ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับฐานหินแกรนิตสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

1. ความแม่นยำของมิติ
ความเรียบ: พื้นผิวของฐานควรมีความเรียบได้มาตรฐานสูงมาก และความคลาดเคลื่อนของความเรียบไม่ควรเกิน ±0.5 ไมโครเมตร ในพื้นที่ 100 มม. × 100 มม. ใดๆ สำหรับระนาบฐานทั้งหมด ความคลาดเคลื่อนของความเรียบจะต้องควบคุมให้อยู่ภายใน ±1 ไมโครเมตร เพื่อให้มั่นใจว่าส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น หัวฉายแสงของอุปกรณ์ลิโทกราฟี และแท่นตรวจสอบของอุปกรณ์ตรวจจับชิป สามารถติดตั้งและใช้งานได้อย่างมั่นคงบนระนาบที่มีความแม่นยำสูง ช่วยให้มั่นใจในความถูกต้องของเส้นทางแสงและการเชื่อมต่อวงจรของอุปกรณ์ และหลีกเลี่ยงการเบี่ยงเบนของการเคลื่อนที่ของส่วนประกอบที่เกิดจากระนาบฐานที่ไม่เรียบ ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการผลิตและการตรวจจับชิปเซมิคอนดักเตอร์
ความตรง: ความตรงของขอบแต่ละด้านของฐานมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในทิศทางความยาว ความคลาดเคลื่อนของความตรงต้องไม่เกิน ±1 ไมโครเมตรต่อ 1 เมตร และความคลาดเคลื่อนของความตรงในแนวทแยงต้องควบคุมให้อยู่ภายใน ±1.5 ไมโครเมตร ยกตัวอย่างเช่น เครื่องพิมพ์ลิโทกราฟีความแม่นยำสูง เมื่อแท่นเคลื่อนที่ไปตามรางนำของฐาน ความตรงของขอบฐานจะส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของวิถีการเคลื่อนที่ของแท่น หากความตรงไม่ได้มาตรฐาน รูปแบบการพิมพ์ลิโทกราฟีจะบิดเบี้ยวและเสียรูป ส่งผลให้ผลผลิตในการผลิตชิปลดลง
ความขนาน: ค่าความคลาดเคลื่อนของความขนานระหว่างพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของฐานควรควบคุมให้อยู่ภายใน ±1 ไมโครเมตร ความขนานที่ดีจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของจุดศูนย์ถ่วงโดยรวมหลังจากการติดตั้งอุปกรณ์ และแรงที่กระทำต่อแต่ละส่วนประกอบจะสม่ำเสมอ ในอุปกรณ์การผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ หากพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของฐานไม่ขนานกัน เวเฟอร์จะเอียงระหว่างการประมวลผล ส่งผลกระทบต่อความสม่ำเสมอของกระบวนการ เช่น การกัดและการเคลือบ และส่งผลต่อความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพของชิปในที่สุด
ประการที่สอง คุณสมบัติของวัสดุ
ความแข็ง: ความแข็งของวัสดุฐานหินแกรนิตควรอยู่ที่ระดับความแข็ง Shore HS70 หรือสูงกว่า ความแข็งสูงสามารถต้านทานการสึกหรอที่เกิดจากการเคลื่อนไหวและการเสียดสีของชิ้นส่วนต่างๆ ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าฐานจะคงความแม่นยำสูงไว้ได้หลังจากการใช้งานในระยะยาว ในอุปกรณ์บรรจุชิป แขนหุ่นยนต์จะจับและวางชิปบนฐานบ่อยครั้ง ความแข็งสูงของฐานจะช่วยให้พื้นผิวไม่เกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายและรักษาความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของแขนหุ่นยนต์
ความหนาแน่น: ความหนาแน่นของวัสดุควรอยู่ระหว่าง 2.6-3.1 กรัม/ซม³ ความหนาแน่นที่เหมาะสมจะทำให้ฐานมีเสถียรภาพที่ดี มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับอุปกรณ์ และจะไม่ทำให้การติดตั้งและการขนส่งอุปกรณ์ยากลำบากเนื่องจากน้ำหนักมากเกินไป ในอุปกรณ์ตรวจสอบเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่ ความหนาแน่นของฐานที่คงที่ช่วยลดการส่งผ่านการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงานของอุปกรณ์และปรับปรุงความแม่นยำในการตรวจจับ
ความเสถียรทางความร้อน: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นน้อยกว่า 5×10⁻⁶/℃ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมาก และความเสถียรทางความร้อนของฐานมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความแม่นยำของอุปกรณ์ ในระหว่างกระบวนการพิมพ์หิน อุณหภูมิที่ผันผวนอาจทำให้ฐานขยายตัวหรือหดตัว ส่งผลให้ขนาดของลวดลายที่พิมพ์คลาดเคลื่อน ฐานหินแกรนิตที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำสามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงขนาดให้อยู่ในขอบเขตที่แคบมากเมื่ออุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์เปลี่ยนแปลง (โดยทั่วไป 20-30 °C) เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของการพิมพ์หิน
