیش از 8 مقاله و رساله است که 5 تای آنها از MIT برای صنایع (صنعت) و تکنولوژی اجازه نامه گرفته اند. این مقالات راجع به موضوعات زیر بحث می کنند":
* پاک کردن خشک لایه های Ni، Fe، Cu، Na، فلزهای آلکالی و اکسیدها
* جایگیر کردن یا (مستقر کردن) لایه های نازک تفلون مانند بصورت بخار شیمیایی برای دی الکتریک های یک لایه در میان و کاربردهای دیگر
* مونیتورینگ (مشاهده بصری) میزان چند لایه شدن (لایه گیری) اینترفرومتریک لایه ای، پاک کردن، تاخیر RIE، و مرحله پایانی در برخی فرایندها (End point).
* تحلیل نامحسوس برای حساسیت بیشتر بازرسی (جستجو) در مرحله پایانی (کاری).
* پیکره بندی (ساختار) رآکتور پلاسمایی
* پاک کردن لایه های مجاور با بخار با روش HF.
برخی از نکات بارز کار آخر او (Sawin) شامل موارد ذیل است:
* او راجع به سینه تیک(کینه تیک) سطوح یون گرفته که مسئول (عامل) یون گیری جهت دار و سمتی مطالعه کرده است که از اشعه ها برای روان کردن (جاری کردن) (و بردن) مایعاتی که هنگام عملیات کار (مراحل انجام کار) بر روی سطوح ریخته می شوند (برخورد می کنند)، استفاده می شود.
او در آزمایشات اولیه ای از یونهای Ar و اشعه CL2 استفاده کرد او می توانست تخلیه فراورده ها (محصول) را از ثبت (یون گیری) لایه های سیلیکونی، اندازه بگیرد. با این تکنیک او اولین کسی بود که توانست زمان جایگزینی (جایگیری) بین برخورد یونها و رهاسازی (تخلیه) الکترونها (نتیجه واکنش) از روی سطح الکتروناه (که برحسب 100 میکرو ثانیه بود). این زمان جایگیری نشان می داد که مکانیزم (ی) برای ارتقاء (افزایش)، از طریق روشهای شیمیایی میسرتر بود تا اینکه بوسیله پاشیدن مواد از روش فیزیکی یا مکنیزم میله های داغ؟ که عموماً هم به این روش در آن زمان اعتقاد داشتند.
ابتدا برای مشخص کردن و ارائه مدلی از واکنش (پدیده) شارژ صوری (ظاهری) و تاثیر آن بر اتم گیری وابسته نسبت منظری (تاخیر RIE).
نشان داد که فشار در روی (در مرحله) رویاروی دی اکسید- پلی سیلیکون عاملی بزرگ در شکل گیری درزها و شکافها می باشد. انعکاس یون با پارژ صوری (ظاهری) برای اندازه گیری مقدار شکاف خوردن (درست شدن شکافها) وسیله و روش کافی ای نیست (این روش کافی نیست).
* آزمایشات تخلیه (ستون) ترکیب شده که در حال حاضر در آزمایشگاه آقای ساوین اجرا می شوند، در مدت زمان (از نظر زمانی) بین سیلان واقعی (جاری شدن واقعی) و پیچیدگی با هم تفاوت دارند. مثلاً الکترون گیری (فرم گیری) سیلیکون و اکسید در قالب (رابطه) ستونهای ، F، تعریف و تعیین شده است. جاری شدن (حرکت) لایه ها و ستونهای مذکور با آنها (آن دسته) که در متن فرایندهای الکترون گیری پلاسمایی وجود دارند، قابل مقایسه هستند. تناسب(میزان) الکترون گیری، جایگزین شدن مجدد(ذخیره مجدد) و منتخب (برگزیده) بودن این فرایند، اندازه گیری شده است و در یک مدل شبیه سازی شده تصویری قرار داده شده است تا مدلی از فرایندهای الکترون گیری (جهت دار) را ارائه بدهد. او همچنین مقدار جابجایی وزن (جرم) در اثر نیروی وارده (سینه تیک) [Kinetics] الکترون گیری پلی سیلیکون را در ، ، ، و اندازه گیری کرده است. اهمیت دوباره ذخیره کردن (جایگیری مجدد) محصولاتی مثل اندازه گیری کرده است. اهمیت دوباره ذخیره کردن (جایگیری مجدد) محصولاتی مثل که میزان الکترون گیری را کاهش می دهند. در مصارف عادی و معمولی نشان داده شده که 2 برابر اهمیت دارد. تغییر وضعیت جرم در اثر نیروی وارده در این کار در یک شبیه ساز مصور قرار داه شده تا برای نشان دادن مدلهای پلاسما استفاده شود.
* ساوین و گروهش یکی از اولین کسانی بودند که از مدل هیدرودینامیک برای نمایش صوری فیزیک تخلیه (شارژ) استفاده کردند و نظریاتشان را به طور گسترده ای در این قسمت منتشر کردند. مقاله او اولین مقاله ای بود که شامل یک تاثیر درونی انتقال یون می بود و از سوی کسانی که از این فرمول استفاده می کردند و قریب به 52 مرتبه از سال 1987 که وی مقاله اش را منتشر کرد، اقتباس و استناد شده بود. در مجموع گروه او یک روش تیراندازی (تخلیه ناگهانی) عددی را توسعه داده بودند برای هم راستا شدن (هم جهت شدن) با حالت یکنواخت ناپایدار و لرزشی در تخلیه rf که توسط دیگران که در این زمینه تشکیل یک گروه و دسته را داده بودند.
* تحت حمایت (Sematech) تکنیک (روش) اینتروفرومتری کامل لایه های فشرده، اختراع (ابداع) شده و ثبت اختراع هم شده بود. این روش نه تنها می تواند متشابه (هم شکل بودن) نسبت الکترون گیری در میان لایه های به هم فشرده را در خلال جایگیری و یا الکترون گیری اندازه بگیرد، بلکه همچنین می تواند اختلافات و تغییرات نسبت الکترون گیری را هم در یک صفحه (لایه) از بین رفته اندازه گیری کند آن هم با وقتی بیشتر از 1% نسبت الکترون گیری. این روش تضمین کرده (قول داده است) که ابزاری با ارزش برای توسعه فرایندها و کنترل باشد. یک شرکت موفق و در حال پیشرفت که بر مبنای این مفهوم ساخته شده بود، شکل گرفت و تولیدات خود را به صنعت ارائه کرد (فروخت) که اکنون تبدیل به شرکتی بزرگ شده است که کارش نظارت و نگرش بر وضعیت مراحل انجام کار در ساخت و تولید می باشد.
* اولین اندازه گیری انتشار زاویه ای بمباران یونی در روی یک الکترود در تخلیه rf در لابراتوار Sawin انجام شد. این اندازه گیریها توسط مدل (نمایش مدل) مونته کارلو از پراکندگی یون در غلاف (پوششی) بود که سبب می شد یون انرژی پیدا کند و جایگیری زاویه ای روی دهد. همچنین این اندازه گیری ها در مدلسازی از وضعیت حرکت ناحیه ای خاص به سمتی خاص در سطح لایه های بهم فشرده در خلال فرایند، دست به دست هم دادند تا محاسبات صورت گیرد. از آنجا که انتشار زاویه ای برای کنترل جهت یابی و ابعاد بحرانی،در الکترون گیری مهم و حیاتی هستند، این کارهای اساسی و پایه ای از اهمیت فراوان برخوردار هستند.
* برای اندازه گیری مقدار شیمی پلاسمای فرایندها گروه ساوین تکنیک مدولاسیون قدرت rf را توسعه دادند که می تواند مراحل مرزی نسبت را در کینه تیک شیمیایی مشخص و شکل دهی کند. این مدولاسیون دانسیته الکترون رخ دهد اما مدولاسیون خیلی کمی در انرژی الکترون در دیگر فیزیک پلاسما بوجود می آید. با اضافه کردن مقدار کمی Ar، دانسیته سریع الکترون، با مشاهده مدولاسیون تخلیه بصری Ar، اندازه گیری می شود. همچنین مدولاسیون تخلیه که از واکنشی در پلاسما شکل می گیرد مثل Cl، F، CF، CF2 و غیره، می توانند انواع تعیین مقدار بشوند و وقتی که با تخلیه Ar که برای تصحیح دانسیته الکترون انجام می شود به حال عادی باز می گردند، تمرکز انتخابی این گونه ها(انواع) تعیین می شود. تجزیه و تحلیل های "Fourire" برای تعیین طرز عمل (تابع) انتقالی آزمایشی و متعاقباً برای تابع پذیری کینه تیک شیمیایی استفاده می شود. استفاده از این روش، نشان داده است که ترکیب بیشترین تخلیه ها با (بوسیله) توازن فرایند پراکنده شدن با برخورد الکترون و ترکیب مجدد سطوح (انرژی) تعیین شده است مثلاً فاز گازی (قسمت گازی) فرایندهای واکنش شیمیایی بصورت سمبلیک و نمونه، مهم نمی باشند. قبل از انجام این کار، کارهای تئوری و آزمایشی زیادی که مدلهای کینه تیک تخلیه ای داشتند و با واکنش های فازگازی جمع بندی شده بودند، در صدر روش ها بودند و روشهای برتری بودند. مشاهده با تکنیک آنالیز سریع "Sawin" نشان داد که این مدلها یک تا 2 برابر اندازه واقعی از نظر بزرگی، بودند. چنانکه نتیجه یک کار نشان می داد، اندازه گیری و ارائه مدل از کینه تیک سطوح در حال ترقی و پیشرفت دانسته شده اند و باید حفظ و منظور شوند. (به حساب بیایند).
