في قطاع تصنيع أشباه الموصلات، يُعدّ تكديس الرقائق غير الطبيعي مشكلة إنتاجية خطيرة. قد يؤدي تكديس الرقائق غير المتوقع أثناء عملية التصنيع إلى تلف المعدات وتعطل العمليات، وقد يؤدي أيضًا إلى التخلص من المنتجات بكميات كبيرة، مما يُلحق خسائر اقتصادية فادحة بالمؤسسات.
مع التطوير المستمر لعمليات تصنيع أشباه الموصلات، تزداد الحاجة إلى مراقبة الجودة أثناء الإنتاج. تُوفر مستشعرات الإزاحة بالليزر، كتقنية قياس عالية الدقة وغير تلامسية، حلاً فعالاً للكشف عن تشوهات تكديس الرقائق بفضل قدراتها على الكشف السريع والدقيق.
مبدأ الكشف ومنطق الحكم على الشذوذ
في عملية تصنيع أشباه الموصلات، تُوضع الرقاقات عادةً على حاملات أو مسارات نقل في ترتيب مسطح أحادي الطبقة. في هذه الحالة، يكون ارتفاع سطح الرقاقة قيمة أساسية مُحددة مسبقًا، وعادةً ما تكون مجموع سُمك الرقاقة وارتفاع الحامل. عند تكديس الرقاقات عن طريق الخطأ، يزداد ارتفاع سطحها بشكل ملحوظ. يُوفر هذا التغيير أساسًا حاسمًا لاكتشاف أي تشوهات في التكديس.
كشف تكديس مسارات النقل
مسارات النقل قنوات حيوية لحركة الرقائق أثناء عملية التصنيع. ومع ذلك، قد تتراكم الرقائق عليها بسبب الامتزاز الكهروستاتيكي أو الأعطال الميكانيكية أثناء النقل، مما يؤدي إلى انسداد المسارات. هذه الانسدادات لا تعيق سير الإنتاج فحسب، بل قد تُلحق الضرر بالرقائق أيضًا.
لمراقبة تدفق مسارات النقل بسلاسة، يمكن نشر مستشعرات إزاحة ليزرية فوق المسارات لمسح ارتفاع المقطع العرضي للمسار. إذا كان ارتفاع منطقة محددة غير طبيعي (مثلاً، أعلى أو أقل من سمك طبقة واحدة من الرقائق)، تُحدد المستشعرات ذلك على أنه انسداد في التكديس، وتُفعّل آلية إنذار لإخطار المشغلين بالتعامل في الوقت المناسب، مما يضمن سير الإنتاج بسلاسة.
عملية الكشف
تقوم أجهزة استشعار الإزاحة بالليزر Lanbao بقياس ارتفاع الأسطح المستهدفة بدقة عن طريق إصدار شعاع الليزر، واستقبال الإشارة المنعكسة، واستخدام طريقة التثليث.
يُحاذي المستشعر عموديًا منطقة كشف الشريحة، ويُصدر ليزرًا باستمرار ويستقبل الإشارة المنعكسة. أثناء نقل الشريحة، يستطيع المستشعر الحصول على معلومات آنية عن ارتفاع السطح.
يستخدم المستشعر خوارزمية داخلية لحساب قيمة ارتفاع سطح الشريحة من الإشارة المنعكسة المُستقبَلة. لتلبية متطلبات النقل عالي السرعة لخطوط إنتاج أشباه الموصلات، يتطلب هذا أن يتمتع المستشعر بدقة عالية وتردد أخذ عينات مرتفع.
يتم تحديد نطاق مسموح به لاختلاف الارتفاع، عادةً ±30 ميكرومتر من ارتفاع خط الأساس. إذا تجاوزت القيمة المقاسة هذا النطاق، يُعتبر ذلك خللًا في التكديس. يُمكّن منطق تحديد العتبة هذا من التمييز بفعالية بين الرقائق أحادية الطبقة العادية والرقائق المكدسة.
عند اكتشاف أي خلل في التكديس، يُطلق المستشعر إنذارًا صوتيًا وبصريًا، ويُفعّل في الوقت نفسه ذراعًا آلية لإزالة الخلل، أو يُوقف خط الإنتاج مؤقتًا لمنع تفاقم الوضع. تُقلّل آلية الاستجابة السريعة هذه الخسائر الناجمة عن خلل التكديس إلى أقصى حد.
يمكن للكشف الفوري عالي الدقة عن تشوهات تكديس الرقائق باستخدام مستشعرات الإزاحة بالليزر أن يُحسّن بشكل كبير من موثوقية وإنتاجية خطوط إنتاج أشباه الموصلات. ومع التقدم التكنولوجي المستمر، ستلعب مستشعرات الإزاحة بالليزر دورًا أكبر في تصنيع أشباه الموصلات، مما يُوفر دعمًا قويًا للتنمية المستدامة للصناعة.
وقت النشر: ٢٥ مارس ٢٠٢٥