Opýtajte sa inžiniera polovodičových zariadení, aký je najnáročnejší konštrukčný materiál v ich odbore, a odpoveď zvyčajne nie je kov. Je to žula. Litografické skenery, inšpekčné systémy AOI, röntgenové inšpekčné jednotky a nástroje na meranie plátkov – to všetko spočíva na opracovanej žule a dôvody siahajú hlbšie, než je tradícia. Tento článok skúma, čo polovodičové zariadenie skutočne vyžaduje od svojej štruktúry, prečo žula spĺňa tieto požiadavky lepšie ako oceľ alebo hliník a čo by mal kupujúci očakávať od dodávateľa, ktorý slúži tomuto priemyslu.
Čo si polovodičové vybavenie vyžaduje od štruktúry
Výroba polovodičov posúva štrukturálne požiadavky do extrémov, ku ktorým pristupuje len málo priemyselných odvetví:
Stabilita polohy v nanometrovej stupnici. Litografická fáza zosúlaďuje plátok a mriežku s rozpočtami na prekrytie meranými v jednociferných nanometroch. Akýkoľvek posun v základni medzi kalibráciou a expozíciou priamo spotrebúva tento rozpočet, pretože základňa je tichá referencia, voči ktorej je nastavené každé zrkadlo a snímač.
Mimoriadne-nízka tepelná rozťažnosť. Vzduch v čistej miestnosti je regulovaný teplotou-, ale stále existujú gradienty. Pri tepelnej rozťažnosti zhruba 5 až 8 mikrometrov na meter na kelvin sa žulová základňa pohybuje zlomkom mikrometra na meter, kde by sa oceľ pohybovala desaťkrát viac a hliník viac ako dvadsaťkrát.
Tlmenie vibrácií. Šedá žula rozptyľuje vibrácie niekoľkonásobne rýchlejšie ako oceľ, takže rušenia z čerpadiel, chladiacich potrubí a priľahlých nástrojov sa rozpadajú skôr, ako dosiahnu rovinu merania. Pri AOI a kontrole plátkov, kde kamery zobrazujú prvky pod 100 nanometrov, sa zvyškové vibrácie premenia priamo na rozmazanie obrazu.
Dlhodobá{0} rozmerová stabilita. Nástroj nainštalovaný desaťročie si musí zachovať svoju geometriu bez opätovného-podložiek. Nízka pórovitosť žuly a jemná stabilná štruktúra zŕn znamenajú, že neabsorbuje chemikálie v čistých priestoroch, ani sa neuvoľňuje pri zaťažení tak, ako to dokážu zvárané oceľové konštrukcie.
Prečo žula poráža kov pre polovodičové základne
Oceľ a hliník sú pevné, opracovateľné a známe, čo je presne dôvod, prečo dominujú vo všeobecných strojoch. Pre polovodičové štruktúry zaostávajú tromi spôsobmi a ažulový základ na výrobu polovodičovoslovuje všetkých troch. Po prvé, tepelné: kovy vedú teplo rýchlo a výrazne expandujú, takže teplotný gradient na oceľovej základni sa stáva pohyblivou geometrickou chybou, zatiaľ čo žula izoluje a sotva sa rozťahuje. Po druhé, tlmenie: prstenec kovových konštrukcií; žula utíši. Odlievaný alebo zváraný oceľový rám prechádza po poruche niekoľko stoviek milisekúnd, zatiaľ čo žulový základ sa usadí v desiatkach. Po tretie, stabilita: kovy nesú vnútorné napätie z valcovania, zvárania a obrábania, ktoré sa uvoľňuje počas mesiacov a ohýba štruktúru. Žula, vyrezaná z kameňa, ktorý bol geologicky stabilný, takúto pamäť nemá.
Protiargumentom je hmotnosť a krehkosť, pričom obe sú riadené dizajnom. Správne dimenzované žulové časti s navrhnutými rebrami a vzormi vložiek bezpečne zvládajú prevádzkové zaťaženie a samotná hmota funguje ako výhoda a dodáva zotrvačnosť proti vibráciám podlahy. Tam, kde ide o hmotnosť, môže ten istý obchod skombinovať žulový referenčný povrch s ľahšou minerálnou-odliatkou alebo keramickou štruktúrou v pohyblivých osiach.
Kde žije žula vo vnútri polovodičových nástrojov
Aplikácie sa sústreďujú do štyroch rodín:
Litografický strojový žulový komponentsúpravy: základové dosky pod doštičky a mriežkové stupne, referenčné rámy Zerodur alebo žuly a žulové konštrukcie nesúce metrologický rámec. Výkon prekrytia začína tu.
Zariadenia na kontrolu AOI a plátkov: žulové podstavce pod-vysokorýchlostnými XY stupňami a kamerové portály, kde čas ustálenia určuje priepustnosť. Mnoho nástrojov spája žulovú základňu so žulovými vzduchovými-vodidlami, takže pohyblivý stolík sa vznáša na fólii s hrúbkou len niekoľkých mikrometrov.
Systémy röntgenovej kontroly: ťažké tieniace konštrukcie a držiaky zdrojov ťažia z hmotnosti žuly, tlmenia a stability, pričom geometria dráhy lúča je po celé roky konštantná.
Žulové meracie prístroje: metrologické laboratórium každej továrne a kalibračná lavica OEM každého zariadenia závisí od žulových povrchových dosiek a hlavných štvorcov, ktoré možno odvodiť od národných noriem.
Okolo nich dodávatelia tiež poskytujú žulové vzduchové ložiská pre pohyb bez trenia, vŕtané a vložené montážne rozhrania opracované na plus alebo mínus 0,05 milimetra a kompletné podzostavy s motormi a snímačmi inštalovanými v-pripravenom stave pre čisté priestory.
