في قطاع تصنيع أشباه الموصلات، يُعدّ تكديس الرقائق بشكل غير طبيعي مشكلة إنتاجية خطيرة. إذ يمكن أن يؤدي التكديس غير المتوقع للرقائق أثناء عملية التصنيع إلى تلف المعدات وتعطل العمليات، وقد ينتج عنه أيضاً إتلاف كميات كبيرة من المنتجات، مما يتسبب في خسائر اقتصادية فادحة للشركات.
مع التطور المستمر لعمليات تصنيع أشباه الموصلات، تزداد متطلبات مراقبة الجودة أثناء الإنتاج. توفر مستشعرات الإزاحة الليزرية، كتقنية قياس عالية الدقة لا تتطلب التلامس، حلاً فعالاً للكشف عن عيوب تكديس الرقائق بفضل قدراتها السريعة والدقيقة على الكشف.
مبدأ الكشف ومنطق الحكم على الشذوذ
في عملية تصنيع أشباه الموصلات، تُوضع الرقائق عادةً على حوامل أو مسارات نقل في طبقة واحدة مسطحة. في هذه المرحلة، يكون ارتفاع سطح الرقاقة قيمة أساسية محددة مسبقًا، وهي عادةً مجموع سُمك الرقاقة وارتفاع الحامل. عند تكديس الرقائق عن طريق الخطأ، يزداد ارتفاع سطحها بشكل ملحوظ. يوفر هذا التغيير أساسًا بالغ الأهمية لاكتشاف أي خلل في عملية التكديس.
كشف تكديس مسارات النقل
تُعدّ مسارات النقل قنواتٍ حيويةً لحركة الرقائق الإلكترونية خلال عملية التصنيع. مع ذلك، قد تتراكم الرقائق على هذه المسارات نتيجةً للتجاذب الكهروستاتيكي أو الأعطال الميكانيكية أثناء النقل، مما يؤدي إلى انسدادها. لا يقتصر تأثير هذا الانسداد على تعطيل سير الإنتاج فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في تلف الرقائق.
لضمان انسيابية حركة خطوط النقل، يمكن نشر مستشعرات إزاحة ليزرية فوق الخطوط لمسح ارتفاع مقطعها العرضي. في حال كان ارتفاع منطقة معينة غير طبيعي (كأن يكون أعلى أو أقل من سمك طبقة واحدة من الرقائق)، ستحدد المستشعرات ذلك كعائق أمام التكديس، وستطلق إنذارًا لإبلاغ المشغلين لاتخاذ الإجراءات اللازمة في الوقت المناسب، مما يضمن استمرارية الإنتاج بسلاسة.
عملية الكشف
تقوم مستشعرات الإزاحة الليزرية من لانباو بقياس ارتفاع الأسطح المستهدفة بدقة عن طريق إرسال شعاع ليزر، واستقبال الإشارة المنعكسة، واستخدام طريقة التثليث.
يتم محاذاة المستشعر عموديًا مع منطقة الكشف عن الشريحة، حيث يُصدر شعاع ليزر باستمرار ويستقبل الإشارة المنعكسة. أثناء نقل الشريحة، يستطيع المستشعر الحصول على معلومات حول ارتفاع السطح في الوقت الفعلي.
يستخدم المستشعر خوارزمية داخلية لحساب قيمة ارتفاع سطح الشريحة من الإشارة المنعكسة المُستقبلة. ولتلبية متطلبات النقل عالي السرعة لخطوط إنتاج أشباه الموصلات، يتطلب ذلك أن يتمتع المستشعر بدقة عالية وتردد أخذ عينات عالٍ.
يتم تحديد نطاق مسموح به لتغير الارتفاع، عادةً ±30 ميكرومتر من الارتفاع الأساسي. إذا تجاوزت القيمة المقاسة هذا النطاق، يُعتبر ذلك خللاً في عملية التراص. تُمكّن هذه الآلية من التمييز بفعالية بين الرقائق أحادية الطبقة العادية والرقائق المُكدسة.
عند اكتشاف أي خلل في عملية التكديس، يُطلق المستشعر إنذارًا صوتيًا ومرئيًا، ويُفعّل في الوقت نفسه ذراعًا آلية لإزالة الموقع غير الطبيعي، أو يُوقف خط الإنتاج مؤقتًا لمنع تفاقم الوضع. تُقلل آلية الاستجابة السريعة هذه الخسائر الناجمة عن خلل التكديس إلى أقصى حد.
يُمكن للكشف الفوري عالي الدقة عن عيوب تكديس الرقائق باستخدام مستشعرات الإزاحة الليزرية أن يُحسّن بشكل كبير موثوقية وإنتاجية خطوط إنتاج أشباه الموصلات. ومع التطورات التكنولوجية المستمرة، ستلعب مستشعرات الإزاحة الليزرية دورًا أكبر في تصنيع أشباه الموصلات، مما يُوفر دعمًا قويًا للتنمية المستدامة لهذه الصناعة.
تاريخ النشر: 25 مارس 2025