Puslaidininkių bandymų srityje bandymų platformos medžiagų pasirinkimas vaidina lemiamą vaidmenį bandymų tikslumui ir įrangos stabilumui. Palyginti su tradicinėmis ketaus medžiagomis, granitas tampa idealiu puslaidininkių bandymų platformų pasirinkimu dėl savo išskirtinių eksploatacinių savybių.
Puikus atsparumas korozijai užtikrina ilgalaikį stabilų veikimą
Puslaidininkių bandymo procese dažnai naudojami įvairūs cheminiai reagentai, pavyzdžiui, kalio hidroksido (KOH) tirpalas, naudojamas fotorezistui kurti, ir labai korozinės medžiagos, tokios kaip vandenilio fluorido rūgštis (HF) ir azoto rūgštis (HNO₃), ėsdinimo procese. Ketaus daugiausia sudarytas iš geležies elementų. Tokioje cheminėje aplinkoje labai tikėtina, kad vyks oksidacijos-redukcijos reakcijos. Geležies atomai praranda elektronus ir patiria išstūmimo reakcijas su rūgštinėmis medžiagomis tirpale, sukeldami greitą paviršiaus koroziją, rūdžių ir įdubimų susidarymą, taip pat pažeisdami platformos plokštumą ir matmenų tikslumą.
Priešingai, granito mineralinė sudėtis suteikia jam ypatingą atsparumą korozijai. Pagrindinis jo komponentas, kvarcas (SiO₂), pasižymi itin stabiliomis cheminėmis savybėmis ir beveik nereaguoja su įprastomis rūgštimis ir bazėmis. Tokie mineralai kaip feldšpatas taip pat yra inertiški bendrojoje cheminėje aplinkoje. Daugybė eksperimentų parodė, kad toje pačioje imituotoje puslaidininkių aptikimo cheminėje aplinkoje granito atsparumas cheminei korozijai yra daugiau nei 15 kartų didesnis nei ketaus. Tai reiškia, kad naudojant granito platformas galima žymiai sumažinti korozijos sukeltos įrangos priežiūros dažnumą ir išlaidas, pailginti įrangos tarnavimo laiką ir užtikrinti ilgalaikį aptikimo tikslumo stabilumą.
Itin didelis stabilumas, atitinkantis nanometrų lygio aptikimo tikslumo reikalavimus
Puslaidininkių bandymams keliami itin aukšti platformos stabilumo reikalavimai ir reikia tiksliai išmatuoti lusto charakteristikas nanoskalėje. Ketaus šiluminio plėtimosi koeficientas yra gana didelis, maždaug 10⁻⁶ × 10⁻⁶/℃. Aptikimo įrangos veikimo metu susidaranti šiluma arba aplinkos temperatūros svyravimai sukels didelį ketaus platformos šiluminį plėtimąsi ir susitraukimą, dėl ko aptikimo zondo ir lusto padėtis pasikeis, o tai turės įtakos matavimo tikslumui.
Granito šiluminio plėtimosi koeficientas yra tik 0,6–5 × 10⁻⁶/℃, t. y. tik dalis ketaus ar net mažesnis. Jo struktūra tanki. Vidiniai įtempiai iš esmės pašalinti dėl ilgalaikio natūralaus senėjimo ir minimaliai veikiami temperatūros pokyčių. Be to, granitas pasižymi dideliu standumu, jo kietumas 2–3 kartus didesnis nei ketaus (atitinka HRC > 51), todėl jis gali veiksmingai atsispirti išoriniams smūgiams ir vibracijai bei išlaikyti platformos lygumą ir tiesumą. Pavyzdžiui, atliekant didelio tikslumo lustų grandinių aptikimą, granito platforma gali kontroliuoti lygumo paklaidą ±0,5 μm/m ribose, užtikrindama, kad aptikimo įranga vis tiek galėtų pasiekti nanoskalės tikslumo aptikimą sudėtingoje aplinkoje.
Išskirtinė antimagnetinė savybė, sukurianti gryną aptikimo aplinką
Puslaidininkių bandymų įrangos elektroniniai komponentai ir jutikliai yra itin jautrūs elektromagnetiniams trukdžiams. Ketaus turi tam tikrą magnetizmo laipsnį. Elektromagnetinėje aplinkoje jis generuos indukuotą magnetinį lauką, kuris trukdys aptikimo įrangos elektromagnetiniams signalams, sukeldamas signalo iškraipymą ir nenormalius aptikimo duomenis.
Kita vertus, granitas yra antimagnetinė medžiaga ir beveik nepoliarizuojamas išorinių magnetinių laukų. Vidiniai elektronai egzistuoja poromis cheminių jungčių viduje, todėl struktūra yra stabili ir nepaveikiama išorinių elektromagnetinių jėgų. Esant stipriam 10 mT magnetiniam laukui, indukuoto magnetinio lauko intensyvumas granito paviršiuje yra mažesnis nei 0,001 mT, o ketaus paviršiuje – net daugiau nei 8 mT. Ši savybė leidžia granito platformai sukurti gryną elektromagnetinę aplinką aptikimo įrangai, ypač tinkančią scenarijams, kuriems keliami griežti elektromagnetinio triukšmo reikalavimai, pavyzdžiui, kvantinių lustų aptikimui ir didelio tikslumo analoginių grandinių aptikimui, efektyviai padidinant aptikimo rezultatų patikimumą ir nuoseklumą.
Puslaidininkių bandymų platformų gamyboje granitas dėl savo reikšmingų privalumų, tokių kaip atsparumas korozijai, stabilumas ir antimagnetizmas, gerokai pralenkė ketaus medžiagas. Puslaidininkių technologijoms tobulėjant siekiant didesnio tikslumo, granitas vaidins vis svarbesnį vaidmenį užtikrinant bandymų įrangos veikimą ir skatinant puslaidininkių pramonės pažangą.
Įrašo laikas: 2025 m. gegužės 15 d.