في عملية الطباعة بالليثوغرافيا، يفشل فحص الـ AFM تمامًا إذا اختلفت درجة حرارة العينة حتى بنصف درجة مئوية واحدة. سلوك المادة المستخدمة في الطباعة – سواء كانت ناعمة أو صلبة – بالإضافة إلى التحكم في الأبعاد، كل ذلك يتأثر بالحرارة. إذا لم يتمكن الجهاز الحراري من الحفاظ على درجة حرارة مستقرة داخل نطاق 0.1 درجة مئوية، فإن ما تقوم به ليس قياسًا حقيقيًا، بل مجرد تخمين.
ما هو مهم من الناحية التقنية؟ نقوم بتصميم أجهزة التسخين المستخدمة في الـ AFM بناءً على ثلاثة عوامل رئيسية: الاستقرار الحراري، والأداء في البيئات النظيفة، والقدرة على التكرار. يمكن لهذه الأجهزة الحفاظ على درجة حرارة مستقرة ضمن نطاق ±0.1 درجة مئوية، في درجات حرارة تتراوح بين 25 درجة مئوية و300 درجة مئوية، ويمكن قياس ذلك باستخدام معايير معتمدة. يتم استخدام الكوارتز عالي النقاء وعناصر الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة لتقليل الغازات الناتجة وتجنب تكون الجسيمات. كما يتم تصميم الأسطح والأغلاقات بحيث تكون مناسبة للعمل في بيئات نظيفة من الفئة 1 إلى 100، حتى لا ترتفع نسبة الجسيمات ولا يحدث تلوث. يتم التحكم في درجة الحرارة عبر نظام PID، بحيث تظل عمليات الطباعة ضمن النطاق المطلوب دون أي تجاوزات.
لماذا يناسب هذا الجهاز عملية الـ AFM؟ في عملية الـ AFM، نحتاج إلى درجة حرارة ثابتة ومستقرة، بالإضافة إلى قدرة الجهاز على التعافي بسرعة بعد كل عملية. يمكن لهذا الجهاز تحقيق ذلك خلال دقائق قليلة، ويوفر درجات حرارة مستقرة أثناء عمليات الطباعة، كما يضمن الاستقرار الحراري في كل دفعة من العينات. وهذا يعني تقليل عدد عمليات الإعادة، وتحسين التحكم في الأبعاد الحرجة، بالإضافة إلى إمكانية التخطيط لأوقات التنفيذ بدقة. تأتي الكفاءة من خلال التحكم الدقيق في نقل الحرارة وتحسين الكتلة الحرارية، بحيث لا يتم إهدار الحرارة الزائدة التي قد تؤثر على الأجزاء الدقيقة في الجهاز.
ما الذي يجب أن تعرفه مسبقًا؟ يتطلب التركيب مطابقة واجهة مرحلة الـ AFM مع الجهاز الحراري، بالإضافة إلى الحفاظ على درجة الحرارة ضمن النطاق المسموح به. يجب التأكد من توافق الجهد والموصلات، كما يجب وضع الجهاز بحيث لا يؤثر على الأدوات المستخدمة في الفحص. تؤثر البيئات المفرغة أو البيئات ذات الضغط المتحكم فيه على نقل الحرارة، لذا يجب مشاركة بيانات البيئة المحيطة حتى يتم تعديل إعدادات الجهاز بشكل مناسب. من المتوقع أن يتطلب الأمر بعض الوقت لضبط إعدادات الجهاز لتتناسب مع نوع العينة المستخدمة.