* در 3 سال اخیر گروه "Sawin" توسعه فرایند تمیز کردن خشک را بصورت ابداعی و نو شروع کرده اند که برای پاک کردن آلودگیها و قسمتهای تخریب شده بین مراحل فرایند در حین ساخت و پردازش در امور میکروالکترونیک استفاده می شود. برای مثال در تمیز کردن Ni، Cu و Fr از سطوح Si و در درجه حرارت اطاق نشان داده است که استفاده از و رادیکالهای F از فرایند اشعه های گرمایی داغ که در آزمایشگاه او توسعه یافته، تولید می شود. چنین فرایندهای تمیز کردن خشک در آینده جایگزین روشهای فرایند تمیز کردن با آب خواهند شد که بر پایه استفاده از اسید هستند و مستلزم مخارج بیشتر هستند و از نظر آلودگی محیط زیست هم آسیب بالاتری ایجاد می کنند. در کل ثابت شده و نشان داده شده است که Na و دیگر فلزات آلکالی را می توان با استفاده از فرایند بخار HF تصحیح شده، برداشت (پارک کرد). یک ترتیب یا عمل تمیزکاری تمام خشک که از فرایند بخار HF تازه و دست اول استفاده می کند، توسعه یافته و تکمیل شده است و در عمل تمیزکاری(پاک کردم) با خلاء نشان داده شدهاست که برای سوراخهای اتصال بکار می رود.
* مواد ترکیبی پرفلورینات (PFC'S) مواد شیمیایی هستند مانند ، ، ، و که در ساخت و پردازش و تولیدات میکروالکترونیک استفاده می شوند، بهرحال تخلیه این گازها به سوی اتمسفر زمین یکی از موضوعات بزرگ قابل ملاحظه است بخاطر گرم شدن بالقوه جهانی به علت عمر طولانی این مواد که بیش از 000/10 سال است و نیز بخاطر انتشار اشعه مادون قرمز آنها. "Sawin" یک واحد کاهنده پلاسما را توسعه و تکمیل کرد که PFCها را قبل از تخلیه شان به اتمسفر نابود می کرد. این واحد در بین قسمتهای عمل کننده فرایندها کار گذاشته شده است و تلمبه (پمپ) آن تاثیری در روند کار فرایند پلاسما ندارد.
قسمتهایی که در آزمایشگاه "Sawin" مورد تحقیق هستند شامل:
<– کنترل مدار تغذیه برگشت و عیب یابی در فرایند پلاسما در یک سیم پیچ شیار دارد که به طور القایی با رآکتور پلاسما جهت شده اند (کوپلینگ شده اند) و از روش اینترفرومتری کامل لایه های فشرده طیف نگاری اپتیکی تخلیه استفاده می کنند. کنترل مدار برگشتی تغذیه نسبت الکترون گیری و همشکل بودن (توافق) روی (در) الکترون گیری های پلی سیلیکون بر روی یک Lam الکترون گیرنده TCP نمایش داده شده اند. عموماً کنترل نسبت منظری الکترون گیری وابسته (ARDE) که همچنین به اسم تاخیر RIE هم شناخته شده است نیز دارد توسعه و گسترش و تکامل می یابد.
<– کاهش نامحسوس تخلیه اپتیکی (بصری) بوسیله تجزیه و تحلیل عمده(اصلی) مواد ترکیبی (اجزاء دستگاه) و دیگر تکنیکها برای کنترل برگشت تغذیه و بازرسی آخرین مرحله (نقطه).
<– الکترون گیری یونی (یون گیری) واکنشی اکسید اندازه گیری کینه تیک سطح و انتشار و توسعه گازهای غیر معمول. کینه تیک الکترون گیری اکسید که برای ارائه مدل نموداری توسعه و حرکت جابجایی خاص، لازم است بوسیله روش های زیر اندازه گیری می شود.
* طیف نگاری جرم برای اندازه گیری جریان یون (یونها)
* جذب UV (ماوراء بنفش) و تحلیل تخلیه اپتیکی (بصری) برای اندازه گیری جریان (سیالیت) طبیعی.
* میکروبالانس (ریز توازن) کریستال کوارتز برای اندازه گیری نسبت الکترون گیری/جایگزینی بعنوان تابعی از انرژی یون (یونی) و زاویه برخورد.
<– کینه تیک سطوح که با یون القاء شده اند در پلی سیلیکون، اکسید، الکترون گیری مقاوم در برابر نور که از ستون یا اشعه پراکتی (انتشار اشعه) استفاده می کنند. استفاده از ترکیب کردن 3 دسته شعاع (اشعه) F، ، ،، ، ، و ، کینه تیک سطوح در پلی سیلیکون، اکسید و ضد نور، در حکم تابعی از انرژی یون، زاویه برخورد متقابل یون و انتشار و جریان یون اندازه گیری می شوند. مدلهای کینه تیکی که بر اساس توازن جرم هستند، به منظور تشکیل و ترکیب شدن با شبیه سازهای نموداری (صوری) اطلاعاتی ساخته و پرداخته شده اند.
<– ارائه مدل توسعه (حرکت) صوری بر طبق داده ها در فرایندهای جایگیری و الکترون گیری بر مبنای محاسبه مونته کارلو در مبحث جریان (حرکت) الکترونها در جلوه (ظاهر) یک سطح. این شبیه ساز شامل مباحث شیمی و فیدبک زیر می باشد:
* انتقال یون و پراکندگی یکنواخت/ نامنظم از سطوح اجزاء
* انتقال خنثی با پراکندگی بحالت پخش شان نامنظم.
* ترکیب در سطوح بصورت تابعی از ترکیب سطح.
* جایگیری (ذخیره) گونه های پلاسما.
* جایگیری مجدد فراورده ها (محصولات) یا حاصل واکنش ها در الکترون گیری.
* کینه تیک سطوح که بر مبنای توازن جرم عنصری است.
* پیشرفت (جلو افتادن) پروفیلی به وسیله برداشتن سلولی (جابجایی سلولی).
<– کینه یک سطح در الکترون گیری پلی سیلیکون و مدل سازی پروفیلی در یک TCP Lam.
<– پروفیلهای و از مدل شبیه ساز پروفیلی مونته کارلو که شرح داده شد برای توسعه و تکمیل خود استفاده کرده اند.
<– پلاسمای ضربانی و جایگیری پیرولیتیک در لایه های نازک فلوروکربن برای دی الکتریهای با مقدار K پائین.
<– کاهش پلاسما در مواد پرفلوروکومبوند (مواد ترکیبی بر مبنای پرفلورید)؟
<– جایگیری یون القایی در فلزات از (ارگانومتالیک مس) اجزاء فلزی. با افزودن اتمهای H99 درصد مس خالص (Cu) می تواند جایگزین شود.
<– تمیزکاری خشک لایه های فشرده (مجاور) با بخار HF برداشن برای اکسید in situ و برداشتن فلز آلکالی.
<– پاک کردن Fe، Ni، Cu با روش کلرین- ماوراء بنفش.
<– پاک کردن Fe، Ni، Cu اشعه پیرولیتیک (Pyrolytic beam).
<– فرایند تمیزکاری/ جایگیری جامع (گسترده) الکترون گیری- Ash- خشک کردن برای اتصالها و طرق انتقال.
تصویر نمایش داده شده در زیر یک سیستم جامع فرایند خوشه ای (دسته ای) را نشان می دهد که در آزمایشگاه Herb Sawin در دانشگاه MIT می باشد. این شامل 9 مرحله و قسمت آنالیتیک (تحلیلی) است که متصل شده است به یک سیستم انتقال مکشی خیلی خیلی قوی. سیستم انتقال در فشار تقریباً ثابت شده است. نمونه ها یا لایه های نزدیک به هم که بارگذاری شده اند، از قسمت قفل بارگذاری استفاده می کنند و آنگاه به سمت یا بین هر کدام از قسمتها بدون اینکه در معرض هوا قرار گیرند، منتقل می شوند. از طیف نگاری فتوالکترونی با اشعه مجهول (XPS)، طیف نگاری میله ای الکترون (AES)، بیضی سنج طیف نگاری (Spectroscopic ellipsometer) می توان برای تجزیه و تحلیل سطوح فشرده و نزدیک به هم، قبل، در حین و بعد از فرایندها و مراحل عمل استفاده نمود.
