1. 尺寸精度
平整度:基座表面的平整度應達到極高標準,任意100mm×100mm區域內的平整度誤差不得超過±0.5μm;整個基面的平整度誤差控制在±1μm以內。這確保了半導體設備的關鍵部件,例如光刻設備的曝光頭和晶片檢測設備的探針台,能夠穩定地安裝在高精度平面上並正常運行,保證了設備光路和電路連接的精度,避免了因基座平面不平整而導致的部件位移偏差,進而影響半導體晶片的製造和檢測精度。
直線度:底座各邊的直線度至關重要。沿長度方向,直線度誤差不得超過每公尺±1μm;對角線方向的直線度誤差控制在±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軌跡精度。如果直線度不達標,光刻圖案將發生扭曲變形,導致晶片良率下降。
平行度:基座上下表面的平行度誤差應控制在±1μm以內。良好的平行度能夠確保設備安裝後整體重心穩定,且各部件受力均勻。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發生傾斜,影響蝕刻、鍍膜等製程的均勻性,進而影響晶片性能的一致性。
其次,材料特性
硬度:花崗岩底座材料的硬度應達到邵氏硬度HS70以上。高硬度能有效抵抗設備運作過程中零件頻繁移動和摩擦造成的磨損,確保底座長期使用後仍能維持高精度尺寸。在晶片封裝設備中,機械手臂頻繁抓取晶片並將其放置在底座上,底座的高硬度能確保表面不易產生刮痕,並維持機械手臂運動的精度。
密度:材料密度應在2.6-3.1 g/cm³之間。適當的密度可使基座具有良好的品質穩定性,確保足夠的剛性以支撐設備,且不會因重量過大而給設備的安裝和運輸帶來困難。在大型半導體檢測設備中,穩定的基座密度有助於減少設備運作過程中的振動傳遞,從而提高檢測精度。
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,基座的熱穩定性直接關係到設備的精確度。在光刻過程中,溫度波動會導致基座膨脹或收縮,造成曝光圖案尺寸的偏差。低線膨脹係數的花崗岩基座能夠在設備工作溫度變化(通常為20-30℃)時,將尺寸變化控制在極小的範圍內,從而確保光刻精度。
第三,表面質量
粗糙度:基板表面粗糙度Ra值不超過0.05μm。超光滑的表面可減少灰塵和雜質的吸附,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,微小顆粒可能導致晶片短路等缺陷,而基板的光滑表面有助於保持車間環境的潔淨,提高晶片良率。
微觀缺陷:底座表面不允許有任何可見的裂痕、砂孔、氣孔或其他缺陷。在微觀層面,透過電子顯微鏡檢測,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。
第四,穩定性和抗衝擊性
動態穩定性:在模擬半導體設備運作產生的振動環境(振動頻率範圍10-1000Hz,振幅0.01-0.1mm)下,底座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,若設備本身振動及周圍環境振動在運作過程中傳遞至底座,則可能幹擾測試訊號的精確度。良好的動態穩定性能夠確保可靠的測試結果。
抗震性能:地基必須具有優異的抗震性能,能夠在受到突發外部振動(例如地震波模擬振動)時迅速衰減振動能量,並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,抗震地基能夠有效保護昂貴的半導體設備,並降低振動造成的設備損壞和生產中斷風險。
5. 化學穩定性
耐腐蝕性:花崗岩基體應能承受半導體製造過程中常用化學試劑的腐蝕,例如氫氟酸、王水等。在質量分數為40%的氫氟酸溶液中浸泡24小時後,表面質量損失率不得超過0.01%;在王水(鹽酸與硝酸體積比為3:1)中浸泡12小時後,表面無明顯腐蝕痕跡。半導體製造過程涉及多種化學蝕刻和清洗工藝,基體良好的耐腐蝕性可確保其在化學環境中長期使用不被侵蝕,並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的污染物(例如有機氣體、金屬離子等)的吸附量極低。即使將基材置於含有10 ppm有機氣體(例如苯、甲苯)和1 ppm金屬離子(例如銅離子、鐵離子)的環境中72小時,污染物吸附引起的性能變化也微乎其微。這有效防止了污染物從基材表面遷移到晶片製造區域,從而避免影響晶片品質。
發佈時間:2025年3月28日
