Puslaidininkių gamybos srityje plokštelių tikrinimo įrangos tikslumas tiesiogiai lemia lustų kokybę ir išeigą. Įrangos pagrindinės medžiagos, kuri yra pagrindas, laikantis šerdies aptikimo komponentus, matmenų stabilumas vaidina labai svarbų vaidmenį ilgalaikiam įrangos veikimui. Granitas ir ketus yra dvi dažniausiai naudojamos pagrindinės medžiagos plokštelių tikrinimo įrangai. 10 metų lyginamasis tyrimas atskleidė reikšmingus jų matmenų stabilumo skirtumus, o tai suteikia svarbių nuorodų renkantis įrangą.
Eksperimentinis fonas ir dizainas
Puslaidininkinių plokštelių gamybos procesui keliami itin aukšti aptikimo tikslumo reikalavimai. Net mikrometro lygio matmenų nuokrypis gali lemti lusto našumo sumažėjimą ar net metalo laužą. Siekdama ištirti granito ir ketaus matmenų stabilumą ilgalaikio naudojimo metu, tyrėjų komanda sukūrė eksperimentus, kurie imitavo realią darbo aplinką. Buvo atrinkti tos pačios specifikacijos granito ir ketaus pavyzdžiai ir patalpinti į aplinkos kamerą, kurioje temperatūra svyravo nuo 15 ℃ iki 35 ℃, o drėgmė – nuo 30 % iki 70 % RH. Mechaninė vibracija įrangos veikimo metu buvo imituojama naudojant vibracijos stalą. Pagrindiniai mėginių matmenys buvo matuojami kas ketvirtį naudojant didelio tikslumo lazerinį interferometrą, o duomenys buvo nuolat registruojami 10 metų.
Eksperimentinis rezultatas: absoliutus granito pranašumas
Dešimties metų eksperimentiniai duomenys rodo, kad granito substratas pasižymi stulbinančiu stabilumu. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas yra itin mažas, vidutiniškai tik 4,6 × 10⁻⁶/℃. Esant staigiems temperatūros pokyčiams, matmenų nuokrypis visada kontroliuojamas ±0,001 mm ribose. Dėl tankios granito struktūros jis beveik nepakinta keičiantis drėgmei ir nebūna jokių išmatuojamų matmenų pokyčių. Mechaninių vibracijų aplinkoje puikios granito slopinimo savybės efektyviai sugeria vibracijos energiją, o matmenų svyravimai yra itin maži.
Tuo tarpu ketaus substrato vidutinis šiluminio plėtimosi koeficientas siekia 11 × 10⁻⁶/℃ – 13 × 10⁻⁶/℃, o didžiausias matmenų nuokrypis dėl temperatūros pokyčių per 10 metų yra ±0,05 mm. Drėgnoje aplinkoje ketus yra linkęs rūdyti ir korozijai. Kai kuriuose pavyzdžiuose matomos vietinės deformacijos, o matmenų nuokrypis dar labiau padidėja. Veikiant mechaninėms vibracijoms, ketaus vibracijos slopinimo savybės yra prastos, o jo dydis dažnai svyruoja, todėl sunku įvykdyti didelio tikslumo plokštelių tikrinimo reikalavimus.
Pagrindinė stabilumo skirtumo priežastis
Granitas formavosi per šimtus milijonų metų geologinių procesų dėka. Jo vidinė struktūra yra tanki ir vienoda, o mineralų kristalai yra stabiliai išsidėstę, todėl natūraliai pašalinami vidiniai įtempiai. Dėl to jis yra itin nejautrus išorinių veiksnių, tokių kaip temperatūra, drėgmė ir vibracija, pokyčiams. Ketaus gaminamas liejimo būdu ir turi mikroskopinių defektų, tokių kaip poros ir smėlio skylės, viduje. Tuo tarpu liejimo proceso metu susidaręs liekamasis įtempis yra linkęs sukelti matmenų pokyčius veikiant išorinei aplinkai. Dėl metalinių ketaus savybių jis yra linkęs rūdyti dėl drėgmės, o tai pagreitina konstrukcijos pažeidimus ir sumažina matmenų stabilumą.
Poveikis plokštelių tikrinimo įrangai
Granito pagrindu pagaminta plokštelių tikrinimo įranga, pasižyminti stabiliomis matmenimis, gali užtikrinti, kad tikrinimo sistema ilgą laiką išlaikytų aukštą tikslumą, sumažinti dėl įrangos tikslumo poslinkio atsirandančius klaidingus vertinimus ir praleistą aptikimą bei žymiai pagerinti produkto išeigą. Tuo tarpu maži priežiūros reikalavimai sumažina viso įrangos gyvavimo ciklo sąnaudas. Įrangai, kurioje naudojami ketaus pagrindai, dėl prasto matmenų stabilumo reikia dažnai kalibruoti ir prižiūrėti. Tai ne tik padidina eksploatavimo sąnaudas, bet ir gali paveikti puslaidininkių gamybos kokybę dėl nepakankamo tikslumo, o tai gali sukelti ekonominių nuostolių.
Puslaidininkių pramonei siekiant didesnio tikslumo ir geresnės kokybės, granito pasirinkimas kaip pagrindinės medžiagos plokštelių tikrinimo įrangai neabejotinai yra išmintingas žingsnis siekiant užtikrinti įrangos veikimą ir padidinti įmonių konkurencingumą.
Įrašo laikas: 2025 m. gegužės 14 d.