نمودار شماتیک سیستم خوشه ای تحقیق در لابراتوار (آزمایشگاه) Herb Sawin در MIT.
اجزایی که اخیراً بر روی سیستم انتقال نصب (سوار) شده اند در ذیل آمده اند:
* محفظه (قسمت) تحلیلی XPS/AES با قابلیت وضوح زاویه ای برای تجزیه و تحلیل زنجیره شیمیایی و لایه های بهم فشرده عنصری (جزء به جزء) که از وضوح زاویه ای استفاده می کنند، ترکیب سطوح بالایی، جداره های کناری و کف اجزاء الگو شده یا اضافه شده می توانند از هم دیگر فاصله گرفته، باز شوند.
* الکترون گیرنده های پلاسمای که بصورت القایی با هم مربوط می شوند، که دارای یک اختلال سنج (پارازیت)سنج کامل با لایه هایفشرده (Wafer) برای نسبت الکترون گیری و تحلیل های یک پارچگی (هم شکل)، یک مجرا (دهانه) طیف نگار ریشه یاب و انتخاب کننده برای تجزیه و تحلیلهای ترکیب شدن با یون، و یک مجرای نمونه گیری میکروبالانس با کریستال کوارتز برای اندازه گیری های کینه تیک سطح.
* جریان فروریزنده (نزولی) Asher پلاسما.
* محفظه ای برای برداشتن یا پاک کردن فلزات با که دارای یک نشان دهنده تک رنگ برای انتخاب طول موج نور استفاده شده برای تسهیل در فرایند فوتولیتیکال می باشد.
* محفظه (قسمت) تمیزکاری با بخار HF که دارای یک بیضی سنج طیف نگاری است که اجازه می دد تحلیل ها (تجزیه های) in situ در خواص لایه های نازک و نسبت الکترون گیری انجام شوند.
* قسمت جایگیری (جایگزینی) با پرتاب مواد مایع بخارج.
* قسمت پراکنده کننده چند شعاعی برای جایگیری فلز القاء شده با یون.
* قسمت پراکنده کننده چند شعاعی برای تحلیل و تجزیه های واکنش الکترون گیری القاء شده با یون.
* قسمت پراکننده کننده چند شعاعی برای برداشتن Fe، Ni و Cu به وسیله اشعه پیرولیتیک.
* قسمت پلاسمای ضربانی و CVD پیرولیتیک در جایگیری لایه های نازم پر فلوروکربن برای دی الکتریک با K پائین/
مقالات نمونه در سمنیار Sample Seminar Notes
تجمعه درزها (شکاف ها)- الکترون گیری تحت فشار القا شده در پلی سیلیکون
تجمع درزها در الکترون گیری پلی سیلیکون تا حدودی به علت الکترون گیری خودبخود ارتقاء یافته در اثر فشار بستگی دارد و بطور کامل نمی توان گفت که معلول صد در صدی از پدیده شارژ جلوه ای می باشد. به حداقل رساندن فشار کششی در میان لایه های نازک پلی سییکون می تواند تجمع شکافها و درزها را کاهش دهد. مثلاً برانگیخته (ملتهب) کردن و متفاوت کردن شرایط جایگری پلی سیلیکون. همچین تغییر و تصحیح فرایندهای الکترون گیری پلاسما برای افزایش حالت مفعولی دیواره ها (فاعلیت دیواره ای) یا جداره ای. مثل اضافه کردن کاتالیزورهای (پیک (قاصد)های) مفعولی به گازی که در فرایند استفاده می شود و این گاز الکترون گیری خودبخودی را را بلوکه و قبضه می کند، یک روش متناوب جلوگیری ازالکترون گیری خودبخودی در پلی سیلیکون در برخورد (رویارو شدن) اکسید و پلی سیلیکون، می باشد. شکاف دار شدن(درز دار شدن سطوح) تا زمان زیادی به پیچش (قول دار بودن) مسیر و حرکت یون که با میدان الکتریکی القاء شده بود نسبت داده می شد و نیز الکترون گیری بعدی (آتی) پلی سیلیکون با این یونها پتانسیل عظیم شارژ ناحیه ای در سطح دی اکسید سیلیکون به سبب اختلاف در جهت دار بودن یونها و الکترونها می باشد مثلاً الکترونهایی که بطور ایزتروپیک جهت دار شده اند بطور منفی کناره ها(جداره ها)ی ضد نور (فتورسیست) را شارژ کرده یونهای جهتی بطور مثبت لایه های زیرین اکسید را شارژ می کنند (در خلال الکترون گیری بیش از اندازه). لازمه بالقوه بازتاب (انعکاس) یونهای با انرژی پائین (eV 45<) برای تشکیل درزها تقریباً () بر روی یک سطح اکسید می باشد. بهر صورت بزرگی این میدان بستگی دارد به (وابسته است× به 2 عامل (عامل 2) برای شکست ولتاژ برای توسعه اکسید (گسترش اکسید) (اکسید فزاینده) تقریباً چنین میزان بزرگی تمایل زیادی دارد به اینکه در بین سطوح نشتی بوجود بیاورد، میدان را کاهش دهد و بدین طریق از بازتاب یونها که به منظور ایجاد توسعه برای بوجود آوردن شکاف ها استفاده دارد، جلوگیری کند. حتی در میان اکسید گسترده، گزارش داد که نشت گسترش برای اکسید غنی و غلیظ بالای ولتاژ بکار رفته، قابل توجه شده بود و این ولتاژها V5 بود. علاوه بر اینها، بمبارانهای یونی، الکترونی و ذرات نوری UV از پلاسما، حالات الکتروی را تهیج و برانگیخته می کرد بدینصورت نشت اکسید را بالاتر می برد و کاهش اضافی میدانها در بین اجزاء و انعکاس افزوده یون را به دنبال داشت. فشار کششی در برخورد اکسید- پلی سیلیکون الکترون گیری خود بخودی پلی سیلیکون به وسیله خنثی های واکنشی را بالاتر می برد و سبب تجمع شیارها و دزها می شد. میدانهای فشار غیر هم شکل در بین خطوط مرتب شده مشاهده شده اند و فشارهای متمرکز شده (جایگیر شده) بزرگ در حین مقابله، القاء شده اند، بخصوص گوشه ها و کناره های نزدیک (هم جوار) با زیرلایه ها (substrate)؛ برای انجام (اثبات درستی) الکترون گیری که با فشار ارتقاء یافته، نمونه های مرتب شده بطور مکایکی طوری فرم گرفته بودند و انحناء یافته بودند تا فشار لایه های نازک پلی سیلیکون بدون هیچ گونه تغییری روی لایه ها، تغییر کند. فشار مکانیکی اعمال شد مقداری بزرگتر از چیزی است در یک لایه پلی سیلیکون نمونه بدون انحناء مکانیکی انجام می شود (اعمال می شود). این تنظیم خمش مونه (خم کردن نمونه) در تصویر 1 نشان داده شده. نمونه های مرتب شده (دارای الگو) از همان لایه Wafer 6 اینچ بریده شده بودند و شامل خطوط مکرر (تکراری) و فاصله های مابین آنها، می شد. سیم های فلزی در زیر نمونه های الگویی (راه راه) سیلیکون قرار داده شده بودند و با خطوط الگو عمود بودند. سپس نمونه ها توسط سیستم اشعه ای با و Cl هم بدون سیم فلزی و هم با آن، الکترون گیری شدند.
"تنظیم برای خم شدن 3 نقطه ای نمونه های مرتب شده پلی سیلیکون. یک سیم تنگستن در زیر نمونه سیلیکون مرتب شده قرار داده شده بود که با خطوط حالت عموی داشت 2 پیچ فولاد ضد زنگ هم برای محکم کردن لبه های نمونه بر روی نمونه گیر در هنگام فشار مکانیکی بر سطوح لایه های نازک، بکار رفته بود. نمونه ها از یک Wafer هم با سیم و هم بدون سیم الکترون گیری شدند."
پروفیلهای الکترون گیری شده نمونه های مرتب پلی سیلیکون با اعمال فشار مکانیکی و بدون اعمال فشار مکانیکی در تصویر 2 برای مقایسه نشان داده شده اند. درجه شکاف دار شدن با فشار مکانیکی اعمال شده، بیشتر می شود و نشان می دهد که فشار می تواند الکترون گیری خودبخودی پلی سیلیکون را به وسیله کلرین اتمی، (کلرین گازی تهیه شده از نمک معمولی است) بالاتر ببرد (ارتقاء دهد9.
