Жартылай өткізгіштер өндірісі саласында дәлдік өнім сапасы мен өнімділігінің негізгі кілті болып табылады. Жартылай өткізгіштерді өлшеу жабдықтары өндіріс дәлдігін қамтамасыз етудің негізгі буыны ретінде негізгі компоненттерінің тұрақтылығына қатаң талаптар қояды. Олардың ішінде гранит платформасы өзінің ерекше термиялық тұрақтылығымен жартылай өткізгіштерді өлшеу жабдықтарында маңызды рөл атқарады. Бұл мақалада нақты сынақ деректері арқылы жартылай өткізгіштерді өлшеу жабдықтарындағы гранит платформаларының термиялық тұрақтылық көрсеткіштеріне терең талдау жасалады.
Жартылай өткізгіштер өндірісінде өлшеу жабдықтарының термиялық тұрақтылығына қойылатын қатаң талаптар
Жартылай өткізгіштерді өндіру процесі өте күрделі және дәл, ал чиптегі тізбек сызықтарының ені нанометр деңгейіне жетті. Мұндай жоғары дәлдіктегі өндіріс процесінде температураның ең аз өзгеруі жабдық компоненттерінің термиялық кеңеюі мен жиырылуына әкелуі мүмкін, осылайша өлшеу қателіктерін тудырады. Мысалы, фотолитография процесінде өлшеу жабдығының өлшеу дәлдігі 1 нанометрге ауытқып кетсе, бұл чиптегі тізбектерде қысқа тұйықталулар немесе ашық тізбектер сияқты күрделі мәселелерді тудыруы мүмкін, бұл чиптің істен шығуына әкеледі. Салалық деректер статистикасына сәйкес, температураның әрбір 1℃ ауытқуы үшін дәстүрлі металл материалды өлшеу жабдығы платформасы бірнеше нанометр өлшемдерінің өзгеруіне ұшырауы мүмкін. Дегенмен, жартылай өткізгіштерді өндіру өлшеу дәлдігін ±0,1 нанометр шегінде басқаруды талап етеді, бұл өлшеу жабдығының жартылай өткізгіштерді өндіру талаптарын қанағаттандыра алатындығын анықтауда термиялық тұрақтылықты негізгі фактор етеді.
Гранит платформаларының термиялық тұрақтылығының теориялық артықшылықтары
Гранит, табиғи тастың бір түрі ретінде, ықшам ішкі минералды кристалдануға, тығыз және біркелкі құрылымға ие және термиялық тұрақтылықтың табиғи артықшылығына ие. Термиялық кеңею коэффициенті тұрғысынан граниттің термиялық кеңею коэффициенті өте төмен, әдетте 4,5-тен 6,5 × 10⁻⁶/K-ге дейін. Керісінше, алюминий қорытпалары сияқты кең таралған металл материалдарының термиялық кеңею коэффициенті 23,8 × 10⁻⁶/K-ге дейін жетеді, бұл граниттен бірнеше есе көп. Бұл бірдей температура өзгеру жағдайында гранит платформасының өлшемдік өзгерісі металл платформасына қарағанда әлдеқайда аз екенін білдіреді, бұл жартылай өткізгіш өлшеу жабдықтары үшін тұрақты өлшеу сілтемесін бере алады.
Сонымен қатар, граниттің кристалдық құрылымы оған жылу өткізгіштіктің тамаша біркелкілігін береді. Жабдықтың жұмысы жылу шығарған кезде немесе қоршаған орта температурасы өзгерген кезде, гранит платформасы жылуды тез және біркелкі өткізіп, жергілікті қызып кетуден немесе шамадан тыс салқындаудан аулақ бола алады, осылайша платформаның жалпы температуралық тұрақтылығын тиімді сақтайды және өлшеу дәлдігінің тұрақтылығын одан әрі қамтамасыз етеді.
Термиялық тұрақтылықты өлшеу процесі мен әдісі
Жартылай өткізгішті өлшеу жабдықтарындағы гранит платформасының термиялық тұрақтылығын дәл бағалау үшін біз қатаң өлшеу схемасын жасадық. Аса дәлдіктегі өңделген гранит платформасымен жабдықталған жоғары дәлдіктегі жартылай өткізгіш пластинаны өлшеу құралын таңдаңыз. Тәжірибелік ортада жартылай өткізгіш өндіріс цехындағы жалпы температураның өзгеру диапазоны модельденді, яғни біртіндеп 20℃-тан 35℃-қа дейін қыздыру, содан кейін қайтадан 20℃-қа дейін салқындату. Барлық процесс 8 сағатқа созылды.
