...
در زمینه تولید نیمه‌هادی‌ها، دقت تجهیزات بازرسی ویفر مستقیماً کیفیت و بازده تراشه‌ها را تعیین می‌کند. پایداری ابعادی مواد پایه تجهیزات، به عنوان پایه و اساس اجزای تشخیص هسته، نقش مهمی در عملکرد عملیاتی بلندمدت تجهیزات ایفا می‌کند. گرانیت و چدن دو ماده پایه رایج برای تجهیزات بازرسی ویفر هستند. یک مطالعه تطبیقی 10 ساله تفاوت‌های قابل توجهی بین آنها را از نظر پایداری ابعادی نشان داده است که منابع مهمی برای انتخاب تجهیزات ارائه می‌دهد.
پیشینه و طراحی تجربی
فرآیند تولید ویفرهای نیمه‌هادی الزامات بسیار بالایی برای دقت تشخیص دارد. حتی یک انحراف ابعادی در سطح میکرومتر می‌تواند منجر به کاهش عملکرد تراشه یا حتی از رده خارج شدن آن شود. برای بررسی پایداری ابعادی گرانیت و چدن در طول استفاده طولانی مدت، تیم تحقیقاتی آزمایش‌هایی را طراحی کرد که محیط‌های کاری واقعی را شبیه‌سازی می‌کرد. نمونه‌های گرانیت و چدن با مشخصات یکسان انتخاب و در یک محفظه محیطی قرار داده شدند که دما از 15 تا 35 درجه سانتیگراد و رطوبت از 30٪ تا 70٪ RH در نوسان بود. ارتعاش مکانیکی در حین کار تجهیزات از طریق یک میز ارتعاش شبیه‌سازی شد. ابعاد کلیدی نمونه‌ها هر سه ماه یکبار با استفاده از یک تداخل‌سنج لیزری با دقت بالا اندازه‌گیری می‌شد و داده‌ها به مدت 10 سال به طور مداوم ثبت می‌شدند.
نتیجه آزمایش: مزیت مطلق گرانیت
ده سال داده‌های تجربی نشان می‌دهد که زیرلایه گرانیتی پایداری شگفت‌انگیزی از خود نشان می‌دهد. ضریب انبساط حرارتی آن بسیار پایین است و به طور متوسط تنها 4.6×10⁻⁶/℃ می‌باشد. تحت تغییرات شدید دما، انحراف ابعادی همیشه در محدوده ±0.001 میلی‌متر کنترل می‌شود. در مواجهه با تغییرات رطوبت، ساختار متراکم گرانیت باعث می‌شود که تقریباً تحت تأثیر قرار نگیرد و هیچ تغییر ابعادی قابل اندازه‌گیری رخ ندهد. در یک محیط ارتعاش مکانیکی، ویژگی‌های میرایی عالی گرانیت به طور مؤثر انرژی ارتعاش را جذب می‌کند و نوسان ابعادی بسیار ناچیز است.
در مقابل، برای زیرلایه چدن، میانگین ضریب انبساط حرارتی آن به 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃ می‌رسد و حداکثر انحراف ابعادی ناشی از تغییرات دما در عرض 10 سال ±0.05 میلی‌متر است. در یک محیط مرطوب، چدن مستعد زنگ‌زدگی و خوردگی است. برخی از نمونه‌ها تغییر شکل موضعی نشان می‌دهند و انحراف ابعادی بیشتر افزایش می‌یابد. تحت تأثیر ارتعاش مکانیکی، چدن عملکرد میرایی ارتعاش ضعیفی دارد و اندازه آن مرتباً در نوسان است و برآورده کردن الزامات دقت بالای بازرسی ویفر را دشوار می‌کند.
دلیل اساسی تفاوت در پایداری
گرانیت طی صدها میلیون سال از طریق فرآیندهای زمین‌شناسی تشکیل شده است. ساختار داخلی آن متراکم و یکنواخت است و کریستال‌های معدنی به طور پایدار چیده شده‌اند و استرس داخلی را به طور طبیعی از بین می‌برند. این امر باعث می‌شود که در برابر تغییرات عوامل خارجی مانند دما، رطوبت و لرزش بسیار حساس نباشد. چدن با فرآیند ریخته‌گری ساخته می‌شود و دارای نقص‌های میکروسکوپی مانند منافذ و سوراخ‌های شن و ماسه در داخل است. در همین حال، استرس باقیمانده ایجاد شده در طول فرآیند ریخته‌گری مستعد ایجاد تغییرات ابعادی تحت تحریک محیط خارجی است. خواص فلزی چدن باعث می‌شود که به دلیل رطوبت مستعد زنگ زدگی باشد، آسیب ساختاری را تسریع کند و پایداری ابعادی را کاهش دهد.
تأثیر بر تجهیزات بازرسی ویفر
تجهیزات بازرسی ویفر بر پایه زیرلایه گرانیتی، با عملکرد ابعادی پایدار خود، می‌توانند تضمین کنند که سیستم بازرسی برای مدت طولانی دقت بالایی را حفظ می‌کند، قضاوت نادرست و تشخیص از دست رفته ناشی از رانش دقت تجهیزات را کاهش می‌دهد و بازده محصول را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. در همین حال، الزامات نگهداری پایین، هزینه کل چرخه عمر تجهیزات را کاهش می‌دهد. تجهیزاتی که از زیرلایه‌های چدنی استفاده می‌کنند، به دلیل پایداری ابعادی ضعیف، نیاز به کالیبراسیون و نگهداری مکرر دارند. این امر نه تنها هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد، بلکه ممکن است به دلیل دقت ناکافی، بر کیفیت تولید نیمه‌هادی نیز تأثیر بگذارد و باعث ضررهای اقتصادی بالقوه شود.
با توجه به روند تلاش صنعت نیمه‌هادی‌ها برای دستیابی به دقت بالاتر و کیفیت بهتر، انتخاب گرانیت به عنوان ماده پایه برای تجهیزات بازرسی ویفر، بدون شک اقدامی عاقلانه برای تضمین عملکرد تجهیزات و افزایش رقابت‌پذیری شرکت‌ها است.
زمان ارسال: ۱۴ مه ۲۰۲۵