Попитайте инженер по полупроводниково оборудване кой е най-взискателният структурен материал в тяхната област и отговорът обикновено не е метал. Тя е гранит. Литографските скенери, системите за инспекция AOI, модулите за рентгенова инспекция и инструментите за метрология на пластини се основават на машинно обработен гранит и причините са по-дълбоки от традицията. Тази статия разглежда какво всъщност изисква полупроводниковото оборудване от своята структура, защо гранитът отговаря на тези изисквания по-добре от стоманата или алуминия и какво купувачът трябва да очаква от доставчик, който обслужва тази индустрия.
Какво изисква полупроводниковото оборудване от дадена структура
Производството на полупроводници тласка структурните изисквания до крайности, до които малко индустрии се доближават:
Стабилност на позицията в нанометрова скала. Етап на литография подравнява пластината и мрежата с бюджети за наслагване, измерени в едно-цифрени нанометри. Всяко отклонение в основата между калибриране и експозиция директно изразходва този бюджет, тъй като основата е тихата референция, спрямо която се настройва всяко огледало и сензор.
Изключително{0}}ниско термично разширение. Въздухът в чистите стаи е с-контролирана температура, но градиенти все още съществуват. С топлинно разширение от приблизително 5 до 8 микрометра на метър на келвин, гранитна основа се движи с част от микрометъра на метър, където стоманата би се преместила десет пъти повече, а алуминият повече от двадесет пъти.
Амортизиране на вибрациите. Сивият гранит разсейва вибрациите няколко пъти по-бързо от стоманата, така че смущенията от помпи, охладителни линии и съседни инструменти се разпадат, преди да достигнат равнината на измерване. При AOI и проверка на пластини, където характеристиките на изображението на камерата са под 100 нанометра, остатъчната вибрация се преобразува директно в размазване на изображението.
Дългосрочна стабилност на размерите-. Инструмент, монтиран в продължение на десетилетие, трябва да запази геометрията си без повторно -просветване. Ниската порьозност и фината, стабилна зърнеста структура на гранита означават, че той нито абсорбира химикали за чисти помещения, нито се отпуска при натоварване, както могат заварените стоманени конструкции.
Защо гранитът побеждава метала за полупроводникови основи
Стоманата и алуминият са здрави, обработваеми и познати, поради което доминират в общите машини. За полупроводникови структури те не достигат по три начина, и aгранитна основа за производство на полупроводнициадресира и тримата. Първо, термична: металите провеждат топлина бързо и се разширяват значително, така че температурният градиент през стоманена основа се превръща в движеща се геометрична грешка, докато гранитът изолира и едва се разширява. Второ, затихване: пръстен от метални конструкции; гранитът утихва. Лята или заварена стоманена рамка преходно преминава за стотици милисекунди след смущение, докато гранитна основа се утаява за десетки. Трето, стабилност: металите носят вътрешни напрежения от валцуване, заваряване и машинна обработка, които се отпускат в продължение на месеци, огъвайки структурата. Гранитът, изсечен от камък, който е бил стабилен за геологично време, няма такава памет.
Контрааргументът е тегло и крехкост, като и двете се управляват от дизайна. Правилно оразмерените гранитни секции с проектирани ребра и шарки на вложки се справят безопасно с експлоатационни натоварвания, а самата маса работи като предимство, като добавя инерция срещу вибрации на пода. Когато теглото е проблем, същият магазин може да комбинира референтна гранитна повърхност с по-лека минерална-отливка или керамична структура в движещите се оси.
Където гранитът живее в полупроводниковите инструменти
Приложенията се концентрират в четири семейства:
Гранитен компонент на литографска машинакомплекти: основни плочи под плочите за пластини и решетки, референтни рамки Zerodur или гранит и гранитни конструкции, носещи метрологичната рамка. Изпълнението на наслагването започва тук.
Оборудване за инспекция на AOI и пластини: гранитни основи под високоскоростни XY сцени-и портали за камери, където времето за утаяване на сцените определя производителността. Много инструменти съчетават гранитна основа с гранитни въздушно-водачи, така че подвижната платформа плава върху филм с дебелина само няколко микрометра.
Системи за рентгенова инспекция: тежките екраниращи структури и стойките на източниците се възползват от масата, амортизацията и стабилността на гранита, като поддържат геометрията на пътя на лъча постоянна в продължение на години.
Гранитни измервателни уреди: метрологичната лаборатория на всяка фабрика и стендът за калибриране на всяко оборудване OEM зависи от гранитни повърхностни плочи и основни квадрати, проследими до националните стандарти.
Около тях доставчиците също така предоставят гранитни въздушни лагери за движение без триене, пробити и вмъкнати монтажни интерфейси, обработени до плюс или минус 0,05 милиметра, и пълни възли с двигатели и сензори, инсталирани в състояние-готовност за чиста стая.