"نمونه عکس سطح مقطع ضد نور پلی سیلیکون الکترون گرفته با (عکس a) نمونه بدون خم شدن/ فشار مکانیکی الکترون گرفته. (b) نمونه با فشار/ خم شدن مکانیکی الکترون گرفته. هر دو نمونه از wafer اینچی 6 گرفته شده بودند."
زمان الکترون گیری بیشتر از حد که در این آزمایشات بکار گرفته شده بود تقریباً 15% کمتر از آن چیزی بود که در فرایند شکل گیری (تجمع) شکافها که حدود 200% بوده گزارش شده بود که در آن مدت (طی آن زمان) تجمع شکاف ها (شکاف دار شدن) گوشه ها یا حدود متشابه مشاهده شده بودند.
سرعت (نسبت) بیشتر شکافدار شدن در آزمایشات ما نشان می دهد (ثابت می کند) که این عمل با بیشتر شدن مقدار فشار، شتاب می گیرد. بهرحال (بنابراین) آهسته و کم (جزئی) که مشاهده شده بدون اعمال نیروی مکانیکی صورت گرفته، نشان داده است که این نمونه های پلی سیلیکون تهیه شده به وسیله SEMATECH دارای فشار کافی هستند که شکافدار شدن با الکترون گیری بیش از حد و گسترده اتفاق خواهد افتاد.
نتایج مشهود آزمایشی قویاً تاکید می کند (بحث می کند) که تجمع (ازدیاد) شکافدار شدن به طور عمده (بیشتر) به وسیله فشار تحت تاثیر قرار می گیرد، چنانچه (در حالیکه) شارژ و پیچیش مداری یونها در سیستم اشعه ای (ستونی) قابل توجه و زیاد نیستند. ازمایشات اشعه ای (ستونی) که در این کار (پروژه) گزارش شده اند از یک اشعه یون دسته بندی شده (مرئی شده) ]تقریباً بیشتر از [ "" با یک توزیع انرژی بیشتر از 15 Ve از Fwhm و درجه حرارت الکترونی (حرارت الکترونی) تخمین زده کمتر از ev1 استفاده می کنند. میدانهای لازم برای انعکاس یونها تحت این شرایط تقریباً برابر با یک هزار است بطور مثال مساوی با آنچه که برای شکست اکسید گسترده لازم است. شکافدار شدن با 15% الکترون گیری اضافه حتی در مواردی که نیروی مکانیکی اضافه، اعمال نمی شود هم مشاهده شده است. سرانجام، (در آخر) شکافدار شدن از نیروی (فشار) مکانیکی ذخیره شده و جمع شده نیز تاثیر می گیرد که تحت همان شرایط الکترون گیری بوجود می آید. (وجود دارد).
فشار ممکن است باعث ارتقاء (افزایش) الکترون گیری خودبخودی از راه کاهش مانع (حصار) انرژی برای Cl بمنظور نفوذ در قسمتهای توری شکل یا مشبک مانند سیلیکون و حمله به محدوده های زیرین si-si می شود. الکترون گیریخودبخود پلی سیلیکون به وسیله هالوژن های اتمی در برخی شرایط مشاهده شده است از جمله:
1-پلی سیلیکون از نوع ،
2-پلی سیلیکون بطور ناحیه ای یا متمرکز در یک نقطه بوسیله نور لیزر، تخلیه اشعه ای شده (Radiante).
در این موارد الکترون گیری خود بخودی به اتمهای هالوژنی نسبت داده شده که افزایش نفوذ داشته اند در لایه های سیلیکونی امتداد (گسترش) حدود شیمیایی si-si توسط فشار می بایست (مانع) حصار انرژی را برای نفوذ Cl به قسمتهای مشبک مانند کاهش دهد و اجازه دهد که الکترون گیری خودجوش در درجه حرارت اطاق رخ دهد. در دار شدن(شکافدار شدن) بیشتر (بزرگتر) با قابیت افزوده رسانایی پلی سیلیون (نوع n) در توافق (سازگاری) با مکانیزم اعمال شده (بکار گرفته شده) گزارش شده است. رابطه متقابل (رابطه همشکل) بین باردار شدن و شکافدار شدن ممکن است به علت شارژ ظاهری متعادل در جائی که یونها منعکس می شوند و در رویارویی (برخورد) اکسیدژ پلی سیلیکون حالت مفعولی دیواره ای برداشته می شود، بدین صورت اجازه داده می شود کلرین اتمی بطور خودبخود پلی سیلیکون را باردار کند.که در تصویر 3 نشان داده شده است. (a) حالت مفعولی دیواره ها از جایگیری رسوب ضد نور بوجود آمده است. جایگری دوباره محصول الکترون گیرند یا آنهایی که توسط محصول (محصول واکنش) بوجود آمده اند، و بطور عمومی (کلی) در حال قالب رسوب (جایگیری) الکترون گیری پلاسمای با غلظت بالا دیده می شود. نمودارها (پروفیلمهایی) که قویاً از نظر جهتی الکترون گرفته اند، بدین صورت می توانند از راه توازن الکترون گیری با رسوب دار شدن (جایگیری) بوجود بیایند. (b) در خلال مرحله الکترون گیری بیش از حد، رسوب تجمع یافته بالقوه در سطح دی اکسید، یونهای با انرژی پائین را به سمت پای خطوط پلی سیلیکون به منطور برداشتن حالت مفعولی دیواره ها، منعکس می کند. (c) پلی سیلیکون حفاظت شده و تحت فشار، بوسیله کلرین اتمی خودبخود الکترون گرفته است. بنابراین الکترون گیری که با فشار القاء شده است، در تجمع شکافها مهم است اما از انعکاس یونهایی که از طریق شارژ القاء شده اند کمک گرفته است. از هنگامی که شارژ شدن بتنهایی مسئول تجمع شکافها نیست، شکافدار شدن می تواند به وسیله شرایطی که باعث بزرگتر شدن دیواره های رسوب گیر، حذف شود یا کاهش یابد.
افزایش حالت رسوب گیری دیواره ها، ثابت کرده (نشان داده) است که می تواند از تجمع شکافها ممانعت کند. راه حل دیگر این است که به وسیله تغییر دادن و برانگیخته کردن شرایط رسوب گذاری (جایگیری) پلی سیلیکون، فشار روی لایه های نازک پلی سیلیکون را کاهش دهیم.
تصویر تجمع شکافها بصورت یک ترکیب از انعکاس یون بوسیله شارژ صوری (ظاهری) برداشتن دیواره های رسوب گیر جانبی و الکترون گیری خودبخودی پلی سیلیکون تحت فشار به وسیله اتمهای کلرین.
One) رسوب گیری (شکل گیری) حالت مفعولی دیواره ها در خلال الکترون گیری پلی سیلیکون.
Two) برداشتن دیواره های رسوب گیر جانبی در خلال مرحله الکترون گیری بیش از حد در اثر یون منعکس شده توسط شارژ.
Three) پس از برداشته شدن دیواره های جانبی، کلرین اتمی بصورت خودبخود پلی سیلیکون تحت فشار را الکترون می دهد.
یادداشتی بر اشتباه قضیه پیوستگی تایلور و جاذبه متقابل حقیقی توزاگی(اسم).
این یادداشت (تذکر) در نشریه ژئوتکنیکال نیوز جلد 17 شماره 4 تاریخ دسامبر 99 چاپ شده بود.
"تذکری بر اشتباه فرضیه پیوستگی تایلور و جاذبه متقابل حقیقی ترزاگی"
نوشته اندرو- ان- شوفیلد از اداره مهندسی دانشگاه کمبریج
قسمتی در شرح حال جدید از ترزاگی در نشریه گودمن سال 1999 صفحه 212 و همکارش بِک توضیح می دهد که درست پس از انتشار مقاله ترزاگی در سال 1943 بنام مکانیک تئوری خاک، ترزاگی شروع به نوشتن کتابی تازه بعنوان مقدمه، برای مقاله اش کرد. نشریه گودمن در صفحه 213 گزارش می دهد که کار نویسندگان با حالت کامل نشده (ناقص) مکانیک خاک، بی نتیجه و بی ثمر ماند و مراحل انجام کار با این کتاب به تاخیر افتاد. روند (مراحل انجام کار) برای دوباره نویسی، مرور و اصلاح کتاب سال پشت سال طول کشید تا سال 1946، هنگامی که کتابی بسیار متفاوت (ترزاگی و پک ]1948[) نزدیک به تکمیل و تمام شدن بود. در آن مرحله، مولفین حالا بطور 2 جانبه و متقابل با هم یگانه و مورد اعتماد شده بودند و گروهی را برای آنچه در موردش تحقیق و مطالعه می کردند، تشکیل داده بودند چنانکه این موضوع (نظریه) همان مطلب رو به تزاید (تئوری فزاینده) و علم شفاهی بود که در اختیار معدود دانشمندانی بود که راجع به خاک ها در تحصیلات دانشگاهی آنچنانکه در توصیحات الف بک در مرور (نگرش) در کتاب دستنویس از پروفسور دونالد تایلور از دانشگاه MIT آمده بنام "پذیرش کورکورانه تئوری می تواند مستقیماً به سوی فاجعه هدایت کند"، نوشته است که "این عقیده که تقریباً مکانیک خاک را خراب کرد و مخالف بهترین تلاشهایی است که ترزاگی و تعداد انگشت شماری دیگر فقط بتازگی توانسته اند داشته باشند تا راهی بسوی موفقیت باشد."
