Pooljuhtide tootmise valdkonnas määrab kiipide kontrolliseadmete täpsus otseselt kiipide kvaliteedi ja saagikuse. Südamiku tuvastamise komponente toetava alusmaterjalina mängib seadme baasmaterjali mõõtmete stabiilsus olulist rolli seadmete pikaajalises töövõimes. Graniit ja malm on kaks kiipide kontrolliseadmete jaoks tavaliselt kasutatavat baasmaterjali. 10-aastane võrdlev uuring on näidanud nende olulisi erinevusi mõõtmete stabiilsuse osas, pakkudes olulisi viiteid seadmete valimiseks.
Eksperimentaalne taust ja disain
Pooljuhtplaatide tootmisprotsessil on äärmiselt kõrged nõudmised tuvastustäpsuse osas. Isegi mikromeetri tasemel mõõtmete kõrvalekalle võib viia kiibi jõudluse languse või isegi praagimiseni. Graniidi ja malmi mõõtmete stabiilsuse uurimiseks pikaajalise kasutamise ajal kavandas uurimisrühm katsed, mis simuleerisid reaalseid töökeskkondi. Valiti välja sama spetsifikatsiooniga graniidist ja malmist proovid ning paigutati keskkonnakambrisse, kus temperatuur kõikus vahemikus 15 ℃ kuni 35 ℃ ja õhuniiskus vahemikus 30% kuni 70% RH. Seadme töötamise ajal tekkivat mehaanilist vibratsiooni simuleeriti vibratsioonilaua abil. Proovide põhimõõtmeid mõõdeti iga kvartali tagant ülitäpse laserinterferomeetri abil ja andmeid registreeriti pidevalt 10 aasta jooksul.
Eksperimentaalne tulemus: Graniidi absoluutne eelis
Kümne aasta eksperimentaalsed andmed näitavad, et graniidist aluspinnal on hämmastav stabiilsus. Selle soojuspaisumistegur on äärmiselt madal, keskmiselt vaid 4,6 × 10⁻⁶/℃. Drastiliste temperatuurimuutuste korral on mõõtmete hälve alati kontrollitud ±0,001 mm piires. Niiskuse muutuste korral muudab graniidi tihe struktuur selle peaaegu muutumatuks ja mõõdetavaid mõõtmete muutusi ei toimu. Mehaanilise vibratsiooni keskkonnas neelavad graniidi suurepärased summutusomadused tõhusalt vibratsioonienergiat ja mõõtmete kõikumine on äärmiselt väike.
Seevastu malmist aluspinna keskmine soojuspaisumistegur ulatub 11 × 10⁻⁶/℃ - 13 × 10⁻⁶/℃-ni ja maksimaalne mõõtmete hälve, mis on põhjustatud temperatuurimuutustest 10 aasta jooksul, on ±0,05 mm. Niiskes keskkonnas on malm altid roostetamisele ja korrosioonile. Mõnedel proovidel esineb lokaalset deformatsiooni ja mõõtmete hälve suureneb veelgi. Mehaanilise vibratsiooni mõjul on malmil halb vibratsioonisummutusvõime ja selle suurus kõigub sageli, mistõttu on keeruline täita kiipide kontrollimise ülitäpseid nõudeid.
Stabiilsuse erinevuse peamine põhjus
Graniit on moodustunud sadade miljonite aastate jooksul geoloogiliste protsesside käigus. Selle sisemine struktuur on tihe ja ühtlane ning mineraalkristallid on stabiilselt paigutunud, mis välistab loomulikult sisemise pinge. See muudab selle äärmiselt tundetuks selliste välistegurite muutuste suhtes nagu temperatuur, niiskus ja vibratsioon. Malmi valmistatakse valamise teel ja sellel on mikroskoopilised defektid, nagu poorid ja liivaaugud. Samal ajal on valamise käigus tekkiv jääkpinge altid väliskeskkonna mõjul mõõtmete muutustele. Malmi metallilised omadused muudavad selle niiskuse tõttu roostetamisele vastuvõtlikuks, kiirendades konstruktsioonikahjustusi ja vähendades mõõtmete stabiilsust.
Mõju kiipide kontrollimise seadmetele
Graniitaluspinnal põhinevad vahvlikontrolliseadmed oma stabiilsete mõõtmetega tagavad, et kontrollisüsteem säilitab suure täpsuse pikka aega, vähendavad seadmete täpsuse hälbest tingitud valehinnanguid ja tuvastamata jätmist ning parandavad oluliselt toote saagikust. Samal ajal vähendavad madalad hooldusnõuded seadmete kogu elutsükli kulusid. Malmist aluspindu kasutavad seadmed vajavad halva mõõtmete stabiilsuse tõttu sagedast kalibreerimist ja hooldust. See mitte ainult ei suurenda tegevuskulusid, vaid võib ebapiisava täpsuse tõttu mõjutada ka pooljuhtide tootmise kvaliteeti, põhjustades potentsiaalset majanduslikku kahju.
Pooljuhtide tööstuse püüdluste valguse täpsuse ja kvaliteedi osas on graniidi valimine vahvlite kontrollseadmete alusmaterjaliks kahtlemata tark samm, et tagada seadmete jõudlus ja suurendada ettevõtete konkurentsivõimet.
Postituse aeg: 14. mai 2025