Ako vyzerá kvalifikovaní dodávatelia v praxi
Výrobcovia OEM polovodičov kvalifikujú štrukturálnych dodávateľov so zmýšľaním auditu a audity sa zameriavajú skôr na merateľné schopnosti ako na slogany. Schopný granitový partner ukazuje: lom-riadený materiál s technickými listami s hustotou takmer 3 100 kg/m3; veľkoformátová kapacita CNC{5}}, takže dlhé základne sú opracované v jednom nastavení; majstri lapovania, ktorí dokončujú referenčné povrchy ručne; montážne haly s konštantnou-teplotou, ktoré simulujú skvelé prostredie; a kontrolné zariadenia s vysledovateľnou kalibráciou, ako sú nemecké komparátory Mahr, švajčiarske elektronické hladiny a laserová interferometria Renishaw.
Dodávame žulové konštrukcie výrobcom polovodičových zariadení v Ázii, Európe a Severnej Amerike, vrátane spoločností v sektore polovodičových nástrojov a upínania obrobkov, ako sú STI a 5th Axis, ako aj širším skupinám výroby elektroniky. Diely siahajú od litografických-základných dosiek na javisko až po portálové konštrukcie AOI, ktoré sa dodávajú so správami o rovinnosti-nameraných obrysom, materiálovými certifikátmi a v prípade potreby s obalmi pre čisté priestory. Mená nemôžeme zverejniť, ale ich schopnosti radi predvedieme v našom závode alebo živou video kontrolou.
Kontrolný zoznam kupujúceho pre polovodičové žulové komponenty
Pred zadaním objednávky písomne potvrďte tieto body:
1. Materiálový list s lomovým zdrojom, hustotou, pevnosťou v tlaku a tepelnou rozťažnosťou.
2. Tolerancie rovinnosti, rovnobežnosti a polohy otvorov na výkrese s názvom riadiacej normy (DIN 876, ASME B89.3.7, JIS B7513 alebo -špecifické pre zákazníka).
3. Obsah správy o meraní: prístroj, teplota, vzor skenovania a údaje o obryse.
4. Kompatibilita s čistými priestormi: tesnenie s nízkym-odplyňovaním, chemická odolnosť a balenie.
5. Kapacita veľkého-formátu, ak základňa presahuje 3 metre, a jednoduché-obrábanie s nastavením, aby sa predišlo chybám pri opakovanom{4}}upínaní.
6. Dlhodobá-podpora: opätovné-prelapovanie, náhradné vložky a kalibračná služba.
Často kladené otázky
Prečo je pre základne polovodičových zariadení uprednostňovaná žula pred oceľou?
Rozhodujú o tom tri vlastnosti: tepelná rozťažnosť žuly je zhruba desatina oproti oceli, jej tlmenie vibrácií je niekoľkonásobne vyššie a nemá žiadne vnútorné pnutie, ktoré by sa časom uvoľnilo. Oceľ zostáva užitočná pre konzoly a rámy okolo žuly, ale samotná referenčná štruktúra je žula v takmer každom-nástroji vyššej kategórie.
Akú toleranciu môže dosiahnuť žulový základ pre litografické zariadenia?
V závislosti od veľkosti je rovinnosť 3 až 5 mikrometrov rutinná na viac-metrových základniach, s presnosťou polohy otvoru okolo plus alebo mínus 0,05 milimetra a lapovanými referenčnými povrchmi, ktoré obsahujú opakované hodnoty. Prísnejšie lokálne tolerancie sú dosiahnuteľné na menších optických držiakoch; výkres a riadiaca norma definujú čísla.
Potrebujú žulové komponenty špeciálne ošetrenie pre čisté priestory?
Samotný kameň je priateľský k čistým priestorom: po lapovaní a utesnení nekoroduje, neuvoľňuje plyny a neuvoľňuje častice. Dodávatelia pridávajú tesniace tmely s nízkym{1}}odplyňovaním, nerezové vložky a čisté balenie, takže diel je pripravený na priamu inštaláciu v kontrolovanom prostredí.
Ako by mali kupujúci porovnávať dodávateľov žuly pre polovodičové projekty?
Požiadajte o rovnaké dôkazy, aké by si vyžiadal audit OEM: sledovateľnosť materiálu, veľký{0}}zoznam strojov, popis procesu lapovania, kontrolné zariadenie s vysledovateľnosťou kalibrácie, podrobnosti o zariadení s konštantnou{1}}teplotou a referenčné projekty podobnej veľkosti a odvetvia. Dodávatelia, ktorí dokážu zdokumentovať všetkých šesť, sú vzácni a stojí za to sa kvalifikovať na začiatku programu.
Záver
Pokročilá litografia a inšpekčné zariadenia spočívajú doslova na žule. Tepelná stabilita, tlmenie a dlhodobá-geometria materiálu z neho robia jedinú rozumnú referenčnú štruktúru v nanometrových mierkach a o tom, či tieto vlastnosti pretrvajú v inštalovanom nástroji, rozhodujú schopnosti dodávateľa v oblasti obrábania, lapovania a metrológie. Ak špecifikujete štruktúry pre polovodičové zariadenia, vyberte si partnera, ktorý riadi kameňolom, obrába veľké formáty v jednotlivých zostavách, lapuje ručne, meria pomocou sledovateľných prístrojov a odosiela-čistú miestnosť. Náš tím robí presne to, a sme radi, že skontrolujeme vaše kresby a odporučíme špecifikáciu žuly, ktorá chráni váš rozpočet na prekrytie.