Как изглеждат квалифицираните доставчици на практика
Производителите на оригинално оборудване на полупроводници квалифицират структурните доставчици с мислене за одит, а одитите се концентрират върху измерими способности, а не върху лозунги. Способен гранит партньор показва: контролиран-материал от кариера с фишове с данни, посочващи плътност близо до 3100 kg/m3; голям{5}}форматен CNC капацитет, така че дългите основи да се обработват в една настройка; майстори на прилепване, които завършват референтни повърхности на ръка; монтажни зали с постоянна-температура, които симулират производствената среда; и оборудване за проверка с проследимо калибриране, като немски компаратори Mahr, швейцарски електронни нивелири и лазерна интерферометрия Renishaw.
Ние доставяме гранитни конструкции на строители на полупроводниково оборудване в Азия, Европа и Северна Америка, включително компании в сектора на полупроводниковите инструменти и държачи, като STI и 5th Axis, както и по-широки групи за производство на електроника. Частите варират от литографски-основни плочи до AOI портални структури, доставени с отчети за-измерена плоскост, сертификати за материали и, където е необходимо, опаковки за чисти помещения. Имена, които не сме свободни да публикуваме, но способности, които сме щастливи да демонстрираме в нашия завод или чрез видео инспекция на живо.
Контролен списък на купувача за полупроводникови гранитни компоненти
Преди да направите поръчка, потвърдете писмено тези точки:
1. Лист с данни за материала с източник на кариера, плътност, якост на натиск и топлинно разширение.
2. Допустими отклонения на плоскост, успоредност и положение на отвора на чертеж, с посочен управляващ стандарт (DIN 876, ASME B89.3.7, JIS B7513 или -специфичен за клиента).
3. Съдържание на отчета за измерване: инструмент, температура, модел на сканиране и данни за контура.
4. Съвместимост с чисти помещения: запечатване с ниско-отделяне на газове, химическа устойчивост и опаковка.
5. Голям-капацитет на форматиране, ако основата надвишава 3 метра, и обработка с единична-настройка, за да се избегнат грешки при повторно-затягане.
6. Дългосрочна-поддръжка: повторно-прилепване, резервни вложки и услуга за калибриране.
Често задавани въпроси
Защо гранитът е предпочитан пред стоманата за основи на полупроводниково оборудване?
Три свойства решават това: термичното разширение на гранита е приблизително една десета от това на стоманата, неговото амортизиране на вибрациите е няколко пъти по-високо и няма вътрешни напрежения, които се отпускат с времето. Стоманата остава полезна за скоби и рамки около гранита, но самата референтна структура е гранит в почти всеки-инструмент от висок клас.
Какъв толеранс може да постигне гранитна основа за литографско оборудване?
В зависимост от размера, гладкостта от 3 до 5 микрометра е рутинна при много-метрови основи, с точност на позицията на отвора около плюс или минус 0,05 милиметра и припокрити референтни повърхности, които поддържат повтарящи се показания. По-строги локални толеранси са постижими при по-малки оптични стойки; чертежът и управляващият стандарт определят числата.
Гранитните компоненти имат ли нужда от специална обработка за чисти помещения?
Самият камък е удобен за чисти помещения: той не корозира, не отделя газове и не отделя частици, след като е залепен и запечатан. Доставчиците добавят уплътнители с ниско{1}}отделяне, неръждаеми вложки и чисти опаковки, така че частта да пристигне готова за директен монтаж в контролирана среда.
Как трябва купувачите да сравняват доставчиците на гранит за полупроводникови проекти?
Поискайте същото доказателство, което би поискал одитът на OEM: проследимост на материала, голям-списък с машини, описание на процеса на прилепване, оборудване за проверка с възможност за калибриране, подробности за съоръжението за постоянна-температура и референтни проекти с подобен размер и индустрия. Доставчиците, които могат да документират всичките шест, са редки и си струва да се квалифицират в началото на програмата.
Заключение
Усъвършенстваното литографско и инспекционно оборудване лежи буквално върху гранит. Термичната стабилност, затихването и дългосрочната -геометрия на материала го правят единствената разумна референтна структура в нанометрови мащаби, а възможностите за обработка, прилепване и метрология на доставчика решават дали тези свойства оцеляват в инсталирания инструмент. Ако определяте структури за полупроводниково оборудване, изберете партньор, който контролира кариерата, обработва големи формати в единични настройки, обиколки на ръка, измерва с проследими инструменти и изпраща-чисти помещения. Нашият екип прави точно това и се радваме да прегледаме вашите чертежи и да препоръчаме спецификацията на гранита, която защитава бюджета ви за наслагване.
