از یک مهندس تجهیزات نیمه هادی بپرسید که سخت ترین مصالح سازه ای در زمینه آنها چیست و پاسخ معمولاً فلز نیست. گرانیت است. اسکنرهای لیتوگرافی، سیستم‌های بازرسی AOI، واحدهای بازرسی اشعه ایکس-و ابزار اندازه‌گیری ویفر همه بر روی گرانیت ماشینکاری شده قرار دارند و دلایل آن عمیق‌تر از سنت است. این مقاله بررسی می‌کند که تجهیزات نیمه‌رسانا واقعاً از ساختار خود چه می‌خواهند، چرا گرانیت این خواسته‌ها را بهتر از فولاد یا آلومینیوم برآورده می‌کند، و خریدار باید از تامین‌کننده‌ای که به این صنعت خدمات می‌دهد چه انتظاری داشته باشد.
آنچه تجهیزات نیمه هادی از یک سازه می طلبد
تولید نیمه هادی الزامات ساختاری را به حدی می رساند که صنایع کمی به آن نزدیک می شوند:
پایداری موقعیت در مقیاس نانومتری. یک مرحله لیتوگرافی ویفر و شبکه را با بودجه های پوششی که در نانومترهای تک رقمی- اندازه گیری می شود، تراز می کند. هر گونه تغییر در پایه بین کالیبراسیون و نوردهی مستقیماً این بودجه را مصرف می کند، زیرا پایه مرجع آرامی است که هر آینه و سنسوری در برابر آن تنظیم می شود.
انبساط حرارتی بسیار-کم. دمای هوای اتاق تمیز{2}}کنترل می‌شود، اما شیب‌ها همچنان وجود دارد. با انبساط حرارتی تقریباً 5 تا 8 میکرومتر بر متر بر کلوین، یک پایه گرانیتی کسری از میکرومتر را روی یک متر حرکت می‌دهد که در آن فولاد ده برابر بیشتر و آلومینیوم بیش از بیست بار حرکت می‌کند.
میرایی ارتعاش. گرانیت خاکستری چندین برابر سریعتر از فولاد لرزش را از بین می برد، بنابراین اختلالات ناشی از پمپ ها، خطوط چیلر و ابزارهای مجاور قبل از رسیدن به صفحه اندازه گیری تحلیل می روند. در بازرسی AOI و ویفر، که در آن دوربین‌ها ویژگی‌های تصویر زیر 100 نانومتر را دارند، لرزش باقی‌مانده مستقیماً به تاری تصویر تبدیل می‌شود.
پایداری ابعادی درازمدت-. ابزاری که برای یک دهه نصب شده است باید هندسه خود را بدون تاب-دوباره حفظ کند. تخلخل کم و ساختار دانه ریز و پایدار گرانیت به این معنی است که نه مواد شیمیایی اتاق تمیز را جذب می کند و نه آنطور که سازه های فولادی جوش داده شده می توانند تحت بار شل شوند.
چرا گرانیت فلز را برای پایه های نیمه هادی شکست می دهد؟
فولاد و آلومینیوم قوی، قابل ماشینکاری و آشنا هستند، دقیقاً به همین دلیل است که بر ماشین آلات عمومی تسلط دارند. برای سازه های نیمه هادی از سه جهت کوتاه می آیند و الفپایه گرانیتی برای ساخت نیمه هادیهر سه را مورد خطاب قرار می دهد. اول، حرارتی: فلزات گرما را به سرعت هدایت می کنند و به طور قابل توجهی منبسط می شوند، بنابراین یک گرادیان دما در یک پایه فولادی به یک خطای هندسی متحرک تبدیل می شود، در حالی که گرانیت عایق می شود و به سختی منبسط می شود. دوم، میرایی: حلقه سازه های فلزی. گرانیت ساکت می شود یک قاب فولادی ریخته‌گری یا جوش داده شده پس از یک اختلال صدها میلی‌ثانیه گذرا می‌شود، در حالی که پایه گرانیتی در ده‌ها ته نشین می‌شود. سوم، پایداری: فلزات تنش‌های داخلی ناشی از نورد، جوشکاری و ماشینکاری را تحمل می‌کنند که طی ماه‌ها آرام می‌شوند و سازه را خم می‌کنند. گرانیت بریده شده از سنگی که برای زمان زمین شناسی پایدار بوده است، چنین حافظه ای ندارد.