تمامی 3 کتاب ثابت کردند که مفید هستند. بطور مثال در دانشگاه کمبریج خطابه روسکو برای دانشجویان سال سوم در سال 1950 بر مبنای نظریه ترزاگی در سال 1943 بود. در سال 1954 دانشجویان محقق آقای روسکو، کتاب تایلور (1948) را مطالعه کردند، همانطور که (چنانکه) دانشجویان محقق اچ- ورسلف که در سطح بین المللی هم شناخته شده بودند، در سال 1937 همین کار را کردند.
در سال 1958 یک رشته تحصیلی که طی 2 سال تدریس می شد (یا در سال دوم تدریس می شد). و در خصوص مکانیک خاک بود، بر مبنای نظریات ترزاگی و پک قرار داشت تمام تعلیمات دانشجویان مکانیک خاک ما به طور نزدیک و مداوم از روش ترزاگی پیروی می کرد اما تاثیرات بزرگ در روی کار تحقیقات ما، "از" اوچ- ورسلف و کار تایلور بر روی نظریه پیوستگی، بود. آنها مستقیم به سال 1968 به سوی مبحث "حالت بحرانی مکانیک خاک" اثر شوفیلد و ورث هدایت شدند.
هنگامی که کتاب دیگشنری آکسفور (concise oxford dictionary) کلمه esoteric را برای معانی دکترین های فلسفی و غیره که افراد کمی از آن آگاهی دارند، بکار می برد، این بدین معناست که "فقط برای پیش کسوت ها و متکبرها" و تئوریهای حالات بحرانی در این حالت هم (Esoteric) هستند که بسیاری از مهندسان ژئوتکنیک هم پس از فارغ التحصیلی با این تئوریها بدین صورت آشنا خواهند شد. بهر صورت فقط اندکی از افراد آشنا به موضوع در آمریکای شمالی خطای ترزاگی در قضیه جاذبه متقابل حقیقی را خواهند خواند (خوانده اند) که در شماره ماه آگوست 1998 نشریه مهندسی زمین (Ground Engineering) و شوفیلد 1998 چاپ شده بود و این یاداشت (تذکر) هدفش این است که به مقاله ای که در قسمتی از کتاب Good man بین صفحات 63 تا 83 آمده بود بپیوندد، کتاب (Erdbaumechanik) ترزاگی درباره سیستم او راجع به مکانیک خاکی که بطور کامل و موثر تحت فشار است بر مبنای تحقیقات شخصی خودش از سال 1917 تا سال 1923 می باشد، زمانی که او یک سخن گوی دانشجویان در دانشگاه بود. او مکانیک تئوری خاک را 20 سال بعد از موفقیت های یشتر و موفق کاربرد این سیستم، پس از تمرینهای متوالی، منتشر کرد، هر دوی این کتابها شامل خطایی است که او مرتکب شد و احتیاج داشت که آن را کشف کند و شانس او موقعی آمد که یک بینش جدید و دید جدید درباره پیوستگی در یک کتاب جدید از تایلور منتشر شده بود تایلور یکی از سخن گویان از نسب جدید و کسی بود که از طرفی دیگر عهده دار مسئولیت تحقیقات به اختیار (داوطلب) خودش می بود. قابلیت های تایلور، ترزاگی را سوق داد به اینکه او را انتخاب کد به سمت دبیر کلی برای کنفرانس ISSMFE واقع در زوریخ (سوئیس) اما تایلور به علت ابتلاء به سرطان از دنیا رفت و شانس او برای تصحیح خطای ترزاگی از دست رفت. تایلور به اندازه ای زندگی نکرد تا کار در آزمایشگاه MIT را ادامه بدهد و خطا در پرونده، مسکوت باقی ماند (روش مشاهده) خطای ترزاگی را می توان به شرح ذیل توضیح داد
در کتاب تایلور، تصویر 2-14 اطلاعاتی را در مورد آزمایشات جعبه قیچی در هنگام آزمایش شن غلیظ شده هنگام برش نشان می دهد. پیوستگی سبب می شود که شن غلیظ شده هنگام افزایش کشش اولیه، در تمام جهات پخش می شود.
در صفحه 346 و 347، تایلور باید مقدار کاری را محاسبه کرده است که بر مبنای ان مقدار کار مقدار جرم خاک باید در قسمت جدا شونده نمونه ماسه (شن) افزایش یابد. او نشان می دهد که مقدار نوک (قله) ماسه یا قسمت تحمل کننده فشار حداکثر، پیرو افزایش یکی از عوامل استحکام پیوستگی به یکی از عوامل اصطکاک قیچی شدن می باشد. تایلور سوالی از معادله Mohr Coulomb نکرد اما عقیده ای که او برای ماسه در نظر گرفت، برای گل رس هم که به وسیله اچ ورسلف آزمایش شد، بکار رفت. وقتی ترزاگی و ورسلف اطلاعات و آمار راجع به حداکثر کشش ترسیم کردند که خطی مستقیم و مسیری واضح را نشان دهد و ارزش و مقدار شیبها و حدود منقطع این خطها بعنوان (اصطکاک حقیقی) واجزای (عوامل) جاذبه متقابل بود، آنها عوامل پیوستگی را در کشش در نقطه بریده شدن (peak) منظور نکرده بودند (در نظر نگرفته بودند).
خطای ترزاگی در حمایت و حق دادن به معادله Mohr Coulomb و در اعمال و بکارگیری آن خاکها که (جاذبه متقابل حقیقی) داشتند (دارند) برای نادیده گرفتن یا چشم پوشی کردن از تاثیرات پیوستگی بود که آنها بوضوح در فضای باز و در آزمایشگاه مشاهده کرده بودند.
فشرده و محکم کردن زیادی خاک رس یک مجموعه بهم چسبیده سفت از دانه های خاک را تشکیل می دهد. انبساط و پخش شدن همه جانبه این مجموعه دانه های خاک، بی ثبات و نامنظم است و بصورت قلم های توخالی شل شده و از هم باز شده، شکل می پذیرد و جاگیر می شود بنحوی که بصورت موادی در قالب صفحات نازک و بسیار شکننده در می آیند. پخش شدن در خلال این از شکل افتادن و بی حالت شدن مجموعه دانه های خاک نیاز به افزایش آب موجود در خود و مقدار مواد به اصطلاح قلم های توخالی مانند دارد. یک افزایش در حجم نیاز به مقدار کار برای فشار برعکس به سمت فشار خارجی، دارد. جعبه آزمایش قیچی اطاعاتی در مورد نرخ (مقدار) انبساط (پراکندگی) همه جانبه در روی سطوح افزایش به هنگام شکست یا گسستن، نمی دهد.
ترزاگی و H ورسلف فقط 2 عامل کشش قطعه خاک رس را آموختند؛ اصطکاک و جاذبه متقابل در اثر مجاورت دانه ها. آنها و تایلور می دانستند که مواد نی مانند تو خالی در خاک رس تثویت و سفت شده، هنگامیکه آب را بخود جذب کننده بصورت صاف و یکدست در می آیند اما آنها بدرستی تخمین (حدس) نزدند که این کار انجام شده برای جذب آهسته آب در خاک (خمیر) یکدست می باشد که همچنین سبب استحکام قطعه رسی می شود. رس سفت شده و ماسه غلیظ شده هر دو خمیر غلیظ از دانه های خاک هستندکه استحکام خود را از بهم پیوستگی مکانیکی اخذ کرده (بدست آورده)اند.
این استحکام در برگیرنده عامل سفتی است که ترزاگی عقیده داشت (می دانست) که باید در محاسبات فشار زمین معرفی شود (منظور شود). او راجع به آن در کنفرانس 1936 ISSMFE بحث کرد امام ندید که آن پیوستگی هر کجا که نرم شدن و مقدار آب افزایش می یابد (در فضای آزاد) باید مشاهده یا ظاهر شود. عوامل استحکام پیوستگی می توانند در خاک دست نخورده مشاهده شود که در کل، در هر کدام از عوامل استحکام می توانند عملکرد داشته باشند مثل چسبندگی ، پایداری و خزش.
