En el camp de la fabricació de semiconductors, la precisió dels equips d'inspecció d'oblies determina directament la qualitat i el rendiment dels xips. Com a base que suporta els components de detecció del nucli, l'estabilitat dimensional del material base de l'equip juga un paper crucial en el rendiment operatiu a llarg termini de l'equip. El granit i la fosa són dos materials base que s'utilitzen habitualment per als equips d'inspecció d'oblies. Un estudi comparatiu de 10 anys ha revelat les diferències significatives entre ells pel que fa a l'estabilitat dimensional, proporcionant referències importants per a la selecció de l'equip.
Antecedents i disseny experimental
El procés de producció d'oblies semiconductores té uns requisits extremadament alts pel que fa a la precisió de detecció. Fins i tot una desviació dimensional a nivell de micròmetre pot provocar una disminució del rendiment del xip o fins i tot el desballestament. Per explorar l'estabilitat dimensional del granit i la fosa durant l'ús a llarg termini, l'equip de recerca va dissenyar experiments que simulaven entorns de treball reals. Es van seleccionar mostres de granit i fosa de la mateixa especificació i es van col·locar en una cambra ambiental on la temperatura fluctuava de 15 ℃ a 35 ℃ i la humitat fluctuava del 30% al 70% d'humitat relativa. La vibració mecànica durant el funcionament de l'equip es va simular mitjançant una taula de vibracions. Les dimensions clau de les mostres es van mesurar cada trimestre mitjançant un interferòmetre làser d'alta precisió, i les dades es van registrar contínuament durant 10 anys.
Resultat experimental: L'avantatge absolut del granit
Deu anys de dades experimentals mostren que el substrat de granit presenta una estabilitat sorprenent. El seu coeficient d'expansió tèrmica és extremadament baix, amb una mitjana de només 4,6 × 10⁻⁶/℃. Sota canvis dràstics de temperatura, la desviació dimensional sempre es controla dins de ±0,001 mm. Davant dels canvis d'humitat, l'estructura densa del granit fa que gairebé no es vegi afectada i no es produeixin canvis dimensionals mesurables. En un entorn de vibració mecànica, les excel·lents característiques d'amortiment del granit absorbeixen eficaçment l'energia de la vibració i la fluctuació dimensional és extremadament petita.
En canvi, per al substrat de ferro colat, el seu coeficient mitjà d'expansió tèrmica arriba a 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, i la desviació dimensional màxima causada pels canvis de temperatura en 10 anys és de ±0,05 mm. En un ambient humit, el ferro colat és propens a l'oxidació i la corrosió. Algunes mostres mostren deformacions locals i la desviació dimensional augmenta encara més. Sota l'acció de la vibració mecànica, el ferro colat té un rendiment d'amortiment de vibracions deficient i la seva mida fluctua amb freqüència, cosa que dificulta el compliment dels requisits d'alta precisió de la inspecció de les oblies.
La raó essencial de la diferència d'estabilitat
El granit es va formar al llarg de centenars de milions d'anys a través de processos geològics. La seva estructura interna és densa i uniforme, i els cristalls minerals estan disposats de manera estable, eliminant la tensió interna per naturalesa. Això el fa extremadament insensible als canvis de factors externs com la temperatura, la humitat i la vibració. La fosa es fabrica mitjançant un procés de fosa i té defectes microscòpics com ara porus i forats de sorra a l'interior. Mentrestant, la tensió residual generada durant el procés de fosa és propensa a causar canvis dimensionals sota l'estímul de l'entorn extern. Les propietats metàl·liques de la fosa la fan propensa a l'oxidació a causa de la humitat, accelerant els danys estructurals i reduint l'estabilitat dimensional.
L'impacte en els equips d'inspecció de les oblees
Els equips d'inspecció de làmines basats en substrat de granit, amb el seu rendiment dimensional estable, poden garantir que el sistema d'inspecció mantingui una alta precisió durant molt de temps, reduir els errors de judici i la detecció perduda causada per la deriva de la precisió de l'equip i millorar significativament el rendiment del producte. Mentrestant, els baixos requisits de manteniment redueixen el cost del cicle de vida complet de l'equip. Els equips que utilitzen substrats de ferro colat, a causa de la baixa estabilitat dimensional, requereixen una calibració i un manteniment freqüents. Això no només augmenta els costos operatius, sinó que també pot afectar la qualitat de la producció de semiconductors a causa d'una precisió insuficient, causant possibles pèrdues econòmiques.
Sota la tendència de la indústria dels semiconductors a buscar una major precisió i una millor qualitat, escollir el granit com a material base per als equips d'inspecció d'oblies és sens dubte una bona decisió per garantir el rendiment dels equips i millorar la competitivitat de les empreses.
Data de publicació: 14 de maig de 2025