Pusvadītāju ražošanas jomā plākšņu pārbaudes iekārtu precizitāte tieši nosaka mikroshēmu kvalitāti un ražu. Kā pamats, uz kura balstās serdes noteikšanas komponenti, iekārtu pamatmateriāla izmēru stabilitātei ir izšķiroša nozīme iekārtu ilgtermiņa darbības veiktspējā. Granīts un čuguns ir divi bieži izmantoti pamatmateriāli plākšņu pārbaudes iekārtām. 10 gadus ilgs salīdzinošs pētījums atklāja būtiskas atšķirības starp tiem izmēru stabilitātes ziņā, sniedzot svarīgas atsauces iekārtu izvēlei.
Eksperimentālais fons un dizains
Pusvadītāju plākšņu ražošanas procesam ir ārkārtīgi augstas prasības attiecībā uz noteikšanas precizitāti. Pat mikrometra līmeņa izmēru novirze var izraisīt mikroshēmas veiktspējas samazināšanos vai pat utilizāciju. Lai izpētītu granīta un čuguna izmēru stabilitāti ilgstošas lietošanas laikā, pētnieku komanda izstrādāja eksperimentus, kas simulēja reālas darba vides. Tika atlasīti vienas specifikācijas granīta un čuguna paraugi un ievietoti vides kamerā, kur temperatūra svārstījās no 15 ℃ līdz 35 ℃ un mitrums svārstījās no 30% līdz 70% relatīvā mitruma. Mehāniskā vibrācija iekārtas darbības laikā tika simulēta, izmantojot vibrācijas galdu. Paraugu galvenie izmēri tika mērīti katru ceturksni, izmantojot augstas precizitātes lāzera interferometru, un dati tika nepārtraukti reģistrēti 10 gadus.
Eksperimenta rezultāts: Granīta absolūtā priekšrocība
Desmit gadu eksperimentālie dati liecina, ka granīta substrātam ir pārsteidzoša stabilitāte. Tā termiskās izplešanās koeficients ir ārkārtīgi zems, vidēji tikai 4,6 × 10⁻⁶/℃. Krasu temperatūras izmaiņu gadījumā izmēru novirze vienmēr tiek kontrolēta ±0,001 mm robežās. Mitruma izmaiņu gadījumā granīta blīvā struktūra to gandrīz neietekmē, un nerodas izmērāmas izmēru izmaiņas. Mehānisku vibrāciju vidē granīta lieliskās slāpēšanas īpašības efektīvi absorbē vibrācijas enerģiju, un izmēru svārstības ir ārkārtīgi mazas.
Turpretī čuguna substrātam tā vidējais termiskās izplešanās koeficients sasniedz 11 × 10⁻⁶/℃ - 13 × 10⁻⁶/℃, un maksimālā izmēru novirze, ko izraisa temperatūras izmaiņas 10 gadu laikā, ir ±0,05 mm. Mitrā vidē čuguns ir pakļauts rūsēšanai un korozijai. Dažiem paraugiem ir lokāla deformācija, un izmēru novirze vēl vairāk palielinās. Mehāniskās vibrācijas ietekmē čugunam ir slikta vibrācijas slāpēšanas veiktspēja, un tā izmēri bieži svārstās, apgrūtinot vafeļu pārbaudes augstas precizitātes prasību izpildi.
Stabilitātes atšķirības galvenais iemesls
Granīts ir veidojies simtiem miljonu gadu laikā ģeoloģisku procesu rezultātā. Tā iekšējā struktūra ir blīva un vienmērīga, un minerālu kristāli ir stabili izvietoti, dabiski novēršot iekšējo spriegumu. Tas padara to ārkārtīgi nejutīgu pret ārējo faktoru, piemēram, temperatūras, mitruma un vibrācijas, izmaiņām. Čuguns tiek ražots liešanas procesā, un tā iekšpusē ir mikroskopiski defekti, piemēram, poras un smilšu caurumi. Tikmēr liešanas procesā radītais atlikušais spriegums ārējās vides ietekmē var izraisīt izmēru izmaiņas. Čuguna metāliskās īpašības padara to pakļautu rūsēšanai mitruma ietekmē, paātrinot konstrukcijas bojājumus un samazinot izmēru stabilitāti.
Ietekme uz vafeļu pārbaudes iekārtām
Uz granīta substrāta balstītas plākšņu pārbaudes iekārtas ar savu stabilo izmēru veiktspēju var nodrošināt, ka pārbaudes sistēma ilgstoši saglabā augstu precizitāti, samazina nepareizus spriedumus un neatklāšanas kļūdas, ko izraisa iekārtu precizitātes novirze, un ievērojami uzlabo produkta ražu. Tikmēr zemās apkopes prasības samazina iekārtas pilnas dzīves cikla izmaksas. Iekārtām, kurās izmanto čuguna substrātus, sliktas izmēru stabilitātes dēļ ir nepieciešama bieža kalibrēšana un apkope. Tas ne tikai palielina ekspluatācijas izmaksas, bet arī var ietekmēt pusvadītāju ražošanas kvalitāti nepietiekamas precizitātes dēļ, radot potenciālus ekonomiskos zaudējumus.
Pusvadītāju nozares tiekšanās pēc lielākas precizitātes un labākas kvalitātes neapšaubāmi ir gudrs solis izvēlēties granītu kā pamatmateriālu vafeļu pārbaudes iekārtām, lai nodrošinātu iekārtu veiktspēju un uzlabotu uzņēmumu konkurētspēju.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 14. maijs