اگر هر عقیده ای "مکانیک خاک خراب شده" وجود داشته باشد، آن عقیده "Mohr" است که راجع به دوایر نیروی فشار در شکست، می باشد که پوششی (چارچوبی) دارد که می تواند بوسیه رابطه فشار توضیح داده شود که با کشش رابطه ای ندارد. در سال 1936، ترزاگی این ایده Mohr را فرضیه ای مجهول نامید یا (hypothesis). او دید که این فرضیه در برگیرنده یک تقریب گسسته و عمیق (بی مهابا) است اما ندید که چرا این حقیقی (واقعی) نیست. اگر شمست سطحی خاک می توانست با هر تابعی از سه عامل فشار سطحی تعریف شود سپس آن تابع با دو معادله تعادل یک سیستم هیپروبولیک را تشکیل می داد که از 3 معادله از 3 عامل (جزء) ناشناخته فشار، می بودند.
در شرایطی که یک حد فشار معین وجود دارد، جواب معادله (راه حل) ما میدان سطحی فشار محدودی است که وابستگی به کشش ندارد. او مشاهده کرد که فشار زمین به کشش بستگی داشت اما اشتباه در سیستم معادله چه بود؟
آن می بایست اشتباهی در فرضیه مجهول (ناشناخته) Mohr باشد. این یک موضوع ساده در پوشش منحنی فراتر از خط مستقیم در معادله موهر- کلمب، نیست. ترکیدن (شکست) خاک فشرده (غلیظ) یک پدیده ناپایدار است مانند خم شدن که به شرایط حد کشش، بستگی دارد (خم شدن یا قر شدن). دوایر Mohr قسمت منحصر به فردی ندارند. یک خطای در آزمایش و اندازه گیری نمی تواند در فضای فشار تعریف شود. پیش از آنکه به معرفی یک پیوستگی ظاهری خاک که خودش تابعی از کشش است بپردازیم، بهتر است که نقطه نهایی کشش را معین کنیم آنچنانکه جمع زاویه حالت بحرانی هنگام عدم فشار به علاوه یک زایه انتشار (پخش شدن) باشد که این میزان کشش پیوستگی بستگی دارد به فشار موثر و غلظت (فشردگی یا جرم) نسبی. در قسمت خشک حالت بحرانی، زاویه انتشار همه جانبه، مثبت است. تاثیر برعکس هم در حالی مشاهده شده است که اگر خاک به طور ابتدایی در قسمت نمدار حالات بحرانی قرار گرفته باشد] در حال مرطوب شدن باشد[.
روسکو، شوفیلد و وروث (1958) از راههای منتهی به حالات بحرانی برای توضیح تغییرات مقدار آب در آزمایشات 3 جانبه (3 منظوره) که در آن نمونه را خشک کرده بودند و نیز در آزمایشتا تغییرات کوچک فشار در آزمایشات بدون خشک کردن نمونه، استفاده کردند. میزانی که در آن (حدّ) کار در آزمایشات عمومی 3 جانبه انجام می شد، بوسیله روسکو، شوفیلد و تورایی را جا در سال 1963 تجزیه و تحلیل شد. مقدار فشار حجم شروع به کاهش می کرد در حالی که خاک از هم باز شده، گسترش (انبساط)می یافت. مقادیر (نرخ رشد)ی وجد داشت که فشار موثر خارجی در مقادیر کاهنده کار انجام می داد (در هنگام کاهش حجم) و نسبتهایی از تغییرات انرژی الاستیک ذخیره شده در مجموعه دانه های خاک و نسبتها (مقادیری) که در آن حد، کار داده شده در هنگام چرخش قیچی، انجام می شد. اینها همه با هم می بایست مساوی باشند با نسبتی که در آن کار صرف شده (انجام شده) در اصطکاک در حالت بحرانی در پیچش قیچی تحت فشار موثر واقعی انجام می پذیرد. این تجزیه و تحلیل ها اساس یک تابع تثبیت شده ]روسکو و شوفیلد 1963[ برای یک خاک خوب نرم شده بود که در ابتدا خاک رس مرطوب و سپس Can Clay نامیده شد]شوفیلد و Togrol 1966[. شوفیلد و وروث در سال 1968 مقاله ای را تالیف کردند که بر مبنای پیکره این دانش بود و می آموخت که استحکام خاک در یک مجرا (مسیر) خشک شده یا خشک نشده در حالت یا در زیر حالت بحرانی، ساده است. در اولین موقعیت (حالت) استحکام به وسیله زاویه اصطکاک حالت بحرانی (M) بود تعریف می شد. در حالت دوم استحکام ماده مرطوب در حالت قیچی سریع (ناگهانی) خاک می باشد که در آن حالت بحرانی پایداری از فشار موثر برای خاکی می باشد که مقدار آب درون آن ثابت است و در آن هنگام عمل قیچی شدن انجام می شود. گل مدل سازی در آزمایشات کلاسیک شکل پذیری (حالت گیری) استفاده می شود. معادلات حد فشار شکل پذیری برای حالتی معتبر هستند که مقادیر بزرگ خاک مرطوب و خشک نشده در حالات بحرانی قرار دارند. بهر صورت تفاوتی بین فلز و خاک نرم وجود دارد. در یک فلز نرم و چکش خوار همچنانکه اتمها از کنار یکدیگر می گذرند آنها به وسیله الکترونهای مشترک در مرز اتمهای خود (مدارهای خود) نگهداشته می شوند. در گل نرم و آسیاب شده خشک و از شکل افتاده یا تحت فشار، فشار موثر (کشش موثر) دانه های ریز را کنار هم نگه می دارد.
استحکام گل آشفته شده (تحت فشار) از طرف همبستگی دانه ها به هم در اثر پیوند شیمیایی در مدارهای الکترونی نمی باشد. تمام تاثیرات از عامل مواد معدنی در گل و مواد ریزشیمیایی مایع که در فشار ناگهانی و خیلی کم دیده می شوند، می باشند. در نبود نیروی فشار برآیند (کلی) خارجی مثل آزمایش سقوط مخروط نمونه. جذب مقدار خیلی کم آب، برابر است با فشار واقعی معمولی موقر در خاک، نیروی پیوستگی (جاذبه متقابل) در ماده مرطوب (خشک نشده) یا Cu در خاک شکل پذیر نرم، زائیده اصطکاک حالت بحرانی و این فشار موثر می باشد. هیچ چسبندگی دانه به دانه در این خاک تازه در معرض فشار قرار داده شده نمایان نیست. بطور کل برای این توضیح ساده جریان فشار بزرگ خاک، مکانیک حالت بحرانی خاک، اطلاعات آزمایش 3 جانبه سخت کردن و انبساط با ثبات مدل Cam clay را به تصویر می کشید و شرح می دهد که دارای خاصیت پیوستگی و اصطکاک می باشد ولی هیچ عامل (عضو) استحکام همبستگی ندارد. (عامل چسبندگی به هم ندارد).
تناسب خوب پیش بینی (Cam clay) در اطلاعات (داده های) آزمایش گل در ناحیه مرطوب که تازه تحت فشار قرار گرفته بود، تایید کرد که عدم وجود نیروی همبستگی و پیوستگی صحت دارد. مرزهای (حدود) پیوستگی در خاک فقط می توانند پس از دوره خزش و رشد (پیشرفت) (کهنه شدن) شکل بگیرند و مشاهدات در خاکهای ساکت و دست نخورده با سوابق ناشناخته حرکت و خزش در فضای آزاد (عملاً)برای توضیح و تشخیص مشکل می باشند. مرزها (حدود) با آشفتگی و دست خوردن از بین رفته اند بنابراین آزمایشات گریز از مرکز ژئوتکنیکی (زمین شناسی) از مدلهای ساخته شده از خاک دست خورده استفاده می کنند توضیحات آنها از مسائل آنها از مسائل مربوط به خاکهای دست نخورده اجتناب می کند (نمی تواند توضیح دهد). عقیده ای که می گوید خاک آشفته و دست خورده چسبندگی ندارد یک ایده تازه نیست. کولومب (سال 1773 م) در مقاله ای عقیده موشن بدوک (1729)[Musschenbroke]
را مطرح کرد که راجع به مواد ساختمانی بود و می گفت استحکام کششی (چسبندگی) تقریباُ برابر است با استحکام برشی (پیوستگی). کولومب آزمایشات کششی و برشی خود را روی دو نمونه 2 اینچ مربعی (با سطح مقطع 2 اینچ مربع) از سنگ خارا گزارش کرد. (سنگ Lime stone). بار (فشار) شکست کشسانی (کششی) 430 پوند و بار شکست برشی 440 پوند بودند. اینها و دیگر آزمایشها روی آجر و چوب ایده موشن بروک را تایید می کرد. بدین صورت برای کولومب اگر چسبندگی بعنوان یک عامل کوچک یا قابل چشم پوشی در برخی مصالح شناخته شده بود، آنگاه نیروی پیوستگی آن مصالح می بایست صفر انگاشته (در نظر گرفته)شود.
