No campo da fabricación de semicondutores, a precisión é a táboa vital da calidade e o rendemento do produto. Os equipos de medición de semicondutores, como elo clave para garantir a precisión da produción, impoñen requisitos case estritos sobre a estabilidade dos seus compoñentes principais. Entre eles, a plataforma de granito, coa súa excepcional estabilidade térmica, desempeña un papel indispensable nos equipos de medición de semicondutores. Este artigo realizará unha análise en profundidade do rendemento da estabilidade térmica das plataformas de granito nos equipos de medición de semicondutores a través de datos de probas reais.
Os estritos requisitos para a estabilidade térmica dos equipos de medición na fabricación de semicondutores
O proceso de fabricación de semicondutores é extremadamente complexo e preciso, e o ancho das liñas de circuíto no chip chegou ao nivel nanométrico. Nun proceso de fabricación de alta precisión, mesmo o máis mínimo cambio de temperatura pode causar expansión e contracción térmica dos compoñentes do equipo, o que provoca erros de medición. Por exemplo, no proceso de fotolitografía, se a precisión da medición do equipo de medición se desvía en 1 nanómetro, pode causar problemas graves, como curtocircuítos ou circuítos abertos nos circuítos do chip, o que leva ao seu desguace. Segundo as estatísticas de datos da industria, por cada flutuación de temperatura de 1 ℃, a plataforma tradicional de equipos de medición de materiais metálicos pode sufrir cambios dimensionais de varios nanómetros. Non obstante, a fabricación de semicondutores require que a precisión da medición se controle dentro de ±0,1 nanómetros, o que fai que a estabilidade térmica sexa un factor clave para determinar se o equipo de medición pode cumprir as demandas da fabricación de semicondutores.
Vantaxes teóricas da estabilidade térmica das plataformas de granito
O granito, como tipo de pedra natural, ten unha cristalización mineral interna compacta, unha estrutura densa e uniforme e posúe a vantaxe natural da estabilidade térmica. En termos do coeficiente de expansión térmica, o coeficiente de expansión térmica do granito é extremadamente baixo, xeralmente oscilando entre 4,5 e 6,5 × 10⁻⁶/K. Pola contra, o coeficiente de expansión térmica de materiais metálicos comúns, como as aliaxes de aluminio, é tan alto como 23,8 × 10⁻⁶/K, que é varias veces maior que o do granito. Isto significa que, nas mesmas condicións de variación de temperatura, o cambio dimensional da plataforma de granito é moito menor que o da plataforma metálica, o que pode proporcionar unha referencia de medición máis estable para os equipos de medición de semicondutores.
Ademais, a estrutura cristalina do granito confírelle unha excelente uniformidade de condución térmica. Cando o funcionamento do equipo xera calor ou cambia a temperatura ambiente, a plataforma de granito pode conducir a calor de forma rápida e uniforme, evitando fenómenos locais de sobrequecemento ou sobrearrefriamento, mantendo así eficazmente a consistencia da temperatura xeral da plataforma e garantindo aínda máis a estabilidade da precisión da medición.
O proceso e o método de medición da estabilidade térmica
Para avaliar con precisión a estabilidade térmica da plataforma de granito nos equipos de medición de semicondutores, deseñamos un esquema de medición rigoroso. Seleccionamos un instrumento de medición de obleas de semicondutores de alta precisión, equipado cunha plataforma de granito procesado de superprecisión. No ambiente experimental, simulouse o rango de variación de temperatura común no taller de fabricación de semicondutores, é dicir, quentamento gradual de 20 ℃ a 35 ℃ e despois arrefriamento de volta a 20 ℃. Todo o proceso durou 8 horas.
Na plataforma de granito do instrumento de medición, colócanse obleas de silicio estándar de alta precisión e utilízanse sensores de desprazamento con precisión nanométrica para monitorizar os cambios de posición relativa entre as obleas de silicio e a plataforma en tempo real. Mentres tanto, varios sensores de temperatura de alta precisión están dispostos en diferentes posicións da plataforma para monitorizar a distribución da temperatura na superficie da plataforma. Durante o experimento, os datos de desprazamento e os datos de temperatura rexistráronse cada 15 minutos para garantir a integridade e a precisión dos datos.
Datos medidos e análise de resultados
A relación entre os cambios de temperatura e os cambios de tamaño da plataforma
Os datos experimentais amosan que cando a temperatura sobe de 20 ℃ a 35 ℃, o cambio no tamaño lineal da plataforma de granito é extremadamente pequeno. Despois do cálculo, ao longo de todo o proceso de quecemento, a expansión lineal máxima da plataforma é de só 0,3 nanómetros, o que é moito menor que o rango de tolerancia de erro para a precisión da medición nos procesos de fabricación de semicondutores. Durante a fase de arrefriamento, o tamaño da plataforma pode volver case por completo ao estado inicial e o fenómeno de retardo do cambio de tamaño pode ignorarse. Esta característica de manter cambios dimensionais extremadamente baixos mesmo con flutuacións de temperatura significativas valida plenamente a excepcional estabilidade térmica da plataforma de granito.
Análise da uniformidade da temperatura na superficie da plataforma
Os datos recollidos polo sensor de temperatura mostran que durante o funcionamento do equipo e o proceso de cambio de temperatura, a distribución da temperatura na superficie da plataforma de granito é extremadamente uniforme. Mesmo durante a fase na que a temperatura cambia con maior intensidade, a diferenza de temperatura entre cada punto de medición na superficie da plataforma sempre se controla dentro de ±0,1 ℃. A distribución uniforme da temperatura evita eficazmente a deformación da plataforma causada por unha tensión térmica desigual, garantindo a planitude e a estabilidade da superficie de referencia de medición e proporcionando un ambiente de medición fiable para os equipos de metroloxía de semicondutores.
En comparación coas plataformas de materiais tradicionais
Os datos medidos da plataforma de granito comparáronse cos do equipo de medición de semicondutores do mesmo tipo que emprega a plataforma de aliaxe de aluminio, e as diferenzas foron significativas. Nas mesmas condicións de cambio de temperatura, a expansión lineal da plataforma de aliaxe de aluminio chega aos 2,5 nanómetros, o que é máis de oito veces maior que a da plataforma de granito. Mentres tanto, a distribución da temperatura na superficie da plataforma de aliaxe de aluminio é desigual, cunha diferenza máxima de temperatura que alcanza os 0,8 ℃, o que resulta nunha deformación evidente da plataforma e afecta gravemente á precisión da medición.
No preciso mundo dos equipos de metroloxía de semicondutores, as plataformas de granito, coa súa excepcional estabilidade térmica, convertéronse no piar para garantir a precisión das medicións. Os datos medidos proban firmemente o excelente rendemento da plataforma de granito á hora de responder aos cambios de temperatura, proporcionando un soporte técnico fiable para a industria de fabricación de semicondutores. A medida que os procesos de fabricación de semicondutores avanzan cara a unha maior precisión, a vantaxe de estabilidade térmica das plataformas de granito será cada vez máis destacada, impulsando continuamente a innovación e o desenvolvemento tecnolóxico na industria.
Data de publicación: 13 de maio de 2025