ნახევარგამტარული საზომი მოწყობილობების გრანიტის პლატფორმების თერმული სტაბილურობის გაზომვა.

​
ნახევარგამტარების წარმოების სფეროში სიზუსტე პროდუქტის ხარისხისა და მუშაობის სასიცოცხლო მნიშვნელობისაა. ნახევარგამტარების საზომი მოწყობილობა, როგორც წარმოების სიზუსტის უზრუნველყოფის მთავარი რგოლი, თითქმის მკაცრ მოთხოვნებს აწესებს მისი ძირითადი კომპონენტების სტაბილურობაზე. მათ შორის, გრანიტის პლატფორმა, თავისი გამორჩეული თერმული სტაბილურობით, შეუცვლელ როლს ასრულებს ნახევარგამტარების საზომ მოწყობილობაში. ეს სტატია ჩაატარებს ნახევარგამტარების საზომ მოწყობილობაში გრანიტის პლატფორმების თერმული სტაბილურობის მუშაობის სიღრმისეულ ანალიზს ფაქტობრივი ტესტირების მონაცემების საფუძველზე.
ნახევარგამტარების წარმოებაში საზომი მოწყობილობების თერმული სტაბილურობის მკაცრი მოთხოვნები
ნახევარგამტარების წარმოების პროცესი უკიდურესად რთული და ზუსტია, ხოლო ჩიპზე წრედის ხაზების სიგანე ნანომეტრულ დონეს აღწევს. ასეთ მაღალი სიზუსტის წარმოების პროცესში, ტემპერატურის უმცირესმა ცვლილებამაც კი შეიძლება გამოიწვიოს აღჭურვილობის კომპონენტების თერმული გაფართოება და შეკუმშვა, რაც გაზომვის შეცდომებს იწვევს. მაგალითად, ფოტოლიტოგრაფიის პროცესში, თუ გამზომი მოწყობილობის გაზომვის სიზუსტე 1 ნანომეტრით გადახრა ხდება, ამან შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული პრობლემები, როგორიცაა მოკლე ჩართვა ან ჩიპზე არსებულ წრედებში ღია წრედები, რაც ჩიპის ჯართად გადაქცევას გამოიწვევს. ინდუსტრიის მონაცემების სტატისტიკის თანახმად, ტემპერატურის ყოველი 1℃ რყევისთვის, ტრადიციული ლითონის მასალის გამზომი მოწყობილობის პლატფორმამ შეიძლება განიცადოს რამდენიმე ნანომეტრის განზომილებიანი ცვლილებები. თუმცა, ნახევარგამტარების წარმოება მოითხოვს გაზომვის სიზუსტის კონტროლს ±0.1 ნანომეტრის ფარგლებში, რაც თერმულ სტაბილურობას მთავარ ფაქტორად აქცევს იმის დასადგენად, შეუძლია თუ არა გამზომ მოწყობილობას ნახევარგამტარების წარმოების მოთხოვნების დაკმაყოფილება.

გრანიტის პლატფორმების თერმული სტაბილურობის თეორიული უპირატესობები
გრანიტს, როგორც ბუნებრივი ქვის სახეობას, აქვს კომპაქტური შიდა მინერალური კრისტალიზაცია, მკვრივი და ერთგვაროვანი სტრუქტურა და გააჩნია თერმული სტაბილურობის ბუნებრივი უპირატესობა. თერმული გაფართოების კოეფიციენტის თვალსაზრისით, გრანიტის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი უკიდურესად დაბალია, ზოგადად მერყეობს 4.5-დან 6.5×10⁻⁶/K-მდე. ამის საპირისპიროდ, ისეთი გავრცელებული მეტალის მასალების, როგორიცაა ალუმინის შენადნობები, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი 23.8×10⁻⁶/K-მდე მაღალია, რაც რამდენჯერმე აღემატება გრანიტისას. ეს ნიშნავს, რომ იგივე ტემპერატურის ცვალებადობის პირობებში, გრანიტის პლატფორმის განზომილებიანი ცვლილება გაცილებით მცირეა, ვიდრე ლითონის პლატფორმის, რაც ნახევარგამტარული საზომი მოწყობილობებისთვის უფრო სტაბილური საზომი ნიშნულის უზრუნველყოფას წარმოადგენს.