استدلال مخالف وزن و شکنندگی است و هر دو با طراحی مدیریت می شوند. بخش‌های گرانیتی با ابعاد مناسب با دنده‌های مهندسی شده و الگوهای درج، بارهای خدماتی را ایمن اداره می‌کنند و جرم خود به عنوان یک مزیت عمل می‌کند و اینرسی را در برابر لرزش کف اضافه می‌کند. در جایی که وزن مورد توجه است، همان فروشگاه می‌تواند سطح مرجع گرانیتی را با ساختار معدنی سبک‌تر-ریخته‌گری یا سرامیکی در محورهای متحرک ترکیب کند.
جایی که گرانیت در ابزارهای نیمه هادی زندگی می کند
برنامه ها در چهار خانواده متمرکز می شوند:
قطعه گرانیت دستگاه لیتوگرافیمجموعه ها: صفحات پایه زیر مراحل ویفر و رتیکل، قاب های مرجع Zerodur یا گرانیتی، و سازه های گرانیتی حامل چارچوب اندازه گیری. عملکرد همپوشانی از اینجا شروع می شود.
تجهیزات بازرسی AOI و ویفر: پایه‌های گرانیتی زیر مراحل-XY با سرعت بالا و دروازه‌های دوربین، که در آن زمان ته‌نشینی مرحله، توان عملیاتی را تعیین می‌کند. بسیاری از ابزارها یک پایه گرانیتی را با راهنماهای بلبرینگ هوای گرانیتی{2}}جفت می کنند تا مرحله متحرک روی لایه ای به ضخامت فقط چند میکرومتر شناور شود.
سیستم‌های بازرسی اشعه ایکس-: سازه‌های محافظ سنگین و پایه‌های منبع از جرم، میرایی و پایداری گرانیت بهره می‌برند و هندسه مسیر پرتو را در طول سال‌ها ثابت نگه می‌دارند.
ابزار اندازه گیری گرانیت: هر آزمایشگاه اندازه گیری فاب و هر تجهیزاتی که میز کالیبراسیون OEM به صفحات سطح گرانیت و مربع های اصلی قابل ردیابی مطابق با استانداردهای ملی بستگی دارد.
در اطراف این، تامین‌کنندگان همچنین بلبرینگ‌های هوای گرانیتی را برای حرکت بدون اصطکاک، رابط‌های نصب شده حفر شده و درج شده با 0.05 میلی‌متر مثبت یا منفی، و مجموعه‌های فرعی کامل با موتورها و حسگرهای نصب شده در اتاق تمیز-وضعیت آماده ارائه می‌کنند.
تامین کنندگان واجد شرایط در عمل چگونه به نظر می رسند
OEM های نیمه هادی تامین کنندگان ساختاری را واجد شرایط حسابرسی می کنند و ممیزی ها به جای شعارها بر قابلیت های قابل اندازه گیری تمرکز دارند. یک شریک گرانیتی توانا نشان می‌دهد: مواد معدنی کنترل‌شده-با برگه‌های داده که چگالی آن نزدیک به 3100 کیلوگرم بر متر مکعب است. ظرفیت CNC فرمت بزرگ-بنابراین پایه های طولانی در یک راه اندازی ماشین کاری می شوند. استادکارانی که سطوح مرجع را با دست تکمیل می کنند. سالن‌های مونتاژ با دمای ثابت-که محیط fab را شبیه‌سازی می‌کنند. و تجهیزات بازرسی با کالیبراسیون قابل ردیابی، مانند مقایسه کننده های ماهر آلمان، سطوح الکترونیکی سوئیسی و تداخل سنجی لیزری Renishaw.
ما سازه‌های گرانیتی را برای سازندگان تجهیزات نیمه‌رسانا در آسیا، اروپا و آمریکای شمالی، از جمله شرکت‌هایی که در بخش ابزارسازی نیمه‌رسانا و کارگاه‌ها مانند STI و 5th Axis، و همچنین گروه‌های تولید الکترونیک گسترده‌تر هستند، عرضه می‌کنیم. این قطعات از صفحات پایه لیتوگرافی-تا سازه‌های دروازه‌ای AOI، ارائه شده با گزارش‌های مسطح اندازه‌گیری شده، گواهی‌های مواد و در صورت لزوم، بسته‌بندی اتاق تمیز ارائه می‌شوند. نام‌هایی که ما آزاد نیستیم منتشر کنیم، اما خوشحالیم که در کارخانه خود یا با بازرسی ویدیویی زنده نشان می‌دهیم.
