Во областа на производството на полупроводници, прецизноста е клучна за квалитетот и перформансите на производот. Полупроводничката мерна опрема, како клучна алка за обезбедување на точноста на производството, наметнува речиси строги барања за стабилноста на нејзините основни компоненти. Меѓу нив, гранитната платформа, со својата извонредна термичка стабилност, игра неопходна улога во полупроводничката мерна опрема. Оваа статија ќе спроведе длабинска анализа на перформансите на термичка стабилност на гранитните платформи во полупроводничката мерна опрема преку реални податоци од тестови.
Строгите барања за термичка стабилност на мерната опрема во производството на полупроводници
Процесот на производство на полупроводници е исклучително сложен и прецизен, а ширината на линиите на колото на чипот достигна нанометарско ниво. Во таков високопрецизен процес на производство, дури и најмалата промена на температурата може да предизвика термичка експанзија и контракција на компонентите на опремата, со што се предизвикуваат грешки во мерењето. На пример, во процесот на фотолитографија, ако точноста на мерењето на опремата за мерење отстапува за 1 нанометар, тоа може да предизвика сериозни проблеми како што се кратки споеви или отворени кола во колата на чипот, што доведува до уништување на чипот. Според статистичките податоци од индустријата, за секое флуктуирање на температурата од 1℃, традиционалната платформа за опрема за мерење од метални материјали може да претрпи димензионални промени од неколку нанометри. Сепак, производството на полупроводници бара точноста на мерењето да се контролира во рамките на ±0,1 нанометри, што ја прави термичката стабилност клучен фактор во одредувањето дали опремата за мерење може да ги задоволи барањата на производството на полупроводници.
Теоретски предности на термичката стабилност на гранитните платформи
Гранитот, како вид природен камен, има компактна внатрешна минерална кристализација, густа и униформна структура и поседува природна предност на термичка стабилност. Во однос на коефициентот на термичка експанзија, коефициентот на термичка експанзија на гранитот е исклучително низок, генерално се движи од 4,5 до 6,5×10⁻⁶/K. Спротивно на тоа, коефициентот на термичка експанзија на вообичаените метални материјали како што се алуминиумските легури е дури 23,8×10⁻⁶/K, што е неколку пати поголемо од гранитот. Ова значи дека под исти услови на варијација на температурата, димензионалната промена на гранитната платформа е многу помала од онаа на металната платформа, што може да обезбеди постабилна референтна вредност за мерење за полупроводничка мерна опрема.
Покрај тоа, кристалната структура на гранитот му овозможува одлична униформност на спроводливоста на топлината. Кога работата на опремата генерира топлина или се менува температурата на околината, гранитната платформа може брзо и рамномерно да ја спроведе топлината, избегнувајќи локално прегревање или прекумерно ладење, со што ефикасно ја одржува целокупната конзистентност на температурата на платформата и дополнително обезбедувајќи стабилност на точноста на мерењето.
Процесот и методот на мерење на термичката стабилност
За прецизно да ја процениме термичката стабилност на гранитната платформа во полупроводничката мерна опрема, дизајниравме ригорозна шема на мерење. Избравме високопрецизен мерен инструмент од полупроводнички плочки, кој е опремен со суперпрецизна обработена гранитна платформа. Во експерименталната средина, беше симулиран вообичаениот опсег на варијација на температурата во работилницата за производство на полупроводници, односно постепено загревање од 20℃ до 35℃, а потоа ладење назад до 20℃. Целиот процес траеше 8 часа.
На гранитната платформа на мерниот инструмент се поставени високопрецизни стандардни силиконски плочки, а сензори за поместување со нанопрецизност се користат за следење на промените во релативната положба помеѓу силиконските плочки и платформата во реално време. Во меѓувреме, повеќе високопрецизни сензори за температура се распоредени на различни позиции на платформата за следење на распределбата на температурата на површината на платформата. За време на експериментот, податоците за поместување и температурата се снимаа на секои 15 минути за да се обезбеди комплетност и точност на податоците.
Измерени податоци и анализа на резултати
Врската помеѓу промените на температурата и промените во големината на платформата
Експерименталните податоци покажуваат дека кога температурата се зголемува од 20℃ до 35℃, промената на линеарната големина на гранитната платформа е исклучително мала. По пресметката, во текот на целиот процес на загревање, максималното линеарно ширење на платформата е само 0,3 нанометри, што е далеку пониско од опсегот на толеранција на грешка за точност на мерењето во процесите на производство на полупроводници. За време на фазата на ладење, големината на платформата може речиси целосно да се врати во почетната состојба, а феноменот на задоцнување на промената на големината може да се игнорира. Оваа карактеристика на одржување на екстремно ниски димензионални промени дури и при значителни температурни флуктуации целосно ја потврдува извонредната термичка стабилност на гранитната платформа.
Анализа на униформноста на температурата на површината на платформата
Податоците собрани од сензорот за температура покажуваат дека за време на работата на опремата и процесот на промена на температурата, распределбата на температурата на површината на гранитната платформа е исклучително униформна. Дури и во фазата кога температурата се менува најинтензивно, температурната разлика помеѓу секоја мерна точка на површината на платформата секогаш се контролира во рамките на ±0,1℃. Униформната распределба на температурата ефикасно ја избегнува деформацијата на платформата предизвикана од нееднаков термички стрес, обезбедувајќи рамност и стабилност на референтната површина за мерење и обезбедувајќи сигурна мерна средина за полупроводничка метролошка опрема.
Во споредба со традиционалните материјални платформи
Измерените податоци од гранитната платформа беа споредени со оние од полупроводничката мерна опрема од ист тип со користење на платформа од алуминиумска легура, а разликите беа значајни. Под исти услови на промена на температурата, линеарното ширење на платформата од алуминиумска легура е дури 2,5 нанометри, што е повеќе од осум пати поголемо од гранитната платформа. Во меѓувреме, распределбата на температурата на површината на платформата од алуминиумска легура е нерамномерна, при што максималната температурна разлика достигнува 0,8℃, што резултира со очигледна деформација на платформата и сериозно влијае на точноста на мерењето.
Во прецизниот свет на полупроводничка метролошка опрема, гранитните платформи, со нивната извонредна термичка стабилност, станаа главен столб во обезбедувањето точност на мерењата. Измерените податоци силно ги докажуваат извонредните перформанси на гранитната платформа во реагирањето на температурните промени, обезбедувајќи сигурна техничка поддршка за индустријата за производство на полупроводници. Како што процесите на производство на полупроводници напредуваат кон поголема прецизност, предноста на термичката стабилност на гранитните платформи ќе станува сè поизразена, континуирано поттикнувајќи ги технолошките иновации и развој во индустријата.
Време на објавување: 13 мај 2025 година