في مختبر تصنيع الرقائق الدقيقة، يوجد "بطلٌ خلف الكواليس" يبدو عاديًا - قاعدة آلة الجرانيت. لا تستهن بهذا الحجر، فهو أساس ضمان دقة الاختبار غير الإتلافي للرقائق! اليوم، دعونا نلقي نظرة على كيفية حفاظه على وضعية أفقية ورأسية ثابتة لمعدات الكشف.
1. ولادة "جين مستقر"
الجرانيت ليس حجرًا عاديًا. تركيبه الداخلي أشبه بـ "أحجية معدنية" متشابكة بإحكام. الكوارتز والفلسبار وغيرهما من البلورات مترابطة، بكثافة عالية جدًا وشبه خالية من الفراغات. يشبه هذا بناء منزل من الخرسانة المسلحة، فهي صلبة ومستقرة. عندما تُثبّت عليه معدات الفحص، حتى لو كان وزنه عدة أطنان، يكون تشوه قاعدة الجرانيت ضئيلًا للغاية، لا يتجاوز عُشر تشوه الفولاذ!
الأمر الأكثر إثارة للإعجاب هو أنه يكاد يكون غير خائف من تغيرات درجة الحرارة. تميل المواد المعدنية العادية إلى "التمدد وزيادة الوزن" عند التسخين و"الانكماش والانكماش" عند التبريد. ومع ذلك، يبدو أن الجرانيت يتمتع بـ"سحر درجة الحرارة الثابتة". فعندما تتقلب درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة، يكون تمدده وانكماشه واحدًا على ألف من تمدد وانكماش شعرة الإنسان فقط. تجدر الإشارة إلى أنه حتى في حالة حدوث تغير طفيف في درجة حرارة مختبر الاختبار، فإن قاعدة الجرانيت قادرة على دعم المعدات بثبات ومنع "انحراف" مستوى السطح.
ثانياً، تقنية معالجة "التفاصيل الشيطانية"
لجعل قاعدة الجرانيت أكثر دقة، استخدم المهندسون "التقنية السوداء" للمعالجة. تخيل تلميع الأحجار بـ"ورق صنفرة فائق" مصنوع من الماس - هكذا تعمل آلة الطحن خماسية المحاور. ستقوم بطحن سطح الجرانيت ليصبح أكثر تسطيحًا من المرآة في ثلاث خطوات:
الطحن الخشن: أولاً، قم بإزالة العيوب السطحية للحجر وتحكم في تسطيحه إلى عشرين من شعرة الإنسان.
الطحن شبه الناعم: مزيد من التحسين، مع زيادة التسطيح إلى خمسين من شعرة الإنسان.
الطحن الدقيق: أخيرًا، يُصقل بمسحوق طحن فائق النعومة، ليصل إلى سطح أملس يُعادل جزءًا من ألف من شعرة الإنسان! في هذه المرحلة، يُصبح سطح قاعدة الجرانيت أشبه بمنصة أفقية مُصممة خصيصًا لمعدات الفحص.
بعض الحوامل المتطورة مزودة بـ"عقل ذكي" - مستوى الدقة العالي المدمج يعمل كـ"حارس صغير" على مدار الساعة. بمجرد اكتشاف إمالة الجهاز بمقدار 0.01 درجة (زاوية أصغر من زاوية رأس القلم)، يُفعّل الجهاز الهيدروليكي فورًا ويُقوّم الجهاز في غضون 30 ثانية.
ثالثًا، التصميم المبتكر يعزز الاستقرار بشكل أكبر
بذل المهندسون جهدًا كبيرًا في تصميم قاعدة الآلة. صُممت قاعدتها على شكل قرص عسل سداسي، يشبه خلية النحل، مما يُخفف الوزن ويُوزع الضغط بالتساوي. عند تحريك مسبار الكشف على الرقاقة، يكون التشوه عند كل نقطة من القاعدة متساويًا تقريبًا، مما يضمن ثبات المرجع الأفقي دائمًا.
والأكثر إثارة للدهشة هو وجود "ممتص صدمات غير مرئي" - وهو ممتص صدمات سيراميكي كهرضغطي - مُثبّت بين القاعدة والأرض. يستطيع هذا الممتص التقاط اهتزازات متنوعة تتراوح بين 1 و1000 هرتز، كالرادار، ويُصدر فورًا موجات عكسية "لمقاومة" التداخل. على سبيل المثال، الاهتزازات الناتجة عن تشغيل الآلات المجاورة أو اهتزازات المركبات المارة في الخارج، جميعها "عديمة الفائدة" أمامه.
البيانات تتحدث عن نفسها: ما مدى قوة التأثير؟
في التطبيقات العملية، فإن أداء قاعدة الجرانيت مذهل حقًا:
التفتيش البصري: تم تحسين دقة تحديد العيوب السطحية على الرقائق من 3 ميكرون إلى 1 ميكرون (1 ميكرون = واحد على ستين من شعرة الإنسان).
الاختبار بالموجات فوق الصوتية: تم تقليل الخطأ في قياس سمك الرقاقة بمقدار ثلاثة أرباع.
الاستخدام طويل الأمد: بعد التشغيل المستمر لمدة عام، يصبح التغيير في المستوى غير ذي أهمية تقريبًا، في حين أصبحت قواعد الآلات العادية "منحنية" منذ فترة طويلة.
من مزايا المواد الطبيعية إلى المعالجة الدقيقة والتصميم المبتكر، أثبتت قاعدة الجرانيت بـ "قوتها" أنه إذا كنت تريد اكتشاف الرقائق بدقة، فإن هذا الحجر لا غنى عنه حقًا!
وقت النشر: ١٨ يونيو ٢٠٢٥