برای کولومب، شکستن توده های غیر همگن خاک و صخره دست نخورده و شامل هم اصطکاک و هم پیوستگی حرکت جابجایی زمین که قبلاً شکسته شده بود و اخیراً دست خورده و آشفته شده بود، دارای پیوستگی نبود. قرار دادن (جایگیر کردن) یک محفظه پر در پشت یک دیوار یا (منجر) به سوراخ کردن زمین با جسم نوک تیز، بیل زدن خاک یا شکستن صخره ای و تبدیل آن به کلاوخ قابل حمل در چرخ دستی، و بردن آنها به محل و کپه کپه کردن آنها در پشت دیواره کولومب 3 بار معین کرد که در طرحش و محاسبات آن برای یک چنین توده ای از خاک، هیچ نوع چسبندگی در آن خاک که اخیراً دست خورده شده بود، وجود ندارد. برای کولومب و برای رانکین در سال 1874 تفاوت بین صخره نرم و خاک آن است که صخره روی پا می ایستد (عمودی) در حالیکه خاک تمایل دارد به اینکه یک حالت متحدالشکل شیبدار بخود بگیرد. برای رانکین (Rankine) برخی از نیروهای کشش برشی در خاک از بین نیروی چسبندگی موقتی بین دانه ها برخاسته می شدند که در کارهای اجرایی در روی زمینها مفید می باشد. اما این نیروی چسبندگی آنقدرها هم بزرگ و حتمی (قوی) نیست بنابراین "اصطکاک تنها نیرویی است که می توان در به دست آوردن (بوجود آوردن) ثبات و استحکام دائمی روی آن تکیه کرد.
رانکین دید که اصطکاک در شیبهای طبیعی که شیب آنها نسبت به سطح افق همان زاویه سطح مبنا است یا همان زاویه ای که تانژانت آن بردار اصطکاک است.
در یک مثال، جایی که کولومب فشار زمین را روی یک دیوار نگهداشته شده محاسبه می کند، او فرض می کند (می پندارد) که بردار اصطکاک یگانه و متحد است چنانچه (در حالیکه) برای خاکهایی که شیب 45 درجه گرفته اند و هنگامیکه بحال خود رها می شوند و اینکه پیوستگی برابر است با صفر در خاکهایی که به تازگی دست خورده شده اند (برگردانده شده اند). اشکالی که کولومب در سال 1773 با آن مواجه شد آن بود که زوایای مبنا برای اندازه گیری های دقیق مشکل بودند. ترزاگی و اچ ورسلف این جمله کولومب را در ذهن خود سبک سنگین و سنجش نکردند و با آن مخالفت نکردند (در ذهن) که می گفت "خاک دست خورده و آشفته هیچ پیوستگی ندارد" اما احتمالاً فکر می کردند که عقاید Mohr مکانیک خاک را به جلو راند و و می توانستند در آزمایشات لابراتواری وقت بیشتری نسبت به زوایای مبنا به دست بیاورند که در فضای باز تخمین زده می شدند. طراحانی که عوامل پیوستگی Mohr در خاکها تکیه می کنند با کسانی که به عقاید کولومب اعتقاد دارند فرق میکنند که با بکارگیری فاکتور ایمنی 25/1 طراحی می کنند و تکیه شان فقط بر اصطکاک حالت بحرانی می باشد. رانکین به دانشجویان خود آموخت که فقط به اصطکاک در خاک تکیه کننده این روش هنوز هم یک آموزش ایمن می باشد.
من تصمیم گرفته بودم که این هفته یک مرور (نگرش) نرم افزاری را ارئه بدهم اما یک حادثه ی اسکی هفته گذشته پای مرا در گچ گذاشت و من بیش از چند دقیقه در هر دفعه نمی توانم پشت میز کامپیوترم بنشینم. در عوض من یک بازنگری مختصری ارائه خواهم داد که راجع به ضریب ایمنی در برخی ملاحظات ویژه می باشد و برای بکارگیری آنها در مواد ترکیبی کاربرد دارد.
هر مهندسی که یک ساختار (ساختمان) جدید طراحی می کند با چندین مورد شک برانگیز و متغییر برخورد دارد.
* بارگذاریها برای یک مورد (مقدار) معین شناخته شده نیستند.
* خواص مصالح مغایرتها و تفاوتهایی دارد.
* مدلهای تجزیه و تحلیلی و مطالعاتی معمولاً تقریب خشن و زمختی از ساختمان واقعی هستند.
* مدلهای عددی بهر صورت یک جلوه هندسی از ساختار (ساختمان می باشند) که هنوز مدلهای ذهنی و تخیلی ریاضی از دنیای واقعی می باشند.
* مدل (ماکت) ممکن است ظاهر و جلوه خوبی از ساختمان نشان ندهد.(نباشد).
* طراح یا تحلیل گر ممکن است در موردی بارگذاری را فراموش کرده باشد.
* اشکالات ممکن است در هنگام مراحل تولید خودشان را نشان دهند.
* ناشناخته ها و مجهولات: برخی اتفاقات فیزیکی ممکن است تاثیری روی ساختمان داشته باشند اما اندازه تاثیر ناشناخته است.
* ناشناخته های ناشناخته ها: همیشه ممکن است چیزهایی (مواردی) باشد که شما اصلاً به آن فکر نمی کردید.
برای کمک به محاسبه این متغیرها، مهندسان در طراحها ضریب ایمنی یا FS را بکار می برند. در اغلب موارد ضریب ایمنی به شکل یک عدد ظاهر می شود که با آن تمام بارگذاریها چند برابر میشوند. برای مثال اگر یک پل نیاز دارد که یک کامیون 10 تنی را تحمل کند و آن را برای عبور یک کامیون 50 تنی طراحی می کنند، پس ضریب اطمینان 5 است.
مقادیر نمونه:ضریب اطمینان های واقعی که استفاده می شوند بستگی دارند به صنعت و مقدار ریسکی که می تواند تغییر کند. بناهای مهندسی شهری که مردم و وزن را تحمل می کنند خیلی بحرانی و حیاتی نیستند. پس ضریب ایمنی ممکن است بین دامنه 5 تا 10 باشد. من ترجیحاً و اصولاً روی ساختمانهای بدون سرنشین فضایی کار می کنم مثل وسایط پرتاب و ماهواره ها. ایمنی فیزیکی قسمت زیادی از یک جریان یا مرحله کاری نیست اما وزن ساختمانی بسیار گران و پر هزینه است. ضرایب ایمنی نمونه، برای تغییر حالت 10/1 و برای شکست نهایی 25/1 می باشند. برای سیستمهای سرنشین دار این اعداد ممکن است به ترتیب 25/1 و 40/1 و تا 2 باشند که هنوز هم به وضوح ریسکی هستند. در حقیقت برای اغلب پروژه های هوا فضایی، استانداردهای نظامی (MIL-SPECS) ضریب ایمنی را تعیین می کنند. بارگذاری های حد، مثل بارگذاریهای پرواز در حد مشخص (تعیین شده) تعریف می شوند. ضریب ایمنی در (برای) بارگذاری حد بکار می روند. در حد روان شدن، به ساختمان اجازه داده می شود که تا حد زیادی شکل خود را از دست بدهد اما نباید به حدی برسد که حالت و توانایی از دست دادن تحمل بار را از دست بدهد. از ساختمان هیچگاه انتظار نمی رود که به حد بارگذاریهای نهایی برسد اما باید قادر باشد که آن حد را تحمل کند. بهرحال ممکن است نتواند بدونبرخی اعمال مرمتی و تعمیری روی پای خود بایستد.
حاشیه ها:اکثر طرحها واقعاً (در حقیقت) باید چیزی مافوق حد بار نهایی خود را تحمل کنند. توانایی تحمل بار بیش از حد را حاشیه ایمنی یا منفعت (سود) ایمنی می نامند. این حالات در روشهای متفاوتی گزارش شده اند. مهندسین شهرساز به طور نمونه مقدار واقعی ضریب ایمنی را گزارش می کنند. مثلاً پل فوق الذکر اگر می توانست واقعاً یک کامیون 65 تنی را تحمل کند، ضریب ایمنی 5/6 گزارش می شد. مهندسین هوافضا از طرفی دیگر ضریب ایمنی حاشیه یا متفاوت را گزارش می دهند که همان MS است. MS بصورت درصد بار بالای حد نهایی است که می تواند تحمل شود.
MS برابر است با ظرفیت تحمل بارگذاری تقسیم بر بار نهایی منهای یک.
یک بار حاشیه صفر معنایش این است که ساختمان در همان بار نهایی خراب می شود و بار حاشیه 1/0 معنایش این است که ساختمان انتظار می رود که در 10% بار نهایی خاصیتش را از دست بدهد. وقتی وزن خیلی حیاتی و بحرانی (مهم) است، ضریب اطمینان حاشیه صفر مطلوب است. در عمل ضریب اطمینان ها به چند دلیل عددی مثبت خواهند بود از جمله: مواد و مصالح ممکن است فقط در اندازه و سایزهای محدود در دسترس باشند.