چک لیست خریدار برای قطعات گرانیت نیمه هادی
قبل از ثبت سفارش، این نکات را کتباً تأیید کنید:
1. برگه اطلاعات مواد با منبع معدن، چگالی، مقاومت فشاری و انبساط حرارتی.
2. تلورانس های مسطح، موازی و موقعیت سوراخ در هر نقشه، با استاندارد حاکم به نام (DIN 876، ASME B89.3.7، JIS B7513 یا{4}}مشتری خاص).
3. محتوای گزارش اندازه گیری: ابزار، دما، الگوی اسکن و داده های کانتور.
4. سازگاری اتاق تمیز: آب بندی کم-با گاز خروجی، مقاومت شیمیایی و بسته بندی.
5. ظرفیت قالب بزرگ اگر پایه بیش از 3 متر باشد، و ماشینکاری یکباره-راه اندازی برای جلوگیری از خطاهای{4} گیره مجدد.
6. پشتیبانی بلندمدت-: باز-دریافت، درج‌های یدکی و خدمات کالیبراسیون.
سوالات متداول
چرا گرانیت برای پایه تجهیزات نیمه هادی بر فولاد ترجیح داده می شود؟
سه ویژگی این موضوع را تعیین می کند: انبساط حرارتی گرانیت تقریباً یک دهم فولاد است، میرایی ارتعاش آن چندین برابر بیشتر است، و هیچ تنش داخلی ندارد که در طول زمان آرام شود. فولاد برای براکت‌ها و قاب‌های اطراف گرانیت مفید باقی می‌ماند، اما ساختار مرجع تقریباً در همه ابزارهای پیشرفته گرانیت است.
پایه گرانیتی برای تجهیزات لیتوگرافی چه تحملی می تواند داشته باشد؟
بسته به اندازه، مسطح بودن 3 تا 5 میکرومتر روی پایه های چند متری معمول است، با دقت موقعیت حفره در حدود 0.05 میلی متر مثبت یا منفی و سطوح مرجع درهم که خوانش های تکراری را دارند. تلورانس های محلی فشرده تر روی پایه های نوری کوچکتر قابل دستیابی هستند. رسم و استاندارد حاکم اعداد را تعریف می کنند.
آیا اجزای گرانیتی برای اتاق های تمیز نیاز به درمان خاصی دارند؟
این سنگ به خودی خود سازگار با اتاق تمیز است: پس از چسباندن و مهر و موم شدن، خورده نمی شود، گاز نمی ریزد و ذرات را نمی ریزد. تامین کنندگان درزگیرهای کم گاز{1}، درزهای ضد زنگ و بسته بندی تمیز اضافه می کنند تا قطعه برای نصب مستقیم در یک محیط کنترل شده آماده شود.
خریداران چگونه باید تامین کنندگان گرانیت را برای پروژه های نیمه هادی مقایسه کنند؟
همان شواهدی را که ممیزی OEM می‌خواهد بخواهید: قابلیت ردیابی مواد،-فهرست ماشین آلات بزرگ، شرح فرآیند لپ‌پینگ، تجهیزات بازرسی با قابلیت ردیابی کالیبراسیون، جزئیات تأسیسات با دمای ثابت-و پروژه‌های مرجع با اندازه و صنعت مشابه. تأمین‌کنندگانی که می‌توانند هر شش مورد را مستند کنند، نادر هستند و ارزش واجد شرایط بودن در اوایل یک برنامه را دارند.
نتیجه گیری
تجهیزات پیشرفته لیتوگرافی و بازرسی، به معنای واقعی کلمه، روی گرانیت قرار می گیرند. پایداری حرارتی، میرایی و هندسه بلند مدت ماده، آن را به تنها ساختار مرجع معقول در مقیاس نانومتری تبدیل می‌کند، و قابلیت‌های ماشینکاری، لپینگ و اندازه‌شناسی تامین‌کننده تصمیم می‌گیرد که آیا این ویژگی‌ها در ابزار نصب‌شده باقی بمانند یا خیر. اگر سازه‌هایی را برای تجهیزات نیمه‌رسانا مشخص می‌کنید، شریکی را انتخاب کنید که معدن را کنترل می‌کند، قالب‌های بزرگ را به صورت تکی ماشینکاری می‌کند، دور با دست، اندازه‌گیری با ابزار قابل ردیابی و اتاق تمیز کشتی آماده-. تیم ما دقیقاً این کار را انجام می دهد و ما خوشحالیم که نقشه های شما را بررسی کرده و مشخصات گرانیتی را که از بودجه پوشش شما محافظت می کند توصیه می کنیم.
