Ярымүткәргечләр җитештерү өлкәсендә төгәллек - продукт сыйфаты һәм эшчәнлегенең төп ачкычы. Ярымүткәргечләрне үлчәү җиһазлары, җитештерү төгәллеген тәэмин итүнең төп звеносы буларак, үзенең төп компонентларының тотрыклылыгына катгый таләпләр куя. Алар арасында гранит платформасы, үзенең искиткеч җылылык тотрыклылыгы белән, ярымүткәргечләрне үлчәү җиһазларында алыштыргысыз роль уйный. Бу мәкаләдә ярымүткәргечләрне үлчәү җиһазларындагы гранит платформаларының җылылык тотрыклылыгы эшчәнлеген чын сынау мәгълүматлары аша тирәнтен анализлау үткәреләчәк.
Ярымүткәргечләр җитештерүдә үлчәү җиһазларының термик тотрыклылыгына катгый таләпләр
Ярымүткәргеч җитештерү процессы бик катлаулы һәм төгәл, һәм чиптагы схема сызыкларының киңлеге нанометр дәрәҗәсенә чыккан. Мондый югары төгәллекле җитештерү процессында хәтта иң кечкенә температура үзгәреше дә җиһаз компонентларының җылылык киңәюенә һәм кысылуына китерергә мөмкин, шуның белән үлчәү хаталарына китерергә мөмкин. Мәсәлән, фотолитография процессында, үлчәү җиһазларының үлчәү төгәллеге 1 нанометрга тайпылса, бу чиптагы схемаларда кыска ялганышлар яки ачык схемалар кебек җитди проблемаларга китерергә мөмкин, бу чипның ватылуына китерә. Тармак мәгълүматлары статистикасы буенча, температураның һәр 1°C тирбәнешендә традицион металл материал үлчәү җиһазлары платформасы берничә нанометр үлчәм үзгәрешләренә дучар булырга мөмкин. Ләкин, ярымүткәргеч җитештерү үлчәү төгәллеген ±0,1 нанометр эчендә контрольдә тотарга кирәк, бу исә үлчәү җиһазларының ярымүткәргеч җитештерү таләпләрен канәгатьләндерә алу-алмавын билгеләүдә термик тотрыклылыкны төп фактор итә.
Гранит платформаларының термик тотрыклылыгының теоретик өстенлекләре
Гранит, табигый таш төре буларак, компакт эчке минераль кристаллашуга, тыгыз һәм бердәм структурага ия һәм җылылык тотрыклылыгының табигый өстенлегенә ия. Җылылык киңәю коэффициенты ягыннан, гранитның җылылык киңәю коэффициенты бик түбән, гадәттә 4,5 тән 6,5 × 10⁻⁶/K га кадәр. Киресенчә, алюминий эретмәләре кебек гадәти металл материалларның җылылык киңәю коэффициенты 23,8 × 10⁻⁶/K га кадәр җитә, бу гранитныкыннан берничә тапкыр күбрәк. Бу шул ук температура үзгәрү шартларында гранит платформасының үлчәм үзгәреше металл платформаныкына караганда күпкә кечерәк дигән сүз, бу ярымүткәргеч үлчәү җиһазлары өчен тотрыклырак үлчәү эталоны бирә ала.
Моннан тыш, гранитның кристалл структурасы аңа җылылык үткәрүнең бик тигез булуын тәэмин итә. Җиһазлар эшләгәндә җылылык барлыкка килгәндә яки әйләнә-тирә мохит температурасы үзгәргәндә, гранит платформасы җылылыкны тиз һәм тигез үткәрә ала, җирле артык кызу яки артык суыну күренешләрен булдырмый, шуның белән платформаның гомуми температура тотрыклылыгын нәтиҗәле саклый һәм үлчәү төгәллегенең тотрыклылыгын тагын да тәэмин итә.
Термик тотрыклылыкны үлчәү процессы һәм ысулы
Ярымүткәргеч үлчәү җиһазларында гранит платформасының җылылык тотрыклылыгын төгәл бәяләү өчен, без катгый үлчәү схемасын эшләдек. Югары төгәллекле ярымүткәргеч пластина үлчәү коралы сайлагыз, ул югары төгәллекле эшкәртелгән гранит платформасы белән җиһазландырылган. Эксперименталь мохиттә ярымүткәргеч җитештерү цехында гомуми температура үзгәрү диапазоны симуляцияләнде, ягъни 20℃ тан 35℃ га кадәр әкренләп җылытылды һәм аннары 20℃ ка кадәр суытылды. Бөтен процесс 8 сәгать дәвам итте.
