Inden for halvlederfremstilling bestemmer nøjagtigheden af waferinspektionsudstyr direkte kvaliteten og udbyttet af chips. Som fundamentet for kernedetekteringskomponenterne spiller udstyrets dimensionsstabilitet en afgørende rolle i udstyrets langsigtede driftsydelse. Granit og støbejern er to almindeligt anvendte basismaterialer til waferinspektionsudstyr. En 10-årig sammenlignende undersøgelse har afsløret de betydelige forskelle mellem dem med hensyn til dimensionsstabilitet, hvilket giver vigtige referencer til valg af udstyr.
Eksperimentel baggrund og design
Produktionsprocessen for halvlederwafere stiller ekstremt høje krav til detektionsnøjagtighed. Selv en dimensionsafvigelse på mikrometerniveau kan føre til et fald i chippens ydeevne eller endda kassering. For at undersøge den dimensionelle stabilitet af granit og støbejern under langvarig brug designede forskerholdet eksperimenter, der simulerede virkelige arbejdsmiljøer. Granit- og støbejernsprøver med samme specifikation blev udvalgt og placeret i et miljøkammer, hvor temperaturen svingede fra 15 ℃ til 35 ℃, og fugtigheden svingede fra 30 % til 70 % RF. Den mekaniske vibration under udstyrets drift blev simuleret ved hjælp af et vibrationsbord. Prøvernes nøgledimensioner blev målt hvert kvartal ved hjælp af et højpræcisionslaserinterferometer, og dataene blev registreret kontinuerligt i 10 år.
Eksperimentelt resultat: Den absolutte fordel ved granit
Ti års eksperimentelle data viser, at granitsubstratet udviser forbløffende stabilitet. Dets termiske udvidelseskoefficient er ekstremt lav og er i gennemsnit kun 4,6 × 10⁻⁶/℃. Under drastiske temperaturændringer kontrolleres den dimensionelle afvigelse altid inden for ±0,001 mm. Ved ændringer i fugtigheden gør granittens tætte struktur den næsten upåvirket, og der forekommer ingen målbare dimensionelle ændringer. I et miljø med mekaniske vibrationer absorberer granittens fremragende dæmpningsegenskaber effektivt vibrationsenergi, og dimensionsudsvingene er ekstremt små.
I modsætning hertil når støbejernssubstratets gennemsnitlige termiske udvidelseskoefficient 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, og den maksimale dimensionsafvigelse forårsaget af temperaturændringer inden for 10 år er ±0,05 mm. I et fugtigt miljø er støbejern tilbøjeligt til rust og korrosion. Nogle prøver viser lokal deformation, og dimensionsafvigelsen stiger yderligere. Under påvirkning af mekanisk vibration har støbejern dårlig vibrationsdæmpningsevne, og dets størrelse svinger ofte, hvilket gør det vanskeligt at opfylde de høje præcisionskrav til waferinspektion.
Den væsentligste årsag til forskellen i stabilitet
Granit blev dannet over hundreder af millioner af år gennem geologiske processer. Dens indre struktur er tæt og ensartet, og mineralkrystallerne er stabilt arrangeret, hvilket eliminerer indre spændinger fra naturen. Dette gør det ekstremt ufølsomt over for ændringer i eksterne faktorer såsom temperatur, fugtighed og vibrationer. Støbejern fremstilles ved støbeprocessen og har mikroskopiske defekter såsom porer og sandhuller indeni. Samtidig er den resterende spænding, der genereres under støbeprocessen, tilbøjelig til at forårsage dimensionsændringer under stimulering af det ydre miljø. Støbejernets metalliske egenskaber gør det tilbøjeligt til at ruste på grund af fugtighed, hvilket fremskynder strukturelle skader og reducerer dimensionsstabiliteten.
Indvirkningen på waferinspektionsudstyr
Waferinspektionsudstyr baseret på granitsubstrat kan med sin stabile dimensionelle ydeevne sikre, at inspektionssystemet opretholder høj præcision i lang tid, reducere fejlvurderinger og mistet detektion forårsaget af udstyrets nøjagtighedsdrift og forbedre produktudbyttet betydeligt. Samtidig reducerer de lave vedligeholdelseskrav udstyrets samlede livscyklusomkostninger. Udstyr, der bruger støbejernssubstrater, kræver hyppig kalibrering og vedligeholdelse på grund af dårlig dimensionsstabilitet. Dette øger ikke kun driftsomkostningerne, men kan også påvirke kvaliteten af halvlederproduktionen på grund af utilstrækkelig præcision, hvilket forårsager potentielle økonomiske tab.
I takt med at halvlederindustriens stræben efter højere præcision og bedre kvalitet er det utvivlsomt et klogt træk at vælge granit som basismateriale til waferinspektionsudstyr for at sikre udstyrets ydeevne og forbedre virksomhedernes konkurrenceevne.
Udsendelsestidspunkt: 14. maj 2025