გარდა ამისა, გრანიტის კრისტალური სტრუქტურა მას ანიჭებს სითბოს გამტარობის შესანიშნავ ერთგვაროვნებას. როდესაც აღჭურვილობის მუშაობა წარმოქმნის სითბოს ან გარემოს ტემპერატურა იცვლება, გრანიტის პლატფორმას შეუძლია სწრაფად და თანაბრად გაატაროს სითბო, თავიდან აიცილოს ადგილობრივი გადახურების ან გადაცივების ფენომენები, რითაც ეფექტურად ინარჩუნებს პლატფორმის საერთო ტემპერატურის თანმიმდევრულობას და კიდევ უფრო უზრუნველყოფს გაზომვის სიზუსტის სტაბილურობას.
თერმული სტაბილურობის გაზომვის პროცესი და მეთოდი
ნახევარგამტარული საზომი მოწყობილობების გრანიტის პლატფორმის თერმული სტაბილურობის ზუსტად შესაფასებლად, ჩვენ შევიმუშავეთ მკაცრი გაზომვის სქემა. შევარჩიეთ მაღალი სიზუსტის ნახევარგამტარული ვაფლის საზომი ინსტრუმენტი, რომელიც აღჭურვილია ზეზუსტი დამუშავებული გრანიტის პლატფორმით. ექსპერიმენტულ გარემოში, ნახევარგამტარული წარმოების სახელოსნოში ტემპერატურის ვარიაციის საერთო დიაპაზონი სიმულირებული იყო, ანუ თანდათანობითი გათბობა 20℃-დან 35℃-მდე და შემდეგ ისევ გაგრილება 20℃-მდე. მთელი პროცესი 8 საათს გაგრძელდა.
საზომი ინსტრუმენტის გრანიტის პლატფორმაზე განთავსებულია მაღალი სიზუსტის სტანდარტული სილიკონის ვაფლები და ნანომასშტაბიანი სიზუსტის მქონე გადაადგილების სენსორები გამოიყენება სილიკონის ვაფლებსა და პლატფორმას შორის ფარდობითი პოზიციის ცვლილებების რეალურ დროში მონიტორინგისთვის. ამასობაში, პლატფორმის ზედაპირზე ტემპერატურის განაწილების მონიტორინგისთვის პლატფორმაზე სხვადასხვა პოზიციაზე განთავსებულია მრავალი მაღალი სიზუსტის ტემპერატურის სენსორი. ექსპერიმენტის დროს, მონაცემების სისრულისა და სიზუსტის უზრუნველსაყოფად, გადაადგილებისა და ტემპერატურის მონაცემები იწერებოდა ყოველ 15 წუთში.
გაზომილი მონაცემები და შედეგების ანალიზი
ტემპერატურის ცვლილებებსა და პლატფორმის ზომის ცვლილებებს შორის ურთიერთობა
ექსპერიმენტული მონაცემები აჩვენებს, რომ როდესაც ტემპერატურა 20℃-დან 35℃-მდე იზრდება, გრანიტის პლატფორმის ხაზოვანი ზომის ცვლილება უკიდურესად მცირეა. გაანგარიშების შემდეგ, მთელი გათბობის პროცესის განმავლობაში, პლატფორმის მაქსიმალური ხაზოვანი გაფართოება მხოლოდ 0.3 ნანომეტრია, რაც გაცილებით დაბალია ნახევარგამტარების წარმოების პროცესებში გაზომვის სიზუსტის შეცდომის ტოლერანტობის დიაპაზონზე. გაგრილების ეტაპზე, პლატფორმის ზომა თითქმის მთლიანად შეიძლება დაუბრუნდეს საწყის მდგომარეობას და ზომის ცვლილების შეფერხების ფენომენი შეიძლება იგნორირებული იყოს. უკიდურესად დაბალი განზომილებიანი ცვლილებების შენარჩუნების ეს მახასიათებელი, თუნდაც მნიშვნელოვანი ტემპერატურის რყევების დროს, სრულად ადასტურებს გრანიტის პლატფორმის გამორჩეულ თერმულ სტაბილურობას.
