В областта на производството на полупроводници, точността на оборудването за инспекция на пластини определя пряко качеството и добива на чиповете. Като основа, поддържаща компонентите за откриване на ядрото, размерната стабилност на основния материал на оборудването играе решаваща роля за дългосрочната експлоатационна производителност на оборудването. Гранитът и чугунът са два често използвани основни материала за оборудване за инспекция на пластини. 10-годишно сравнително проучване разкри значителните разлики между тях по отношение на размерната стабилност, предоставяйки важни ориентири за избора на оборудване.
Експериментален фон и дизайн
Производственият процес на полупроводникови пластини има изключително високи изисквания за точност на откриване. Дори отклонение в размерите на ниво микрометър може да доведе до спад в производителността на чипа или дори до бракуване. За да изследва размерната стабилност на гранит и чугун по време на дългосрочна употреба, изследователският екип е разработил експерименти, симулиращи реални работни среди. Проби от гранит и чугун с еднакви спецификации са избрани и поставени в климатична камера, където температурата се колебае от 15℃ до 35℃, а влажността - от 30% до 70% относителна влажност. Механичните вибрации по време на работа на оборудването са симулирани чрез вибрационна маса. Ключовите размери на пробите са измервани всяко тримесечие с помощта на високопрецизен лазерен интерферометър, а данните са записвани непрекъснато в продължение на 10 години.
Експериментален резултат: Абсолютното предимство на гранита
Десет години експериментални данни показват, че гранитната основа проявява удивителна стабилност. Коефициентът ѝ на термично разширение е изключително нисък, средно само 4,6×10⁻⁶/℃. При драстични температурни промени, отклонението в размерите винаги се контролира в рамките на ±0,001 мм. При промени в влажността, плътната структура на гранита го прави почти незасегнат и не настъпват измерими промени в размерите. В среда на механични вибрации, отличните характеристики на демпфиране на гранита ефективно абсорбират вибрационната енергия и колебанията в размерите са изключително малки.
За разлика от това, за чугунената основа, средният коефициент на термично разширение достига 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, а максималното отклонение на размерите, причинено от температурни промени в рамките на 10 години, е ±0,05 мм. Във влажна среда чугунът е склонен към ръжда и корозия. Някои проби показват локална деформация и отклонението на размерите се увеличава допълнително. Под действието на механични вибрации чугунът има лоши характеристики на амортизиране на вибрациите и размерът му се колебае често, което затруднява спазването на изискванията за висока точност при проверка на пластините.
Основната причина за разликата в стабилността
Гранитът се е образувал в продължение на стотици милиони години чрез геоложки процеси. Вътрешната му структура е плътна и равномерна, а минералните кристали са стабилно разположени, което елиминира вътрешното напрежение по природа. Това го прави изключително нечувствителен към промени във външни фактори като температура, влажност и вибрации. Чугунът се произвежда чрез леене и има микроскопични дефекти като пори и пясъчни дупки вътре. В същото време остатъчното напрежение, генерирано по време на процеса на леене, е склонно да причини промени в размерите под въздействието на външната среда. Металните свойства на чугуна го правят податлив на ръжда поради влажност, ускорявайки структурните повреди и намалявайки размерната стабилност.
Въздействие върху оборудването за инспекция на пластини
Оборудването за инспекция на пластини, базирано на гранитна основа, със стабилните си размерни характеристики, може да гарантира, че системата за инспекция поддържа висока прецизност за дълго време, намалява грешките в преценката и пропуснатите откривания, причинени от отклонение в точността на оборудването, и значително подобрява добива на продукта. В същото време ниските изисквания за поддръжка намаляват разходите за целия жизнен цикъл на оборудването. Оборудването, използващо чугунени подложки, поради лоша размерна стабилност, изисква често калибриране и поддръжка. Това не само увеличава експлоатационните разходи, но може да повлияе и на качеството на производството на полупроводници поради недостатъчна прецизност, причинявайки потенциални икономически загуби.
В съответствие с тенденцията на стремеж към по-висока прецизност и по-добро качество в полупроводниковата индустрия, изборът на гранит като основен материал за оборудване за инспекция на пластини несъмнено е мъдър ход за осигуряване на производителността на оборудването и повишаване на конкурентоспособността на предприятията.
Време на публикуване: 14 май 2025 г.