ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับฐานหินแกรนิตสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

1. ความแม่นยำของมิติ
ความเรียบ: ความเรียบของพื้นผิวฐานควรได้มาตรฐานสูงมาก และความคลาดเคลื่อนของความเรียบไม่ควรเกิน ±0.5 ไมโครเมตร ในพื้นที่ 100 มม. x 100 มม. สำหรับระนาบฐานทั้งหมด ความคลาดเคลื่อนของความเรียบจะถูกควบคุมให้อยู่ภายใน ±1 ไมโครเมตร เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น หัววัดแสงของอุปกรณ์ลิโธกราฟี และโต๊ะโพรบของอุปกรณ์ตรวจจับชิป สามารถติดตั้งและทำงานได้อย่างมั่นคงบนระนาบความแม่นยำสูง มั่นใจได้ถึงความแม่นยำของเส้นทางแสงและการเชื่อมต่อวงจรของอุปกรณ์ และหลีกเลี่ยงความคลาดเคลื่อนของส่วนประกอบที่เกิดจากระนาบฐานที่ไม่เรียบ ซึ่งส่งผลกระทบต่อการผลิตและความแม่นยำในการตรวจจับชิปเซมิคอนดักเตอร์
ความตรง: ความตรงของขอบฐานแต่ละด้านมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในทิศทางของความยาว ความคลาดเคลื่อนของความตรงต้องไม่เกิน ±1 ไมโครเมตรต่อ 1 เมตร ความคลาดเคลื่อนของความตรงในแนวทแยงมุมต้องควบคุมให้อยู่ภายใน ±1.5 ไมโครเมตร ยกตัวอย่างเช่น เครื่องตัดหินความแม่นยำสูง เมื่อโต๊ะเคลื่อนที่ไปตามรางนำของฐาน ความตรงของขอบฐานจะส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของวิถีการเคลื่อนที่ของโต๊ะ หากความตรงไม่ได้มาตรฐาน ลายพิมพ์หินจะบิดเบี้ยวและเสียรูป ส่งผลให้ผลผลิตของชิปลดลง
ความขนาน: ควรควบคุมความคลาดเคลื่อนของความขนานของพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของฐานให้อยู่ภายใน ±1 ไมโครเมตร ความขนานที่ดีจะช่วยให้จุดศูนย์ถ่วงโดยรวมมีเสถียรภาพหลังจากการติดตั้งอุปกรณ์ และแรงของแต่ละส่วนประกอบจะสม่ำเสมอ ในอุปกรณ์การผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ หากพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของฐานไม่ขนานกัน เวเฟอร์จะเอียงระหว่างการประมวลผล ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของกระบวนการ เช่น การกัดและการเคลือบ และส่งผลต่อความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพของชิป
ประการที่สอง ลักษณะของวัสดุ
ความแข็ง: วัสดุฐานหินแกรนิตควรมีความแข็งระดับ Shore Hardness HS70 ขึ้นไป ความแข็งที่สูงนี้สามารถต้านทานการสึกหรอที่เกิดจากการเคลื่อนไหวและแรงเสียดทานของชิ้นส่วนต่างๆ ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้ฐานสามารถรักษาขนาดได้อย่างแม่นยำแม้ใช้งานเป็นเวลานาน ในอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ชิป แขนหุ่นยนต์จะจับและวางชิปบนฐานบ่อยครั้ง ความแข็งที่สูงของฐานช่วยให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวจะไม่เกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายและรักษาความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของแขนหุ่นยนต์
ความหนาแน่น: ความหนาแน่นของวัสดุควรอยู่ระหว่าง 2.6-3.1 g/cm³ ความหนาแน่นที่เหมาะสมจะทำให้ฐานมีความมั่นคงแข็งแรง สามารถรองรับอุปกรณ์ได้อย่างมั่นคง และไม่ก่อให้เกิดปัญหาในการติดตั้งและขนส่งอุปกรณ์เนื่องจากน้ำหนักที่มากเกินไป ในอุปกรณ์ตรวจสอบเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่ ความหนาแน่นของฐานที่มั่นคงจะช่วยลดการสั่นสะเทือนที่ส่งผ่านระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ และเพิ่มความแม่นยำในการตรวจจับ
เสถียรภาพทางความร้อน: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นน้อยกว่า 5×10⁻⁶/℃ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมาก และเสถียรภาพทางความร้อนของฐานสัมพันธ์โดยตรงกับความแม่นยำของอุปกรณ์ ในระหว่างกระบวนการพิมพ์หิน ความผันผวนของอุณหภูมิอาจทำให้ฐานขยายหรือหดตัว ส่งผลให้ขนาดของรูปแบบการรับแสงเบี่ยงเบนไป ฐานหินแกรนิตที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำสามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงขนาดในช่วงที่เล็กมากเมื่ออุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์เปลี่ยนแปลง (โดยทั่วไปคือ 20-30 ° C) เพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำในการพิมพ์หิน