Үлчәү җайланмасының гранит платформасында югары төгәллекле стандарт кремний пластиналары урнаштырылган, һәм кремний пластиналары һәм платформа арасындагы чагыштырма позиция үзгәрешләрен реаль вакыт режимында күзәтү өчен наноөлчәмле төгәллеккә ия күчерү датчиклары кулланыла. Шул ук вакытта, платформа өслегендәге температура бүленешен күзәтү өчен платформаның төрле позицияләрендә берничә югары төгәллекле температура датчиклары урнаштырылган. Тәҗрибә барышында мәгълүматларның тулылыгын һәм дөреслеген тәэмин итү өчен күчерү мәгълүматлары һәм температура мәгълүматлары һәр 15 минут саен теркәлгән.
Үлчәнгән мәгълүматлар һәм нәтиҗәләр анализы
Температура үзгәрешләре һәм платформа зурлыгы үзгәрешләре арасындагы бәйләнеш
Эксперименталь мәгълүматлар күрсәткәнчә, температура 20℃ тан 35℃ ка кадәр артканда, гранит платформасының сызыклы зурлыгындагы үзгәреш бик аз. Исәпләүләрдән соң, бөтен җылыту процессы дәвамында платформаның максималь сызыклы киңәюе нибары 0,3 нанометр тәшкил итә, бу ярымүткәргеч җитештерү процессларында үлчәү төгәллеге өчен хатага чыдамлык диапазоныннан күпкә түбәнрәк. Суыту этабында платформа зурлыгы тулысынча диярлек башлангыч хәленә кайта ала, һәм зурлык үзгәрүенең тоткарлану күренешен исәпкә алмый калырга мөмкин. Температураның сизелерлек тирбәнешләре вакытында да бик түбән үлчәмле үзгәрешләрне саклап калу үзенчәлеге гранит платформасының искиткеч термик тотрыклылыгын тулысынча раслый.
Платформа өслегендә температура тигезлеген анализлау
Температура датчигы тарафыннан җыелган мәгълүматлар күрсәткәнчә, җиһазлар эшләгәндә һәм температура үзгәрү процессында гранит платформасы өслегендә температура бүленеше бик тигез. Хәтта температура иң нык үзгәргән этапта да, платформа өслегендәге һәр үлчәү ноктасы арасындагы температура аермасы һәрвакыт ±0,1℃ эчендә контрольдә тотыла. Температураның тигез булмавы тигез булмаган җылылык көчәнеше аркасында платформа деформациясен нәтиҗәле рәвештә булдырмый, үлчәү эталон өслегенең тигезлеген һәм тотрыклылыгын тәэмин итә һәм ярымүткәргеч метрология җиһазлары өчен ышанычлы үлчәү мохите тәэмин итә.
Традицион материал платформалары белән чагыштырганда
Гранит платформасының үлчәнгән мәгълүматлары алюминий эретмәсе платформасын кулланып, шул ук типтагы ярымүткәргеч үлчәү җиһазларының мәгълүматлары белән чагыштырылды, һәм аермалар сизелерлек булды. Бер үк температура үзгәрү шартларында алюминий эретмәсе платформасының сызыклы киңәюе 2,5 нанометрга кадәр җитә, бу гранит платформасыннан сигез тапкырдан артык. Шул ук вакытта, алюминий эретмәсе платформасы өслегендә температура бүленеше тигез түгел, максималь температура аермасы 0,8 ℃ ка җитә, бу платформаның ачык деформациясенә китерә һәм үлчәү төгәллегенә җитди йогынты ясый.
Ярымүткәргеч метрология җиһазлары дөньясында гранит платформалары, үзләренең искиткеч җылылык тотрыклылыгы белән, үлчәү төгәллеген тәэмин итүдә төп таянычка әйләнде. Үлчәнгән мәгълүматлар гранит платформасының температура үзгәрешләренә җавап бирүдә, ярымүткәргеч җитештерү сәнәгатенә ышанычлы техник ярдәм күрсәтүдә искиткеч эшләвен нык раслый. Ярымүткәргеч җитештерү процесслары югарырак төгәллеккә таба алга барган саен, гранит платформаларының җылылык тотрыклылыгы өстенлеге тагын да күренеклерәк булачак, бу тармакта технологик инновацияләрне һәм үсешне даими рәвештә алга этәрәчәк.
Бастырылган вакыты: 2025 елның 13 мае