ტემპერატურის ერთგვაროვნების ანალიზი პლატფორმის ზედაპირზე
ტემპერატურის სენსორის მიერ შეგროვებული მონაცემები აჩვენებს, რომ აღჭურვილობის მუშაობისა და ტემპერატურის ცვლილების პროცესში, გრანიტის პლატფორმის ზედაპირზე ტემპერატურის განაწილება უკიდურესად ერთგვაროვანია. ტემპერატურის ყველაზე ინტენსიური ცვლილების ეტაპზეც კი, პლატფორმის ზედაპირზე თითოეულ საზომ წერტილს შორის ტემპერატურული სხვაობა ყოველთვის კონტროლდება ±0.1℃-ის ფარგლებში. ტემპერატურის ერთგვაროვანი განაწილება ეფექტურად გამორიცხავს არათანაბარი თერმული სტრესით გამოწვეულ პლატფორმის დეფორმაციას, უზრუნველყოფს საზომი საცნობარო ზედაპირის სიბრტყეს და სტაბილურობას და უზრუნველყოფს ნახევარგამტარული მეტროლოგიური აღჭურვილობისთვის საიმედო საზომ გარემოს.
ტრადიციულ მატერიალურ პლატფორმებთან შედარებით
გრანიტის პლატფორმის გაზომილი მონაცემები შედარებული იყო იმავე ტიპის ნახევარგამტარული საზომი მოწყობილობის მონაცემებთან, რომლებიც ალუმინის შენადნობის პლატფორმას იყენებდნენ და განსხვავებები მნიშვნელოვანი იყო. იმავე ტემპერატურის ცვლილების პირობებში, ალუმინის შენადნობის პლატფორმის წრფივი გაფართოება 2.5 ნანომეტრს აღწევს, რაც გრანიტის პლატფორმის ხაზოვან გაფართოებაზე რვაჯერ მეტია. ამავდროულად, ალუმინის შენადნობის პლატფორმის ზედაპირზე ტემპერატურის განაწილება არათანაბარია, მაქსიმალური ტემპერატურული სხვაობა 0.8℃-ს აღწევს, რაც პლატფორმის აშკარა დეფორმაციას იწვევს და სერიოზულად მოქმედებს გაზომვის სიზუსტეზე.
ნახევარგამტარული მეტროლოგიური აღჭურვილობის ზუსტ სამყაროში, გრანიტის პლატფორმები, მათი გამორჩეული თერმული სტაბილურობით, გაზომვის სიზუსტის უზრუნველყოფის მთავარ საყრდენად იქცა. გაზომილი მონაცემები ნათლად ადასტურებს გრანიტის პლატფორმის შესანიშნავ მუშაობას ტემპერატურის ცვლილებებზე რეაგირებისას, რაც ნახევარგამტარული წარმოების ინდუსტრიას საიმედო ტექნიკურ მხარდაჭერას უწევს. ნახევარგამტარული წარმოების პროცესების უფრო მაღალი სიზუსტისკენ განვითარებასთან ერთად, გრანიტის პლატფორმების თერმული სტაბილურობის უპირატესობა სულ უფრო მნიშვნელოვანი გახდება, რაც ინდუსტრიაში ტექნოლოგიურ ინოვაციებსა და განვითარებას უწყვეტად შეუწყობს ხელს.