สาม คุณภาพพื้นผิว
ความหยาบ: ค่าความหยาบของพื้นผิว Ra บนฐานไม่เกิน 0.05 ไมโครเมตร พื้นผิวที่เรียบเป็นพิเศษช่วยลดการดูดซับฝุ่นและสิ่งสกปรก และลดผลกระทบต่อความสะอาดของสภาพแวดล้อมการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ ในโรงงานที่ปราศจากฝุ่น อนุภาคขนาดเล็กอาจทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น การลัดวงจรของชิป พื้นผิวที่เรียบของฐานช่วยรักษาสภาพแวดล้อมที่สะอาดของโรงงานและเพิ่มผลผลิตชิป
ข้อบกพร่องระดับจุลภาค: พื้นผิวฐานต้องไม่มีรอยแตกร้าว รูทราย รูพรุน และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่มองเห็นได้ ในระดับจุลภาค จำนวนข้อบกพร่องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 ไมโครเมตรต่อตารางเซนติเมตรเมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนต้องไม่เกิน 3 ข้อบกพร่องเหล่านี้จะส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงของโครงสร้างและความเรียบของพื้นผิวฐาน และส่งผลต่อเสถียรภาพและความแม่นยำของอุปกรณ์
ประการที่สี่ ความเสถียรและทนต่อแรงกระแทก
เสถียรภาพแบบไดนามิก: ในสภาพแวดล้อมจำลองการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (ช่วงความถี่การสั่นสะเทือน 10-1000Hz, แอมพลิจูด 0.01-0.1 มม.) ควรควบคุมการเคลื่อนที่ของการสั่นสะเทือนของจุดยึดสำคัญบนฐานให้อยู่ภายใน ±0.05 ไมโครเมตร ยกตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ หากการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์และการสั่นสะเทือนจากสภาพแวดล้อมโดยรอบถูกส่งผ่านไปยังฐานระหว่างการทำงาน ความแม่นยำของสัญญาณทดสอบอาจถูกรบกวน เสถียรภาพแบบไดนามิกที่ดีจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลการทดสอบจะเชื่อถือได้
ความต้านทานแผ่นดินไหว: ฐานต้องมีประสิทธิภาพในการป้องกันแผ่นดินไหวที่ดีเยี่ยม และสามารถลดพลังงานการสั่นสะเทือนได้อย่างรวดเร็วเมื่อได้รับแรงสั่นสะเทือนจากภายนอกอย่างฉับพลัน (เช่น การสั่นสะเทือนจากการจำลองคลื่นแผ่นดินไหว) และต้องมั่นใจว่าตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์เปลี่ยนแปลงภายใน ±0.1 ไมโครเมตร ในโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในพื้นที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหว ฐานที่ทนทานต่อแผ่นดินไหวสามารถปกป้องอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ราคาแพงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของอุปกรณ์และการหยุดชะงักของการผลิตอันเนื่องมาจากแรงสั่นสะเทือน
5. ความเสถียรทางเคมี
ความต้านทานการกัดกร่อน: ฐานหินแกรนิตควรทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีทั่วไปในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น กรดไฮโดรฟลูออริก กรดกัดกร่อนน้ำ ฯลฯ หลังจากแช่ในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีเศษส่วนมวล 40% เป็นเวลา 24 ชั่วโมง อัตราการสูญเสียคุณภาพพื้นผิวต้องไม่เกิน 0.01% แช่ในสารละลายกรดกัดกร่อนน้ำ (อัตราส่วนปริมาตรของกรดไฮโดรคลอริกต่อกรดไนตริก 3:1) เป็นเวลา 12 ชั่วโมง และไม่มีร่องรอยการกัดกร่อนที่เห็นได้ชัดบนพื้นผิว กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เกี่ยวข้องกับกระบวนการกัดกร่อนและทำความสะอาดทางเคมีที่หลากหลาย และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีของฐานช่วยให้มั่นใจได้ว่าการใช้งานในสภาพแวดล้อมทางเคมีในระยะยาวจะไม่ถูกกัดกร่อน และยังคงความแม่นยำและความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้ได้
ป้องกันมลภาวะ: วัสดุฐานมีการดูดซับสารมลพิษทั่วไปในสภาพแวดล้อมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ก๊าซอินทรีย์ ไอออนโลหะ ฯลฯ ในระดับต่ำมาก เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซอินทรีย์ 10 PPM (เช่น เบนซิน โทลูอีน) และไอออนโลหะ 1 ppm (เช่น ไอออนทองแดง ไอออนเหล็ก) เป็นเวลา 72 ชั่วโมง การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพที่เกิดจากการดูดซับสารมลพิษบนพื้นผิวฐานจะแทบไม่มีนัยสำคัญ วิธีนี้ช่วยป้องกันสารปนเปื้อนไม่ให้แพร่กระจายจากพื้นผิวฐานไปยังพื้นที่การผลิตชิป และส่งผลกระทบต่อคุณภาพของชิป