1. Точность размеров
Плоскостность: плоскостность поверхности основания должна соответствовать очень высоким стандартам, а погрешность плоскостности не должна превышать ±0,5 мкм на любом участке размером 100 мм × 100 мм; для всей плоскости основания погрешность плоскостности контролируется в пределах ±1 мкм. Это обеспечивает стабильную установку и работу ключевых компонентов полупроводникового оборудования, таких как экспонирующая головка литографического оборудования и зондовый стол оборудования для обнаружения микросхем, на высокоточной плоскости, гарантирует точность оптического пути и схемного соединения оборудования, а также предотвращает смещение компонентов, вызванное неровной плоскостью основания, что влияет на точность изготовления и обнаружения полупроводниковых микросхем.
Прямолинейность: Прямолинейность каждого края основания имеет решающее значение. В продольном направлении погрешность прямолинейности не должна превышать ±1 мкм на 1 м; погрешность прямолинейности по диагонали контролируется в пределах ±1,5 мкм. В качестве примера рассмотрим высокоточный литографический станок: при перемещении стола вдоль направляющей основания прямолинейность края основания напрямую влияет на точность траектории движения стола. Если прямолинейность не соответствует стандарту, литографический рисунок будет искажен и деформирован, что приведет к снижению выхода годных изделий при производстве микросхем.
Параллельность: Погрешность параллельности верхней и нижней поверхностей основания должна контролироваться в пределах ±1 мкм. Хорошая параллельность обеспечивает стабильность общего центра тяжести после установки оборудования и равномерное распределение нагрузки на каждый компонент. В оборудовании для производства полупроводниковых пластин, если верхняя и нижняя поверхности основания не параллельны, пластина будет наклоняться во время обработки, влияя на равномерность процесса, например, травления и нанесения покрытия, и, следовательно, на стабильность характеристик чипа.
Во-вторых, характеристики материала.
Твердость: Твердость гранитного основания должна достигать твердости по Шору HS70 или выше. Высокая твердость эффективно противостоит износу, вызванному частыми движениями и трением компонентов во время работы оборудования, обеспечивая сохранение высокой точности размеров основания после длительного использования. В оборудовании для упаковки микросхем роботизированная рука часто захватывает и размещает микросхемы на основании, и высокая твердость основания гарантирует, что поверхность не будет легко царапаться, и сохранит точность движений роботизированной руки.
Плотность: Плотность материала должна составлять от 2,6 до 3,1 г/см³. Соответствующая плотность обеспечивает стабильность основания, достаточную жесткость для поддержки оборудования и предотвращает трудности при установке и транспортировке оборудования из-за чрезмерного веса. В крупногабаритном оборудовании для контроля полупроводников стабильная плотность основания помогает снизить передачу вибраций во время работы оборудования и повысить точность обнаружения.
Термическая стабильность: коэффициент линейного расширения менее 5×10⁻⁶/℃. Полупроводниковое оборудование очень чувствительно к изменениям температуры, и термическая стабильность основания напрямую связана с точностью оборудования. В процессе литографии колебания температуры могут вызывать расширение или сжатие основания, что приводит к отклонению размера экспонируемого рисунка. Гранитное основание с низким коэффициентом линейного расширения позволяет контролировать изменение размера в очень малом диапазоне при изменении рабочей температуры оборудования (обычно 20-30 °C), обеспечивая точность литографии.
В-третьих, качество поверхности.
Шероховатость: значение шероховатости поверхности Ra на основании не превышает 0,05 мкм. Сверхгладкая поверхность позволяет уменьшить адсорбцию пыли и примесей, а также снизить негативное воздействие на чистоту в цехе производства полупроводниковых микросхем. В беспыльном цехе производства микросхем мелкие частицы могут приводить к дефектам, таким как короткое замыкание микросхемы, а гладкая поверхность основания помогает поддерживать чистоту в цехе и повышать выход годных микросхем.
Микроскопические дефекты: На поверхности основания не должно быть видимых трещин, песчаных ямок, пор и других дефектов. На микроскопическом уровне количество дефектов диаметром более 1 мкм на квадратный сантиметр, определяемое с помощью электронной микроскопии, не должно превышать 3. Эти дефекты влияют на прочность конструкции и плоскостность поверхности основания, а следовательно, и на стабильность и точность оборудования.
Четвертое, устойчивость и ударопрочность.
Динамическая стабильность: В условиях имитации вибрации, создаваемой работой полупроводникового оборудования (диапазон частот вибрации 10-1000 Гц, амплитуда 0,01-0,1 мм), смещение вибрации ключевых точек крепления на основании должно контролироваться в пределах ±0,05 мкм. В качестве примера рассмотрим полупроводниковое испытательное оборудование: если собственная вибрация устройства и вибрация окружающей среды передаются на основание во время работы, это может повлиять на точность испытательного сигнала. Хорошая динамическая стабильность обеспечивает надежные результаты испытаний.
Сейсмостойкость: Основание должно обладать превосходными сейсмическими характеристиками и способностью быстро гасить энергию вибрации при воздействии внезапных внешних колебаний (например, вибрации, имитирующих сейсмические волны), а также обеспечивать относительное положение ключевых компонентов оборудования в пределах ±0,1 мкм. На полупроводниковых заводах в сейсмоопасных районах сейсмостойкие основания могут эффективно защитить дорогостоящее полупроводниковое оборудование, снижая риск повреждения оборудования и сбоев в производстве из-за вибрации.
5. Химическая стабильность
Коррозионная стойкость: Гранитное основание должно выдерживать коррозию под воздействием распространенных химических агентов в процессе производства полупроводников, таких как плавиковая кислота, царская вода и т. д. После выдержки в растворе плавиковой кислоты с массовой долей 40% в течение 24 часов степень потери качества поверхности не должна превышать 0,01%; после выдержки в царской воде (объемное соотношение соляной и азотной кислот 3:1) в течение 12 часов на поверхности не должно быть явных следов коррозии. Процесс производства полупроводников включает в себя различные процессы химического травления и очистки, и хорошая коррозионная стойкость основания обеспечивает длительную эксплуатацию в химической среде без эрозии, а также сохранение точности и структурной целостности.
Защита от загрязнения: Базовый материал обладает чрезвычайно низкой абсорбцией распространенных загрязняющих веществ в среде производства полупроводников, таких как органические газы, ионы металлов и т. д. При помещении в среду, содержащую 10 ppm органических газов (например, бензол, толуол) и 1 ppm ионов металлов (например, ионы меди, ионы железа) в течение 72 часов, изменение характеристик, вызванное адсорбцией загрязняющих веществ на поверхности базового материала, незначительно. Это предотвращает миграцию загрязняющих веществ с поверхности базового материала в зону производства микросхем и их влияние на качество микросхем.
Дата публикации: 28 марта 2025 г.