Na področju proizvodnje polprevodnikov natančnost opreme za pregled rezin neposredno določa kakovost in izkoristek čipov. Kot osnova, ki podpira komponente za zaznavanje jedra, ima dimenzijska stabilnost osnovnega materiala opreme ključno vlogo pri dolgoročni operativni učinkovitosti opreme. Granit in lito železo sta dva pogosto uporabljena osnovna materiala za opremo za pregled rezin. Desetletna primerjalna študija je pokazala pomembne razlike med njima glede dimenzijske stabilnosti, kar zagotavlja pomembne reference za izbiro opreme.
Eksperimentalno ozadje in zasnova
Proizvodni proces polprevodniških rezin ima izjemno visoke zahteve glede natančnosti zaznavanja. Že mikrometrsko dimenzijsko odstopanje lahko povzroči zmanjšanje zmogljivosti čipa ali celo odpad. Za raziskovanje dimenzijske stabilnosti granita in litega železa med dolgotrajno uporabo je raziskovalna skupina zasnovala poskuse, ki so simulirali dejanska delovna okolja. Izbrani so bili vzorci granita in litega železa z enakimi specifikacijami in postavljeni v okoljsko komoro, kjer je temperatura nihala od 15 ℃ do 35 ℃, vlažnost pa od 30 % do 70 % relativne vlažnosti. Mehanske vibracije med delovanjem opreme so bile simulirane z vibracijsko mizo. Ključne dimenzije vzorcev so bile merjene vsako četrtletje z visoko natančnim laserskim interferometrom, podatki pa so bili neprekinjeno zabeleženi 10 let.
Eksperimentalni rezultat: Absolutna prednost granita
Deset let eksperimentalnih podatkov kaže, da granitna podlaga kaže osupljivo stabilnost. Njen koeficient toplotnega raztezanja je izjemno nizek, v povprečju le 4,6 × 10⁻⁶/℃. Pri drastičnih temperaturnih spremembah je dimenzijsko odstopanje vedno nadzorovano znotraj ±0,001 mm. Zaradi sprememb vlažnosti gosta struktura granita skoraj ne vpliva nanj in ne pride do merljivih dimenzijskih sprememb. V okolju mehanskih vibracij odlične lastnosti dušenja granita učinkovito absorbirajo energijo vibracij, dimenzijsko nihanje pa je izjemno majhno.
V nasprotju s tem pri substratu iz litega železa njegov povprečni koeficient toplotnega raztezanja doseže 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, največje dimenzijsko odstopanje, ki ga povzročijo temperaturne spremembe v 10 letih, pa je ±0,05 mm. V vlažnem okolju je lito železo nagnjeno k rjavenju in koroziji. Nekateri vzorci kažejo lokalne deformacije, dimenzijsko odstopanje pa se še poveča. Pod vplivom mehanskih vibracij ima lito železo slabo delovanje dušenja vibracij in njegova velikost pogosto niha, zaradi česar je težko izpolniti zahteve glede visoke natančnosti pri pregledu rezin.
Bistveni razlog za razliko v stabilnosti
Granit je nastajal več sto milijonov let skozi geološke procese. Njegova notranja struktura je gosta in enakomerna, mineralni kristali pa so stabilno razporejeni, kar po naravi odpravlja notranje napetosti. Zaradi tega je izjemno neobčutljiv na spremembe zunanjih dejavnikov, kot so temperatura, vlažnost in vibracije. Lito železo se izdeluje z litjem in ima v notranjosti mikroskopske napake, kot so pore in peščene luknje. Medtem preostale napetosti, ki nastanejo med litjem, lahko povzročijo dimenzijske spremembe pod vplivom zunanjega okolja. Zaradi kovinskih lastnosti litega železa je nagnjeno k rjavenju zaradi vlage, kar pospešuje strukturne poškodbe in zmanjšuje dimenzijsko stabilnost.
Vpliv na opremo za pregled rezin
Oprema za pregled rezin na osnovi granitne podlage s svojo stabilno dimenzijsko zmogljivostjo zagotavlja, da sistem za pregledovanje ohranja visoko natančnost dlje časa, zmanjšuje napačne presoje in zgrešeno zaznavanje zaradi odstopanja natančnosti opreme ter znatno izboljša izkoristek izdelkov. Hkrati nizke zahteve glede vzdrževanja zmanjšujejo stroške celotne življenjske dobe opreme. Oprema, ki uporablja litoželezne podlage, zaradi slabe dimenzijske stabilnosti zahteva pogosto kalibracijo in vzdrževanje. To ne le poveča obratovalne stroške, temveč lahko zaradi nezadostne natančnosti vpliva tudi na kakovost proizvodnje polprevodnikov, kar povzroča morebitne gospodarske izgube.
Glede na trend prizadevanj polprevodniške industrije za večjo natančnost in boljšo kakovost je izbira granita kot osnovnega materiala za opremo za pregled rezin nedvomno pametna poteza za zagotavljanje delovanja opreme in povečanje konkurenčnosti podjetij.
Čas objave: 14. maj 2025