* حالات شکستهای چندگانه بطور هم زمان نمی توانند در نظر گرفته شوند. ضریب حاشیه ای صفر برای فشارهای خمشی برای فشارهای منجر به باد کردن (قر شدن) ممکن است عددی مثبت بشود.
* بعضی حالات شکست به خاطر متغیرهای بزرگتر احتیاج به ضریب حاشیه ای مثبت دارندو
* مدیریت ممکن است تصمیم بگیرد که آنها با درجه ابتدایی ریسک، راحت و مطمئن نیستند.
2مورد مشترک در جایی که ضرایب اطمینان حاشیه ای مثبت لازم هستند، موارد سگک و قلاب و موارد اتصالات محکم کننده می باشند. مدلهای سگکی (قلاب) که عامه هم می دانند بی دقت و بی ظرافت هستند و این مشابه دیدن یک حداقل ضریب حاشیه ای لازم در حد 15/0 است (یا اینکه بارگذاریها باید با محاسبات قلاب و سگک افزودن فاکتور 15/1 چند برابر شوند) . برای اتصالات صفت کننده با صفت کننده های فراوان این غیر واقعی است که در نظر بگیریم (توقع داشته باشیم) که تمام اتصالات وزن را تحمل می کنند (همه با هم تحمل می کنند). این ابتدا بدین سبب است که سوراخها یک مقدار از اندازه لازم بزرگتر هستند. (مثل سوراخهای کمربند و سگک آن). ضریب اطمینان حاشیه ای اضافی خواسته شده یا لازم، همچنین معمولاً 15/0 است و آن را فاکتور یا عامل جفت شدن می نامند (Fitting Factor).
"بارگذاریهای آزمایشی"
ساختارهای هوا فضایی در حد بارگذاری یا فراتر از حد بارگذاری آزمایش می شوند. یک آزمایش ویژه و منحصر بفرد ساختار هوا فضایی را واحد صلاحیت می نامند (مقدار صلاحیت) و معمولاً در حد نهایی (بارگذاری نهایی) آزمایش می شود. واحدهای پروازی معمولاً بعضی اوقات در حد بارگذاری نهایی آزمایش می شوند و این تست را تست پذیرش یا پذیرفتن می نامند اما از این آزمایشات معمولاً برای اسکلتها یا ساختارهای فلزی صرف نظر می شود چرا که در روشهای تولید و سازندگی با مواد ترکیبی و مصنوعی با متغیرهای بیشتر و بزرگتری روبرو هستیم و اینکه ساختارهای پروازی ساخته شده از مواد مرکب معمولاً همیشه با آزمایشات یا تست پذیرش، امتحان می شوند و سطوح ضریب اطمینان معمولاً تا حدود 10/1 برابر بارگذاری حد نهایی بالا می رود. اگر یک پروژه یا برنامه نتواند یک واحد صلاحیت را در یک آزمایش ارائه دهد، واحد پروازی در حد آزمایش پرواز نمونه آزمایش خواهد شد (Proto flight) یا اینکه با ضریب اطمینان 10/1 برابر حد بارگذاری نهایی و این هم برای ساختارهای مرکب و هم فلزی صدق خواهد کرد. علاوه بر اینها بدون آزمایش صلاحیت، ساختار پروازی همیشه در حد آزمایشهای پرواز آزمایشی تست خواهد شد (proto flight levels)
"مواد مرکب"
مواد مرکب نیاز به ملاحضات ویژه ای هنگام تعریف ضریب ایمنی، دارند. مورد آزمایش ساختار پروازی قبلاً در بالا توضیح داده شده است. آشکارترین تفاوت بدین صورت (بهرحال) در تعریف حد بارگذاری روان شدن می باشد. مواد مرکب ترد و شکننده هستند و روان نمی شوند. این یکی از معدود حالاتی است که در آن تحلیل و تجزیه ساختار با مواد مرکب (اسکلت با مواد مرکب) ساده تر از تجزیه و تحلیل ساختارهای فلزی می باشد. چون مواد مرکب نرم و روان نمی شود لزومی برای طراحی بمنظور 2 مورد روان شدن و حد بارگذاری نهایی در ضریب ایمنی نمی باشد. برخی مردم (افراد) نقطه شکست اولین اعمال فشار حداکثر را مشابه حد روان شدن در فلز فرض می کند. اما بهرحال این یک آزمایش و تمرین مشابه و مشترک برای طراحی اولین شکست حد بارگذاری برای نمایش – بکارگیری نهایی نیست.
در حقیقت برخی برنامه ها (پروژه ها) شکست نهایی را مشابه (مثل) هجوم شکست دور اول تعریف می کنند. مدلهایی که سازمان MASA ارائه می دهد شامل ضریب علمی تجربی شکست و فروپاشی می باشد که برای حساب کردن برای متغیرهای مشاهده شده در ساختارهای واقعی می باشد. این ضریبها از دامنه 8/0 تا تقریباً 5/0 تغییر می کنند و با ضریب ایمنی که 25/1 می باشد جمع می شود و یک حداقل ضریب حاشیه ای لازم 15/0 و بارگذاری سگک و قلاب مجاز ممکن است کمی کمتر از نصف بارگذاری پیش بینی شده باشد. در بعضی نقاط کسی ممکن است شروع کند به سوال کردن راجع به کاربرد مدلی که نمی تواند وانمود کند حتی تا 50% دقیق باشد. NASA(سازمان ملی هوا فضای آمریکا) مدارک NASA (پرونده های ناسا) دقیقاً (واقعاً) بیان می کنند که ضریب فروپاشی ابتدایی هستند و ارزش بازرسی بیشتر وگسترده تر را دارند. با اینکه این مدرک (پرونده) در اواسط دهه 1960 میلادی نوشته شده بود، ولی من هنوز هم دارم دنبال راهی برای یافتن و تحقیق روی این ضریبهای علمی تجربی می گردم.
مقالات اخیر هرب ساوین
1-مراحل کنترل گام به گام یا همگان در یک ترانس با سیم پیچ دوگانه که با الکترون گیر پلاسمای با تداخل سنج کامل کوپلینگ شده اند.
2-مطالعه تخلیه های PFC و CFC و کاهش برای فرآیندهای پلاسما
3-مطالعه سینتیک الکترون گیری پلی سیلیکون ارتقاء یافته با یون کم انرژی که از پراکنده کردن اشعه و و استفاده می کند.
4-رسوب گیری بخار شیمیایی لایه های تفلون مانند بخار شیمیایی(CVD) برای استفاده و کاربرد در دی الکتریک لایه به لایه با K پائین.
5-اندازه گیری Institu در خصوص RIE تاخیری در خلال الکترون گیری پلی سیلیکون در یک TCP Lam که از تداخل سنج با ویفر کامل استفاده می کند.
6-سینتیک سطوح پلاسما و گسترش مقطعی ظاهری در الکترون گیری کلرین در پلی سیلیکون
7-شکل گیری های آزمایشی پروفیلهای پلی سیلیکون
8-شبیه سازی گسترش پروفیلی که از ارائ سلولی ترکیب ظاهری استفاده می کند و محاسبه مونت کارلو در سینتیک مواد مایع جاری و سطوح.
مراجع
1.J.C Arnold and H.H Sawin, J.Apple. Phys. 70, 5314 (1991)
2.G.S H Wang and K.P. Gipis, J. Vac. Sci. Technol. B15, 70(1996)
3.T.Kinoshita, M. Hane and J.P. Mcvittie, J.Vac.sci. Technol.B14, 560(1996)
4.S.M. Sze, physics of Semiconducte Devises, wiley & Sons, N.Y(1981)
5.D.A. Baglee, Pro,22nd IEEE Rel. Phys. Symp.152(1984)
6.Y.L. Shen, S.Suresh, and I.A.Bleeh, J.apple.phys.80,1388(1996)
7.T.Nozawa, T.Kinoshita, T.Nishizuka, A.Narai,,.T. Inooue, and A. Nakaue, Japn.J.Apple. Phys.34, 2107
8.E.A Ogryzlo, D.E. Ibbotson, D.L. Flamm and L.A.Mucha, J.Appl. Phys.67.3115(1990)
9.F.Hiule J chem. Phys.79, 4237(1983).
10.K.K.Chi, H.S. Shin, W.J. Yoo, C.O.Jung Y.B. Koh and M.Y. Lee, Jpn, J.A.Appl. Phys. 35, 2440(1996)
11.T.Mara Yama, N.Fajiwara,S.Ogino and M.Y. Yoned, JPn. J.Apple. Phys.36.2526(1997)
12.S.Tabara, Jpn. J.Appl.Phys.35, 2456(1996).