В области испытаний полупроводников выбор материала испытательной платформы играет решающую роль в точности испытаний и стабильности оборудования. По сравнению с традиционным чугуном, гранит становится идеальным выбором для испытательных платформ полупроводников благодаря своим выдающимся характеристикам.
Исключительная коррозионная стойкость обеспечивает длительную стабильную работу
В процессе тестирования полупроводников часто используются различные химические реагенты, такие как раствор гидроксида калия (KOH), используемый для проявления фоторезиста, и высококоррозионные вещества, такие как плавиковая кислота (HF) и азотная кислота (HNO₃), используемые в процессе травления. Чугун в основном состоит из элементов железа. В такой химической среде высока вероятность протекания окислительно-восстановительных реакций. Атомы железа теряют электроны и вступают в реакции замещения с кислотными веществами в растворе, что вызывает быструю коррозию поверхности, образование ржавчины и углублений, а также нарушение плоскостности и размерной точности платформы.
Напротив, минеральный состав гранита наделяет его исключительной коррозионной стойкостью. Его основной компонент, кварц (SiO₂), обладает чрезвычайно стабильными химическими свойствами и практически не реагирует с обычными кислотами и основаниями. Такие минералы, как полевой шпат, также инертны в обычных химических средах. Многочисленные эксперименты показали, что в той же химической среде, что и при моделировании полупроводниковой детекции, химическая коррозионная стойкость гранита более чем в 15 раз выше, чем у чугуна. Это означает, что использование гранитных платформ может значительно снизить частоту и стоимость обслуживания оборудования, вызванного коррозией, продлить срок его службы и обеспечить долговременную стабильность точности обнаружения.
Сверхвысокая стабильность, отвечающая требованиям точности обнаружения на уровне нанометров
Испытания полупроводников предъявляют чрезвычайно высокие требования к стабильности платформы и требуют точного измерения характеристик кристалла в наномасштабе. Коэффициент теплового расширения чугуна относительно высок, приблизительно 10-12 ×10⁻⁶/℃. Тепло, выделяемое при работе детекторного оборудования или колебания температуры окружающей среды, вызывает значительное тепловое расширение и сжатие чугунной платформы, что приводит к смещению положения зонда и кристалла и влияет на точность измерений.
Коэффициент теплового расширения гранита составляет всего 0,6-5×10⁻⁶/℃, что в несколько раз меньше или даже меньше коэффициента теплового расширения чугуна. Его структура плотная. Внутреннее напряжение практически полностью снимается в процессе длительного естественного старения, и он практически не подвержен изменениям температуры. Кроме того, гранит обладает высокой жесткостью, твердость которой в 2-3 раза выше, чем у чугуна (эквивалентно HRC > 51), что позволяет эффективно противостоять внешним ударам и вибрациям, а также сохранять плоскостность и прямолинейность платформы. Например, при высокоточном детектировании микросхем гранитная платформа может контролировать погрешность плоскостности в пределах ±0,5 мкм/м, гарантируя, что оборудование для детектирования по-прежнему сможет достигать наномасштабной точности обнаружения в сложных условиях.
Исключительные антимагнитные свойства, создающие идеальную среду для обнаружения
Электронные компоненты и датчики в оборудовании для испытания полупроводников чрезвычайно чувствительны к электромагнитным помехам. Чугун обладает определённой степенью намагниченности. В электромагнитной среде он создаёт индуцированное магнитное поле, которое создаёт помехи электромагнитным сигналам оборудования обнаружения, что приводит к искажению сигнала и получению неверных данных.
Гранит, с другой стороны, является антимагнитным материалом и практически не поляризуется внешними магнитными полями. Внутренние электроны образуют пары внутри химических связей, что обеспечивает стабильность структуры, не подверженной влиянию внешних электромагнитных сил. В условиях сильного магнитного поля 10 мТл напряжённость индуцированного магнитного поля на поверхности гранита составляет менее 0,001 мТл, тогда как на поверхности чугуна она достигает более 8 мТл. Эта особенность позволяет гранитной платформе создавать чистую электромагнитную среду для детекторного оборудования, что особенно подходит для сценариев с жёсткими требованиями к электромагнитному шуму, таких как детектирование квантовых микросхем и высокоточное детектирование аналоговых схем, что эффективно повышает надёжность и согласованность результатов обнаружения.
В производстве испытательных платформ для полупроводников гранит значительно превосходит чугун благодаря своим значительным преимуществам, таким как коррозионная стойкость, стабильность и антимагнитные свойства. По мере развития полупроводниковой технологии в сторону повышения точности гранит будет играть всё более важную роль в обеспечении производительности испытательного оборудования и содействии развитию полупроводниковой промышленности.
Время публикации: 15 мая 2025 г.