Innen halvlederproduksjon er presisjon livsnerven for produktkvalitet og ytelse. Halvledermåleutstyr, som en nøkkelkobling for å sikre produksjonsnøyaktighet, stiller nærmest strenge krav til stabiliteten til kjernekomponentene. Blant dem spiller granittplattformen, med sin enestående termiske stabilitet, en uunnværlig rolle i halvledermåleutstyr. Denne artikkelen vil gjennomføre en grundig analyse av den termiske stabilitetsytelsen til granittplattformer i halvledermåleutstyr gjennom faktiske testdata.
De strenge kravene til termisk stabilitet for måleutstyr i halvlederproduksjon
Halvlederproduksjonsprosessen er ekstremt kompleks og presis, og bredden på kretslinjene på brikken har nådd nanometernivået. I en slik høypresisjonsproduksjonsprosess kan selv den minste temperaturendring forårsake termisk utvidelse og sammentrekning av utstyrskomponenter, og dermed utløse målefeil. For eksempel, i fotolitografiprosessen, hvis målenøyaktigheten til måleutstyret avviker med 1 nanometer, kan det forårsake alvorlige problemer som kortslutninger eller åpne kretser i kretsene på brikken, noe som fører til at brikken kasseres. I følge bransjestatistikk kan den tradisjonelle plattformen for måleutstyr for metallmaterialer gjennomgå dimensjonsendringer på flere nanometer for hver 1 ℃ temperatursvingning. Imidlertid krever halvlederproduksjon at målenøyaktigheten kontrolleres innenfor ±0,1 nanometer, noe som gjør termisk stabilitet til en nøkkelfaktor for å avgjøre om måleutstyret kan oppfylle kravene til halvlederproduksjon.
Teoretiske fordeler med termisk stabilitet til granittplattformer
Granitt, som en type naturstein, har en kompakt indre mineralkrystallisering, en tett og jevn struktur, og har den naturlige fordelen av termisk stabilitet. Når det gjelder termisk utvidelseskoeffisient, er termisk utvidelseskoeffisient for granitt ekstremt lav, vanligvis fra 4,5 til 6,5 × 10⁻⁶/K. I motsetning til dette er termisk utvidelseskoeffisient for vanlige metalliske materialer som aluminiumslegeringer så høy som 23,8 × 10⁻⁶/K, som er flere ganger høyere enn for granitt. Dette betyr at under de samme temperaturvariasjonsforholdene er dimensjonsendringen på granittplattformen mye mindre enn for metallplattformen, noe som kan gi en mer stabil målereferanse for halvledermåleutstyr.
I tillegg gir granittens krystallstruktur den utmerket ensartet varmeledning. Når utstyrets drift genererer varme eller omgivelsestemperaturen endres, kan granittplattformen raskt og jevnt lede bort varmen, og unngå lokale overopphetings- eller overkjølingsfenomener. Dermed opprettholdes plattformens generelle temperaturkonsistens effektivt og målenøyaktigheten sikres ytterligere.
Prosessen og metoden for måling av termisk stabilitet
For å kunne evaluere den termiske stabiliteten til granittplattformen i halvledermåleutstyr nøyaktig, har vi utviklet et grundig måleskjema. Vi valgte et høypresisjonsmåleinstrument for halvlederwafere, som er utstyrt med en superpresisjonsbehandlet granittplattform. I det eksperimentelle miljøet ble det vanlige temperaturvariasjonsområdet i halvlederproduksjonsverkstedet simulert, det vil si gradvis oppvarming fra 20 ℃ til 35 ℃ og deretter avkjøling tilbake til 20 ℃. Hele prosessen varte i 8 timer.
På granittplattformen til måleinstrumentet plasseres høypresisjons standard silisiumskiver, og forskyvningssensorer med nanoskala-nøyaktighet brukes til å overvåke de relative posisjonsendringene mellom silisiumskivene og plattformen i sanntid. Samtidig er flere høypresisjons temperatursensorer plassert på forskjellige posisjoner på plattformen for å overvåke temperaturfordelingen på plattformoverflaten. Under eksperimentet ble forskyvningsdata og temperaturdata registrert hvert 15. minutt for å sikre dataenes fullstendighet og nøyaktighet.
Måledata og resultatanalyse
Forholdet mellom temperaturendringer og endringer i plattformstørrelse
Eksperimentelle data viser at når temperaturen stiger fra 20 ℃ til 35 ℃, er endringen i den lineære størrelsen på granittplattformen ekstremt liten. Etter beregning, gjennom hele oppvarmingsprosessen, er den maksimale lineære utvidelsen av plattformen bare 0,3 nanometer, noe som er langt lavere enn feiltoleranseområdet for målenøyaktighet i halvlederproduksjonsprosesser. Under avkjølingsfasen kan plattformstørrelsen nesten helt gå tilbake til starttilstanden, og forsinkelsesfenomenet ved størrelsesendring kan ignoreres. Denne egenskapen med å opprettholde ekstremt lave dimensjonsendringer selv under betydelige temperatursvingninger validerer fullt ut den enestående termiske stabiliteten til granittplattformen.
Analyse av temperaturuniformitet på plattformoverflaten
Dataene som samles inn av temperatursensoren viser at temperaturfordelingen på overflaten av granittplattformen er ekstremt jevn under drift av utstyret og temperaturendringsprosessen. Selv i den fasen når temperaturen endrer seg mest, kontrolleres temperaturforskjellen mellom hvert målepunkt på plattformoverflaten alltid innenfor ±0,1 ℃. Jevn temperaturfordeling unngår effektivt plattformdeformasjon forårsaket av ujevn termisk belastning, noe som sikrer flathet og stabilitet til målereferanseoverflaten, og gir et pålitelig målemiljø for halvledermålingsutstyr.
Sammenlignet med tradisjonelle materialplattformer
Måledataene fra granittplattformen ble sammenlignet med dataene fra halvledermåleutstyr av samme type som bruker aluminiumslegeringsplattformen, og forskjellene var betydelige. Under de samme temperaturendringsforholdene er den lineære utvidelsen av aluminiumslegeringsplattformen så høy som 2,5 nanometer, noe som er mer enn åtte ganger så høy som for granittplattformen. Samtidig er temperaturfordelingen på overflaten av aluminiumslegeringsplattformen ujevn, med en maksimal temperaturforskjell på 0,8 ℃, noe som resulterer i tydelig deformasjon av plattformen og påvirker målenøyaktigheten alvorlig.
I den presise verdenen av halvledermålingsutstyr har granittplattformer, med sin enestående termiske stabilitet, blitt bærebjelken for å sikre målenøyaktighet. De målte dataene beviser sterkt granittplattformens enestående ytelse når det gjelder å reagere på temperaturendringer, og gir pålitelig teknisk støtte til halvlederproduksjonsindustrien. Etter hvert som halvlederproduksjonsprosesser utvikler seg mot høyere presisjon, vil fordelen med termisk stabilitet ved granittplattformer bli stadig mer fremtredende, noe som kontinuerlig driver teknologisk innovasjon og utvikling i bransjen.
Publiseringstid: 13. mai 2025