В области инспекции полупроводниковых пластин чистота среды в чистых помещениях напрямую связана с выходом готовой продукции. По мере повышения точности процессов производства микросхем требования к несущим платформам оборудования для детектирования становятся всё более строгими. Гранитные платформы, характеризующиеся нулевым выбросом ионов металлов и низким уровнем загрязнения частицами, превзошли традиционные материалы из нержавеющей стали и стали предпочтительным решением для оборудования для инспекции пластин.
Гранит — это природная магматическая порода, состоящая в основном из неметаллических минералов, таких как кварц, полевой шпат и слюда. Эта характеристика даёт ему преимущество нулевого выделения ионов металлов. В отличие от этого, нержавеющая сталь, как сплав таких металлов, как железо, хром и никель, склонна к электрохимической коррозии на своей поверхности из-за эрозии водяным паром и кислыми или щелочными газами в среде чистого помещения, что приводит к осаждению ионов металлов, таких как Fe²⁺ и Cr³⁺. Как только эти мельчайшие ионы прикрепляются к поверхности пластины, они изменяют электрические свойства полупроводникового материала в последующих процессах, таких как фотолитография и травление, вызывают дрейф порогового напряжения транзистора и даже приводят к коротким замыканиям в цепи. Данные испытаний, проведенных в профессиональном учреждении, показывают, что после непрерывного воздействия на гранитную платформу температуры и влажности, имитирующих чистую комнату (23±0,5°C, 45±5% относительной влажности) в течение 1000 часов, выделение ионов металлов оказалось ниже предела обнаружения (<0,1 ppb). Уровень дефектов пластин, вызванных загрязнением ионами металлов при использовании платформ из нержавеющей стали, может достигать 15–20%.
Гранитные платформы также демонстрируют исключительные результаты в плане контроля загрязнения частицами. К чистым помещениям предъявляются чрезвычайно высокие требования к концентрации взвешенных частиц в воздухе. Например, в чистых помещениях класса 1 по ISO количество частиц размером 0,1 мкм на кубический метр не превышает 10. Даже если платформа из нержавеющей стали прошла полировку, она может по-прежнему образовывать металлические частицы или отслаиваться оксидную окалину под воздействием внешних сил, таких как вибрация оборудования и действия персонала, что может нарушить оптический путь детектора или поцарапать поверхность пластины. Гранитные платформы, благодаря своей плотной минеральной структуре (плотность ≥2,7 г/см³) и высокой твердости (6-7 по шкале Мооса), не подвержены износу и поломкам при длительном использовании. Измерения показывают, что они могут снизить концентрацию взвешенных частиц в воздухе в зоне детекторного оборудования более чем на 40% по сравнению с платформами из нержавеющей стали, эффективно поддерживая стандарты чистоты помещений.
Помимо чистоты, гранитные платформы значительно превосходят нержавеющую сталь по своим эксплуатационным характеристикам. Что касается термостойкости, их коэффициент теплового расширения составляет всего (4-8) × 10⁻⁶/℃, что более чем вдвое меньше, чем у нержавеющей стали (около 17 × 10⁻⁶/℃), что позволяет лучше сохранять точность позиционирования детекторного оборудования при колебаниях температуры в чистом помещении. Высокая демпфирующая способность (коэффициент затухания > 0,05) позволяет быстро гасить вибрацию оборудования и предотвращать дрожание детекторного зонда. Благодаря естественной коррозионной стойкости, они сохраняют устойчивость даже при воздействии фоторезистивных растворителей, травильных газов и других химических веществ без необходимости нанесения дополнительного защитного покрытия.
В настоящее время гранитные платформы широко используются на современных заводах по производству пластин. Данные показывают, что после внедрения гранитной платформы частота ошибок при обнаружении частиц на поверхности пластины снизилась на 60%, цикл калибровки оборудования увеличился в три раза, а общая стоимость производства снизилась на 25%. По мере того, как полупроводниковая промышленность стремится к более высокой точности, гранитные платформы, обладающие такими основными преимуществами, как нулевое выделение ионов металлов и низкий уровень загрязнения частицами, продолжат обеспечивать стабильную и надежную поддержку инспекции пластин, став важной движущей силой развития отрасли.
Время публикации: 20 мая 2025 г.