ประการที่สาม คุณภาพของพื้นผิว
ความเรียบผิว: ค่าความเรียบผิว Ra บนฐานต้องไม่เกิน 0.05 ไมโครเมตร พื้นผิวที่เรียบมากนี้สามารถลดการดูดซับฝุ่นและสิ่งสกปรก และลดผลกระทบต่อความสะอาดของสภาพแวดล้อมการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ ในโรงงานผลิตชิปแบบปลอดฝุ่น อนุภาคขนาดเล็กอาจนำไปสู่ข้อบกพร่อง เช่น การลัดวงจรของชิป และพื้นผิวที่เรียบของฐานจะช่วยรักษาสภาพแวดล้อมที่สะอาดของโรงงานและเพิ่มผลผลิตของชิป
ข้อบกพร่องระดับจุลภาค: พื้นผิวของฐานต้องไม่มีรอยแตก รูพรุน รูขนาดใหญ่ และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่มองเห็นได้ ในระดับจุลภาค จำนวนข้อบกพร่องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 ไมโครเมตรต่อตารางเซนติเมตรต้องไม่เกิน 3 จุด เมื่อตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ข้อบกพร่องเหล่านี้จะส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงของโครงสร้างและความเรียบของพื้นผิวฐาน และส่งผลต่อเสถียรภาพและความแม่นยำของอุปกรณ์
ประการที่สี่ ความเสถียรและความทนทานต่อแรงกระแทก
เสถียรภาพเชิงพลวัต: ในสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนจำลองที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (ช่วงความถี่การสั่นสะเทือน 10-1000 เฮิรตซ์ แอมพลิจูด 0.01-0.1 มม.) การเคลื่อนที่ของการสั่นสะเทือนของจุดยึดที่สำคัญบนฐานควรถูกควบคุมให้อยู่ภายใน ±0.05 ไมโครเมตร ยกตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ หากการสั่นสะเทือนของตัวเครื่องเองและการสั่นสะเทือนของสภาพแวดล้อมโดยรอบส่งผ่านไปยังฐานในระหว่างการทำงาน ความแม่นยำของสัญญาณทดสอบอาจถูกรบกวนได้ เสถียรภาพเชิงพลวัตที่ดีจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงผลการทดสอบที่เชื่อถือได้
ความต้านทานต่อแผ่นดินไหว: ฐานรองต้องมีประสิทธิภาพในการต้านทานแผ่นดินไหวที่ดีเยี่ยม และสามารถลดทอนพลังงานการสั่นสะเทือนได้อย่างรวดเร็วเมื่อได้รับแรงสั่นสะเทือนจากภายนอกอย่างกะทันหัน (เช่น แรงสั่นสะเทือนจากการจำลองคลื่นแผ่นดินไหว) และต้องมั่นใจได้ว่าตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์จะเปลี่ยนแปลงภายใน ±0.1 ไมโครเมตร ในโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในพื้นที่เสี่ยงแผ่นดินไหว ฐานรองที่ต้านทานแผ่นดินไหวสามารถปกป้องอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ราคาแพงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของอุปกรณ์และการหยุดชะงักของการผลิตเนื่องจากการสั่นสะเทือน
5. ความเสถียรทางเคมี
ความต้านทานการกัดกร่อน: ฐานหินแกรนิตควรทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีทั่วไปในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น กรดไฮโดรฟลูออริก กรดอะควาเรเจีย เป็นต้น หลังจากแช่ในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้น 40% เป็นเวลา 24 ชั่วโมง อัตราการสูญเสียคุณภาพพื้นผิวต้องไม่เกิน 0.01% และหลังจากแช่ในกรดอะควาเรเจีย (อัตราส่วนปริมาตรของกรดไฮโดรคลอริกต่อกรดไนตริก 3:1) เป็นเวลา 12 ชั่วโมง จะไม่มีร่องรอยการกัดกร่อนที่เห็นได้ชัดบนพื้นผิว กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เกี่ยวข้องกับกระบวนการกัดและทำความสะอาดทางเคมีหลายอย่าง และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีของฐานจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการใช้งานในระยะยาวในสภาพแวดล้อมทางเคมีจะไม่ถูกกัดกร่อน และความแม่นยำและความสมบูรณ์ของโครงสร้างจะได้รับการรักษาไว้
ป้องกันมลพิษ: วัสดุพื้นฐานมีการดูดซับมลพิษทั่วไปในสภาพแวดล้อมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ต่ำมาก เช่น ก๊าซอินทรีย์ ไอออนโลหะ เป็นต้น เมื่อวางไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซอินทรีย์ 10 ppm (เช่น เบนซีน โทลูอีน) และไอออนโลหะ 1 ppm (เช่น ไอออนทองแดง ไอออนเหล็ก) เป็นเวลา 72 ชั่วโมง การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพที่เกิดจากการดูดซับมลพิษบนพื้นผิววัสดุพื้นฐานนั้นน้อยมาก ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้สารปนเปื้อนเคลื่อนย้ายจากพื้นผิววัสดุพื้นฐานไปยังพื้นที่การผลิตชิปและส่งผลกระทบต่อคุณภาพของชิป