Innen halvlederproduksjon bestemmer nøyaktigheten til waferinspeksjonsutstyr direkte kvaliteten og utbyttet til brikkene. Som fundamentet som støtter kjernedeteksjonskomponentene, spiller dimensjonsstabiliteten til utstyrets basismateriale en avgjørende rolle i utstyrets langsiktige driftsytelse. Granitt og støpejern er to vanlige basismaterialer for waferinspeksjonsutstyr. En 10-årig sammenlignende studie har avdekket de betydelige forskjellene mellom dem når det gjelder dimensjonsstabilitet, noe som gir viktige referanser for valg av utstyr.
Eksperimentell bakgrunn og design
Produksjonsprosessen for halvlederskiver stiller ekstremt høye krav til deteksjonsnøyaktighet. Selv et dimensjonsavvik på mikrometernivå kan føre til en reduksjon i brikkens ytelse eller til og med skraping. For å utforske dimensjonsstabiliteten til granitt og støpejern under langvarig bruk, utviklet forskerteamet eksperimenter som simulerte reelle arbeidsmiljøer. Granitt- og støpejernsprøver med samme spesifikasjon ble valgt ut og plassert i et miljøkammer der temperaturen varierte fra 15 ℃ til 35 ℃ og fuktigheten varierte fra 30 % til 70 % RF. Den mekaniske vibrasjonen under drift av utstyret ble simulert gjennom et vibrasjonsbord. De viktigste dimensjonene til prøvene ble målt hvert kvartal ved hjelp av et høypresisjonslaserinterferometer, og dataene ble kontinuerlig registrert i 10 år.
Eksperimentelt resultat: Den absolutte fordelen med granitt
Ti år med eksperimentelle data viser at granittsubstratet viser forbløffende stabilitet. Dens varmeutvidelseskoeffisient er ekstremt lav, med et gjennomsnitt på bare 4,6 × 10⁻⁶/℃. Under drastiske temperaturendringer kontrolleres dimensjonsavviket alltid innenfor ±0,001 mm. Ved fuktighetsendringer gjør granittens tette struktur den nesten upåvirket, og ingen målbare dimensjonsendringer forekommer. I et mekanisk vibrasjonsmiljø absorberer granittens utmerkede dempningsegenskaper effektivt vibrasjonsenergi, og dimensjonsvariasjonene er ekstremt små.
I motsetning til dette når den gjennomsnittlige termiske utvidelseskoeffisienten for støpejernssubstrat 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, og det maksimale dimensjonsavviket forårsaket av temperaturendringer i løpet av 10 år er ±0,05 mm. I et fuktig miljø er støpejern utsatt for rust og korrosjon. Noen prøver viser lokal deformasjon, og dimensjonsavviket øker ytterligere. Under påvirkning av mekanisk vibrasjon har støpejern dårlig vibrasjonsdempende ytelse, og størrelsen svinger ofte, noe som gjør det vanskelig å oppfylle de høye presisjonskravene for waferinspeksjon.
Den viktigste årsaken til forskjellen i stabilitet
Granitt ble dannet over hundrevis av millioner av år gjennom geologiske prosesser. Den indre strukturen er tett og ensartet, og mineralkrystallene er stabilt anordnet, noe som eliminerer indre spenninger fra naturen. Dette gjør det ekstremt ufølsomt for endringer i eksterne faktorer som temperatur, fuktighet og vibrasjon. Støpejern er laget av støpeprosessen og har mikroskopiske defekter som porer og sandhull inni. Samtidig er restspenningen som genereres under støpeprosessen utsatt for dimensjonsendringer under stimulering av det ytre miljøet. De metalliske egenskapene til støpejern gjør det utsatt for rust på grunn av fuktighet, noe som akselererer strukturelle skader og reduserer dimensjonsstabilitet.
Virkningen på waferinspeksjonsutstyr
Waferinspeksjonsutstyr basert på granittsubstrat, med sin stabile dimensjonale ytelse, kan sikre at inspeksjonssystemet opprettholder høy presisjon over lang tid, redusere feilvurderinger og tapt deteksjon forårsaket av utstyrets nøyaktighetsdrift, og forbedre produktutbyttet betydelig. Samtidig reduserer de lave vedlikeholdskravene utstyrets totale livssykluskostnader. Utstyr som bruker støpejernssubstrater krever hyppig kalibrering og vedlikehold på grunn av dårlig dimensjonsstabilitet. Dette øker ikke bare driftskostnadene, men kan også påvirke kvaliteten på halvlederproduksjonen på grunn av utilstrekkelig presisjon, noe som forårsaker potensielle økonomiske tap.
Med tanke på trenden med halvlederindustriens jakt på høyere presisjon og bedre kvalitet, er det utvilsomt et klokt trekk å velge granitt som basismateriale for waferinspeksjonsutstyr for å sikre utstyrets ytelse og forbedre bedriftenes konkurranseevne.
Publiseringstid: 14. mai 2025