ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับฐานหินแกรนิตสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

1. ความแม่นยำของมิติ
ความเรียบ: ความเรียบของพื้นผิวฐานควรถึงมาตรฐานที่สูงมาก และข้อผิดพลาดของความเรียบไม่ควรเกิน ±0.5μm ในพื้นที่ 100 มม. × 100 มม. สำหรับระนาบฐานทั้งหมด ข้อผิดพลาดของความเรียบจะถูกควบคุมภายใน ±1μm ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น หัวรับแสงของอุปกรณ์ลิโธกราฟีและโต๊ะโพรบของอุปกรณ์ตรวจจับชิป สามารถติดตั้งและทำงานบนระนาบที่มีความแม่นยำสูงได้อย่างมั่นคง ช่วยให้มั่นใจถึงความแม่นยำของเส้นทางแสงและการเชื่อมต่อวงจรของอุปกรณ์ และหลีกเลี่ยงการเบี่ยงเบนจากการเคลื่อนตัวของส่วนประกอบที่เกิดจากระนาบที่ไม่เรียบของฐาน ซึ่งส่งผลต่อการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์และความแม่นยำในการตรวจจับ
ความตรง: ความตรงของขอบฐานแต่ละด้านมีความสำคัญมาก ในทิศทางของความยาว ข้อผิดพลาดของความตรงจะต้องไม่เกิน ±1μm ต่อ 1m ข้อผิดพลาดของความตรงในแนวทแยงจะถูกควบคุมให้อยู่ภายใน ±1.5μm โดยใช้เครื่องพิมพ์หินที่มีความแม่นยำสูงเป็นตัวอย่าง เมื่อโต๊ะเคลื่อนที่ไปตามรางนำของฐาน ความตรงของขอบฐานจะส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของวิถีของโต๊ะ หากความตรงไม่ได้มาตรฐาน รูปแบบการพิมพ์หินจะบิดเบี้ยวและผิดรูป ส่งผลให้ผลผลิตของการผลิตชิปลดลง
ความขนาน: ข้อผิดพลาดของความขนานของพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของฐานควรได้รับการควบคุมภายใน ±1μm ความขนานที่ดีสามารถรับประกันความเสถียรของจุดศูนย์ถ่วงโดยรวมหลังจากการติดตั้งอุปกรณ์ และแรงของแต่ละส่วนประกอบจะสม่ำเสมอ ในอุปกรณ์การผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ หากพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของฐานไม่ขนานกัน เวเฟอร์จะเอียงในระหว่างการประมวลผล ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของกระบวนการ เช่น การกัดและการเคลือบ จึงส่งผลต่อความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพของชิป
ประการที่สอง ลักษณะของวัสดุ
ความแข็ง: ความแข็งของวัสดุฐานแกรนิตควรถึงระดับความแข็งของ Shore HS70 หรือสูงกว่า ความแข็งสูงสามารถต้านทานการสึกหรอที่เกิดจากการเคลื่อนไหวบ่อยครั้งและการเสียดสีของส่วนประกอบระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าฐานสามารถรักษาขนาดความแม่นยำสูงได้หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน ในอุปกรณ์บรรจุชิป แขนหุ่นยนต์มักจะจับและวางชิปบนฐาน และความแข็งสูงของฐานช่วยให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวจะไม่เกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายและรักษาความแม่นยำของการเคลื่อนไหวของแขนหุ่นยนต์
ความหนาแน่น: ความหนาแน่นของวัสดุควรอยู่ระหว่าง 2.6-3.1 g/cm³ ความหนาแน่นที่เหมาะสมจะทำให้ฐานมีเสถียรภาพที่ดี ซึ่งจะช่วยให้มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับอุปกรณ์ได้ และจะไม่ก่อให้เกิดปัญหาในการติดตั้งและขนส่งอุปกรณ์เนื่องจากน้ำหนักที่มากเกินไป ในอุปกรณ์ตรวจสอบเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่ ความหนาแน่นของฐานที่มั่นคงจะช่วยลดการส่งผ่านการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงานของอุปกรณ์และปรับปรุงความแม่นยำในการตรวจจับ
เสถียรภาพทางความร้อน: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นน้อยกว่า 5×10⁻⁶/℃ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมาก และเสถียรภาพทางความร้อนของฐานเกี่ยวข้องโดยตรงกับความแม่นยำของอุปกรณ์ ในระหว่างกระบวนการพิมพ์หิน ความผันผวนของอุณหภูมิอาจทำให้ฐานขยายหรือหดตัว ส่งผลให้ขนาดของรูปแบบการรับแสงเบี่ยงเบนไป ฐานหินแกรนิตที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำสามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงขนาดในช่วงที่เล็กมากเมื่ออุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์เปลี่ยนแปลง (โดยทั่วไปคือ 20-30 ° C) เพื่อให้แน่ใจว่าการพิมพ์หินมีความแม่นยำ
สาม คุณภาพพื้นผิว