Өлшеу құралының гранит платформасында жоғары дәлдіктегі стандартты кремний пластиналары орналастырылған, ал кремний пластиналары мен платформа арасындағы салыстырмалы позиция өзгерістерін нақты уақыт режимінде бақылау үшін наноөлшемді дәлдіктегі ығысу сенсорлары қолданылады. Сонымен қатар, платформа бетіндегі температураның таралуын бақылау үшін платформаның әртүрлі позицияларында бірнеше жоғары дәлдіктегі температура сенсорлары орналастырылған. Тәжірибе барысында деректердің толықтығы мен дәлдігін қамтамасыз ету үшін ығысу деректері мен температура деректері әр 15 минут сайын жазылып отырды.
Өлшенген деректер және нәтижелерді талдау
Температураның өзгеруі мен платформа өлшемдерінің өзгеруі арасындағы байланыс
Тәжірибелік деректер температура 20℃-тан 35℃-қа дейін көтерілгенде, гранит платформасының сызықтық өлшемінің өзгеруі өте аз екенін көрсетеді. Есептеуден кейін, бүкіл қыздыру процесінде платформаның максималды сызықтық кеңеюі небәрі 0,3 нанометрді құрайды, бұл жартылай өткізгіш өндіріс процестеріндегі өлшеу дәлдігі үшін қателіктерге төзімділік диапазонынан әлдеқайда төмен. Салқындату кезеңінде платформа өлшемі толығымен дерлік бастапқы күйіне оралуы мүмкін, ал өлшемнің өзгеруінің кешігу құбылысын ескермеуге болады. Температураның айтарлықтай ауытқулары кезінде де өте төмен өлшемді өзгерістерді сақтаудың бұл сипаттамасы гранит платформасының керемет термиялық тұрақтылығын толық растайды.
Платформа бетіндегі температураның біркелкілігін талдау
Температура сенсоры жинаған деректер жабдықтың жұмысы және температураның өзгеру процесі кезінде гранит платформасының бетіндегі температураның таралуы өте біркелкі екенін көрсетеді. Температура ең қарқынды өзгеретін кезеңде де платформа бетіндегі әрбір өлшеу нүктесі арасындағы температура айырмашылығы әрқашан ±0,1℃ шегінде бақыланады. Біркелкі температураның таралуы біркелкі емес термиялық кернеуден туындаған платформа деформациясын тиімді түрде болдырмайды, өлшеудің анықтамалық бетінің тегістігі мен тұрақтылығын қамтамасыз етеді және жартылай өткізгіш метрология жабдықтары үшін сенімді өлшеу ортасын қамтамасыз етеді.
Дәстүрлі материалдық платформалармен салыстырғанда
Гранит платформасының өлшенген деректері алюминий қорытпасы платформасын пайдаланатын сол типтегі жартылай өткізгіш өлшеу жабдығының деректерімен салыстырылды және айырмашылықтар айтарлықтай болды. Температураның бірдей өзгеру жағдайында алюминий қорытпасы платформасының сызықтық кеңеюі 2,5 нанометрге дейін жетеді, бұл гранит платформасының сегіз еседен астамын құрайды. Сонымен қатар, алюминий қорытпасы платформасының бетіндегі температураның таралуы біркелкі емес, максималды температура айырмашылығы 0,8 ℃-қа жетеді, бұл платформаның айқын деформациясына әкеледі және өлшеу дәлдігіне айтарлықтай әсер етеді.
Жартылай өткізгіш метрология жабдықтарының нақты әлемінде гранит платформалары, олардың керемет термиялық тұрақтылығымен, өлшеу дәлдігін қамтамасыз етудегі негізгі тірек болды. Өлшенген деректер гранит платформасының температураның өзгеруіне жауап берудегі, жартылай өткізгіш өндіріс өнеркәсібіне сенімді техникалық қолдау көрсетудегі тамаша өнімділігін айқын дәлелдейді. Жартылай өткізгіш өндіріс процестері жоғары дәлдікке қарай жылжыған сайын, гранит платформаларының термиялық тұрақтылық артықшылығы барған сайын айқын бола түседі, бұл саладағы технологиялық инновациялар мен дамуды үздіксіз ынталандырады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 13 мамыр