Ym maes gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, mae cywirdeb offer archwilio wafer yn pennu ansawdd a chynnyrch sglodion yn uniongyrchol. Fel y sylfaen sy'n cynnal y cydrannau canfod craidd, mae sefydlogrwydd dimensiynol deunydd sylfaen yr offer yn chwarae rhan hanfodol ym mherfformiad gweithredol hirdymor yr offer. Mae gwenithfaen a haearn bwrw yn ddau ddeunydd sylfaen a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer offer archwilio wafer. Mae astudiaeth gymharol 10 mlynedd wedi datgelu'r gwahaniaethau sylweddol rhyngddynt o ran sefydlogrwydd dimensiynol, gan ddarparu cyfeiriadau pwysig ar gyfer dewis offer.
Cefndir a Dyluniad Arbrofol
Mae gan y broses gynhyrchu wafers lled-ddargludyddion ofynion eithriadol o uchel ar gyfer cywirdeb canfod. Gall hyd yn oed gwyriad dimensiynol ar lefel micromedr arwain at ddirywiad ym mherfformiad sglodion neu hyd yn oed sgrapio. Er mwyn archwilio sefydlogrwydd dimensiynol gwenithfaen a haearn bwrw yn ystod defnydd hirdymor, dyluniodd y tîm ymchwil arbrofion a oedd yn efelychu amgylcheddau gwaith go iawn. Dewiswyd samplau gwenithfaen a haearn bwrw o'r un fanyleb a'u gosod mewn siambr amgylcheddol lle'r oedd y tymheredd yn amrywio o 15℃ i 35℃ a'r lleithder yn amrywio o 30% i 70% RH. Efelychwyd y dirgryniad mecanyddol yn ystod gweithrediad yr offer trwy dabl dirgryniad. Mesurwyd dimensiynau allweddol y samplau bob chwarter gan ddefnyddio interferomedr laser manwl iawn, a chofnodwyd y data yn barhaus am 10 mlynedd.
Canlyniad arbrofol: Mantais absoliwt gwenithfaen
Mae deng mlynedd o ddata arbrofol yn dangos bod y swbstrad gwenithfaen yn arddangos sefydlogrwydd rhyfeddol. Mae ei gyfernod ehangu thermol yn isel iawn, gyda chyfartaledd o ddim ond 4.6 × 10⁻⁶/℃. O dan newidiadau tymheredd sydyn, mae'r gwyriad dimensiynol bob amser yn cael ei reoli o fewn ±0.001mm. Yn wyneb newidiadau lleithder, mae strwythur trwchus gwenithfaen yn ei gwneud bron yn ddi-effeithio, ac nid oes unrhyw newidiadau dimensiynol mesuradwy yn digwydd. Mewn amgylchedd dirgryniad mecanyddol, mae nodweddion dampio rhagorol gwenithfaen yn amsugno egni dirgryniad yn effeithiol, ac mae'r amrywiad dimensiynol yn fach iawn.
Mewn cyferbyniad, ar gyfer y swbstrad haearn bwrw, mae ei gyfernod ehangu thermol cyfartalog yn cyrraedd 11 × 10⁻⁶/℃ - 13 × 10⁻⁶/℃, a'r gwyriad dimensiynol mwyaf a achosir gan newidiadau tymheredd o fewn 10 mlynedd yw ±0.05mm. Mewn amgylchedd llaith, mae haearn bwrw yn dueddol o rwd a chorydiad. Mae rhai samplau'n dangos anffurfiad lleol, ac mae'r gwyriad dimensiynol yn cynyddu ymhellach. O dan weithred dirgryniad mecanyddol, mae gan haearn bwrw berfformiad dampio dirgryniad gwael ac mae ei faint yn amrywio'n aml, gan ei gwneud hi'n anodd bodloni gofynion manwl gywirdeb uchel archwilio wafferi.
Y prif reswm dros y gwahaniaeth mewn sefydlogrwydd
Ffurfiwyd gwenithfaen dros gannoedd o filiynau o flynyddoedd trwy brosesau daearegol. Mae ei strwythur mewnol yn drwchus ac yn unffurf, ac mae'r crisialau mwynau wedi'u trefnu'n sefydlog, gan ddileu straen mewnol yn ôl natur. Mae hyn yn ei gwneud yn hynod ansensitif i newidiadau mewn ffactorau allanol fel tymheredd, lleithder a dirgryniad. Gwneir haearn bwrw trwy broses gastio ac mae ganddo ddiffygion microsgopig fel mandyllau a thyllau tywod y tu mewn. Yn y cyfamser, mae'r straen gweddilliol a gynhyrchir yn ystod y broses gastio yn dueddol o achosi newidiadau dimensiwn o dan ysgogiad yr amgylchedd allanol. Mae priodweddau metelaidd haearn bwrw yn ei gwneud yn dueddol o rydu oherwydd lleithder, gan gyflymu difrod strwythurol a lleihau sefydlogrwydd dimensiwn.
Yr effaith ar offer archwilio wafers
Gall offer archwilio wafers yn seiliedig ar swbstrad gwenithfaen, gyda'i berfformiad dimensiynol sefydlog, sicrhau bod y system archwilio yn cynnal cywirdeb uchel am amser hir, lleihau camfarnu a chanfod methu a achosir gan ddrifft cywirdeb offer, a gwella cynnyrch cynnyrch yn sylweddol. Yn y cyfamser, mae'r gofynion cynnal a chadw isel yn lleihau cost cylch bywyd llawn yr offer. Mae offer sy'n defnyddio swbstradau haearn bwrw, oherwydd sefydlogrwydd dimensiynol gwael, angen calibradu a chynnal a chadw mynych. Mae hyn nid yn unig yn cynyddu costau gweithredu ond gall hefyd effeithio ar ansawdd cynhyrchu lled-ddargludyddion oherwydd cywirdeb annigonol, gan achosi colledion economaidd posibl.
O dan duedd y diwydiant lled-ddargludyddion i geisio mwy o gywirdeb ac ansawdd gwell, mae dewis gwenithfaen fel y deunydd sylfaen ar gyfer offer archwilio wafer yn sicr o fod yn gam doeth i sicrhau perfformiad offer a gwella cystadleurwydd mentrau.
Amser postio: Mai-14-2025