ความหยาบ: ค่าความหยาบของพื้นผิว Ra บนฐานไม่เกิน 0.05μm พื้นผิวที่เรียบเป็นพิเศษช่วยลดการดูดซับฝุ่นและสิ่งสกปรก และลดผลกระทบต่อความสะอาดของสภาพแวดล้อมการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ ในโรงงานที่ปราศจากฝุ่นของการผลิตชิป อนุภาคขนาดเล็กอาจทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น ไฟฟ้าลัดวงจรของชิป และพื้นผิวที่เรียบของฐานช่วยรักษาสภาพแวดล้อมที่สะอาดของโรงงานและปรับปรุงผลผลิตชิป
ข้อบกพร่องในระดับจุลภาค: พื้นผิวฐานต้องไม่มีรอยแตกร้าว รูทราย รูพรุน และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่มองเห็นได้ ในระดับจุลภาค จำนวนข้อบกพร่องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 ไมโครเมตรต่อตารางเซนติเมตรจะต้องไม่เกิน 3 เมื่อพิจารณาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ข้อบกพร่องเหล่านี้จะส่งผลต่อความแข็งแรงของโครงสร้างและความเรียบของพื้นผิวฐาน และส่งผลต่อเสถียรภาพและความแม่นยำของอุปกรณ์
ประการที่สี่ ความเสถียรและทนต่อแรงกระแทก
เสถียรภาพแบบไดนามิก: ในสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนจำลองที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (ช่วงความถี่การสั่นสะเทือน 10-1000Hz, แอมพลิจูด 0.01-0.1 มม.) การเคลื่อนที่ของการสั่นสะเทือนของจุดยึดหลักบนฐานควรได้รับการควบคุมภายใน ±0.05μm โดยใช้ตัวอย่างอุปกรณ์ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ หากการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์เองและการสั่นสะเทือนของสภาพแวดล้อมโดยรอบถูกส่งไปยังฐานระหว่างการทำงาน ความแม่นยำของสัญญาณทดสอบอาจถูกรบกวน เสถียรภาพแบบไดนามิกที่ดีสามารถรับประกันผลการทดสอบที่เชื่อถือได้
ความต้านทานแผ่นดินไหว: ฐานต้องมีประสิทธิภาพในการป้องกันแผ่นดินไหวที่ดีเยี่ยม และสามารถลดพลังงานการสั่นสะเทือนได้อย่างรวดเร็วเมื่อได้รับแรงสั่นสะเทือนจากภายนอกที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหัน (เช่น การสั่นสะเทือนจากการจำลองคลื่นแผ่นดินไหว) และให้แน่ใจว่าตำแหน่งสัมพันธ์ของส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์เปลี่ยนแปลงภายใน ±0.1μm ในโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ในพื้นที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหว ฐานที่ทนทานต่อแผ่นดินไหวสามารถปกป้องอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ราคาแพงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของอุปกรณ์และการหยุดชะงักของการผลิตอันเนื่องมาจากแรงสั่นสะเทือน
5. ความคงตัวทางเคมี
ความต้านทานการกัดกร่อน: ฐานหินแกรนิตควรทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีทั่วไปในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น กรดไฮโดรฟลูออริก กรดไนตริก เป็นต้น หลังจากแช่ในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีเศษส่วนมวล 40% เป็นเวลา 24 ชั่วโมง อัตราการสูญเสียคุณภาพพื้นผิวจะต้องไม่เกิน 0.01% แช่ในกรดไนตริก (อัตราส่วนปริมาตรของกรดไฮโดรคลอริกต่อกรดไนตริก 3:1) เป็นเวลา 12 ชั่วโมง และไม่มีร่องรอยการกัดกร่อนที่ชัดเจนบนพื้นผิว กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เกี่ยวข้องกับกระบวนการกัดกร่อนและทำความสะอาดทางเคมีหลากหลายประเภท และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีของฐานช่วยให้มั่นใจได้ว่าการใช้งานในระยะยาวในสภาพแวดล้อมทางเคมีจะไม่ถูกกัดกร่อน และความแม่นยำและความสมบูรณ์ของโครงสร้างจะคงอยู่
ป้องกันมลภาวะ: วัสดุฐานมีการดูดซับสารมลพิษทั่วไปในสภาพแวดล้อมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ก๊าซอินทรีย์ ไอออนโลหะ เป็นต้น ในระดับต่ำมาก เมื่อวางไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซอินทรีย์ 10 PPM (เช่น เบนซิน โทลูอีน) และไอออนโลหะ 1ppm (เช่น ไอออนทองแดง ไอออนเหล็ก) เป็นเวลา 72 ชั่วโมง การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพที่เกิดจากการดูดซับสารมลพิษบนพื้นผิวฐานจะแทบไม่มีนัยสำคัญ ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้สารปนเปื้อนแพร่กระจายจากพื้นผิวฐานไปยังพื้นที่การผลิตชิปและส่งผลกระทบต่อคุณภาพของชิป