半導體設備用花崗岩底座技術要求。

1.尺寸精度
平整度:基座表面的平整度應達到極高的標準,在任意100mm×100mm的區域內,平整度誤差不得超過±0.5μm;整個基座平面的平整度誤差控制在±1μm以內。這保證了光刻設備的曝光頭、晶片檢測設備的探針台等半導體設備的關鍵部件能夠在高精度的平面上穩定地安裝和運行,保證了設備的光路和電路連接的精度,避免了由於基座平面不平整造成元件的位移偏差,影響半導體晶片的製造和檢測精度。
直線度:底座各邊緣的直線度至關重要。長度方向,直線度誤差每1m不得超過±1μm;對角線直線度誤差控制在±1.5μm以內。以高精度光刻機為例,當工作台沿著底座導軌移動時,底座邊緣的直線度直接影響工作台的運動軌跡精度。如果直線度不達標,光刻圖形就會扭曲變形,導致晶片製造良率的降低。
平行度:基座上下表面的平行度誤差應控制在±1μm以內。良好的平行度可確保設備安裝後整體重心的穩定,各部件受力均勻。在半導體晶圓製造設備中,如果基座上下表面不平行,晶圓在加工過程中會產生傾斜,影響蝕刻、鍍膜等製程均勻性,進而影響晶片性能的一致性。
二、材料特性
硬度:花崗岩基材的硬度應達到邵氏硬度HS70以上。較高的硬度可有效抵抗設備運作過程中零件頻繁運動摩擦所產生的磨損,確保底座在長期使用後仍能保持較高的精度尺寸。在晶片封裝設備中,機械手臂頻繁地在底座上抓取、放置晶片,底座的高硬度可確保表面不易產生刮痕,並保持機械手臂移動的精確度。
密度:材料密度應在2.6-3.1 g/cm³之間。適當的密度使底座具有良好的品質穩定性,既能保證足夠的剛度支撐設備,又不會因重量過大給設備的安裝和運輸帶來困難。在大型半導體檢測設備中,穩定的底座密度有助於減少設備運作時的振動傳遞,並提高檢測精度。
熱穩定性:線膨脹係數小於5×10⁻⁶/℃。半導體設備對溫度變化非常敏感,底座的熱穩定性直接關係到設備的精確度。在光刻過程中,溫度波動會造成底座的膨脹或收縮,導致曝光圖形尺寸出現偏差。低線膨脹係數的花崗岩底座,在設備工作溫度變化時(一般為20-30℃),可以將尺寸變化控制在很小的範圍內,確保光刻精度。
三、表面質量
粗糙度:基座表面粗糙度Ra值不超過0.05μm。超光滑表面可以減少灰塵雜質的吸附,並降低對半導體晶片製造環境潔淨度的影響。在晶片製造的無塵車間中,細小的顆粒物可能會導致晶片短路等缺陷,而基座光滑的表面有助於維持車間潔淨的環境,提高晶片的良率。
微觀缺陷:底座表面不允許有任何肉眼可見的裂痕、砂孔、氣孔等缺陷。微觀層面,經電子顯微鏡檢查,每平方公分直徑大於1μm的缺陷數量不得超過3個。這些缺陷會影響底座的結構強度和表面平整度,進而影響設備的穩定性和精確度。
四、穩定性和抗震性
動態穩定性:在半導體設備運作產生的類比振動環境中(振動頻率範圍10-1000Hz,振幅0.01-0.1mm),底座上關鍵安裝點的振動位移應控制在±0.05μm以內。以半導體測試設備為例,如果設備本身振動及周圍環境振動在運作過程中傳遞到底座上,可能會幹擾測試訊號的準確性。良好的動態穩定性可以保證可靠的測試結果。
抗震性:底座必須具備優異的抗震性能,在受到突發性外界振動(如地震波模擬振動)時,能夠快速衰減振動能量,確保設備關鍵部件的相對位置變化在±0.1μm以內。在地震多發地區的半導體工廠中,抗震底座可以有效保護昂貴的半導體設備,降低因振動而導致設備損壞和生產中斷的風險。
5.化學穩定性
耐腐蝕性:花崗岩基座應能耐受半導體製程常見化學藥劑的腐蝕,如氫氟酸、王水等。在質量分數為40%的氫氟酸溶液中浸泡24小時後,表面質量損失率不超過0.01%;在王水(鹽酸與硝酸的體積比為3:1)中浸泡12小時後,表面無明顯腐蝕痕跡。半導體製程涉及多種化學蝕刻和清洗工藝,基座良好的耐腐蝕性可確保在化學環境中長期使用不被侵蝕,以保持精度和結構完整性。
抗污染:基材對半導體製造環境中常見污染物(如有機氣體、金屬離子等)的吸附率極低。在含有10PPM有機氣體(如苯、甲苯)和1ppm金屬離子(如銅離子、鐵離子)的環境中放置72小時後,基材表面因吸附污染物而引起的性能變化可以忽略不計,從而有效防止污染物從基材表面遷移至晶片製造區域,影響晶片品質。

精密花崗岩20


發佈時間:2025年3月28日