În domeniul fabricării semiconductorilor, precizia echipamentelor de inspecție a napolitanelor determină direct calitatea și randamentul cipurilor. Fiind fundația care susține componentele de detectare a miezului, stabilitatea dimensională a materialului de bază al echipamentului joacă un rol crucial în performanța operațională pe termen lung a echipamentului. Granitul și fonta sunt două materiale de bază utilizate în mod obișnuit pentru echipamentele de inspecție a napolitanelor. Un studiu comparativ de 10 ani a relevat diferențe semnificative dintre ele în ceea ce privește stabilitatea dimensională, oferind referințe importante pentru selecția echipamentelor.
Context și design experimental
Procesul de producție a napolitanelor semiconductoare are cerințe extrem de ridicate pentru precizia de detectare. Chiar și o abatere dimensională de nivel micrometric poate duce la o scădere a performanței cipului sau chiar la casare. Pentru a explora stabilitatea dimensională a granitului și a fontei în timpul utilizării pe termen lung, echipa de cercetare a conceput experimente care au simulat medii de lucru reale. Probe de granit și fontă cu aceleași specificații au fost selectate și plasate într-o cameră de lucru climatică unde temperatura a fluctuat de la 15℃ la 35℃, iar umiditatea a fluctuat de la 30% la 70% RH. Vibrațiile mecanice în timpul funcționării echipamentului au fost simulate prin intermediul unei mese de vibrații. Dimensiunile cheie ale probelor au fost măsurate trimestrial folosind un interferometru laser de înaltă precizie, iar datele au fost înregistrate continuu timp de 10 ani.
Rezultat experimental: Avantajul absolut al granitului
Zece ani de date experimentale arată că substratul de granit prezintă o stabilitate uimitoare. Coeficientul său de dilatare termică este extrem de scăzut, în medie de doar 4,6×10⁻⁶/℃. În condiții de schimbări drastice de temperatură, abaterea dimensională este întotdeauna controlată în limita a ±0,001 mm. În fața schimbărilor de umiditate, structura densă a granitului o face aproape neafectată și nu apar modificări dimensionale măsurabile. Într-un mediu cu vibrații mecanice, caracteristicile excelente de amortizare ale granitului absorb eficient energia vibrațiilor, iar fluctuația dimensională este extrem de mică.
În schimb, pentru substratul din fontă, coeficientul mediu de dilatare termică atinge 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, iar abaterea dimensională maximă cauzată de schimbările de temperatură pe parcursul a 10 ani este de ±0,05 mm. Într-un mediu umed, fonta este predispusă la rugină și coroziune. Unele probe prezintă deformări locale, iar abaterea dimensională crește și mai mult. Sub acțiunea vibrațiilor mecanice, fonta are performanțe slabe de amortizare a vibrațiilor, iar dimensiunea sa fluctuează frecvent, ceea ce face dificilă îndeplinirea cerințelor de înaltă precizie ale inspecției plachetelor.
Motivul esențial al diferenței de stabilitate
Granitul s-a format de-a lungul a sute de milioane de ani prin procese geologice. Structura sa internă este densă și uniformă, iar cristalele minerale sunt aranjate stabil, eliminând prin natura sa stresul intern. Acest lucru îl face extrem de insensibil la schimbările factorilor externi, cum ar fi temperatura, umiditatea și vibrațiile. Fonta este fabricată prin proces de turnare și prezintă defecte microscopice, cum ar fi pori și găuri de nisip în interior. Între timp, stresul rezidual generat în timpul procesului de turnare este predispus să provoace modificări dimensionale sub stimularea mediului extern. Proprietățile metalice ale fontei o fac predispusă la ruginire din cauza umidității, accelerând deteriorarea structurală și reducând stabilitatea dimensională.
Impactul asupra echipamentelor de inspecție a plachetelor
Echipamentul de inspecție a plachetelor bazat pe substrat de granit, cu performanțe dimensionale stabile, poate asigura menținerea unei precizii ridicate a sistemului de inspecție pentru o perioadă lungă de timp, reduce erorile de evaluare și detectarea ratată cauzate de abaterea de precizie a echipamentului și îmbunătățește semnificativ randamentul produsului. Totodată, cerințele reduse de întreținere reduc costul întregului ciclu de viață al echipamentului. Echipamentele care utilizează substraturi din fontă, din cauza stabilității dimensionale slabe, necesită calibrare și întreținere frecvente. Acest lucru nu numai că crește costurile de operare, dar poate afecta și calitatea producției de semiconductori din cauza preciziei insuficiente, provocând potențiale pierderi economice.
În contextul industriei semiconductorilor care urmărește o precizie mai mare și o calitate mai bună, alegerea granitului ca material de bază pentru echipamentele de inspecție a napolitanelor este, fără îndoială, o mișcare înțeleaptă pentru a asigura performanța echipamentelor și a spori competitivitatea întreprinderilor.
Data publicării: 14 mai 2025