Im Bereich der Halbleiterprüfung spielt die Materialauswahl der Prüfplattform eine entscheidende Rolle für die Prüfgenauigkeit und Gerätestabilität. Im Vergleich zu herkömmlichen Gusseisenmaterialien ist Granit aufgrund seiner hervorragenden Leistung die ideale Wahl für Halbleiterprüfplattformen.
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gewährleistet einen langfristig stabilen Betrieb
Beim Testen von Halbleitern kommen häufig verschiedene chemische Reagenzien zum Einsatz, beispielsweise Kaliumhydroxidlösung (KOH) zur Entwicklung von Fotolacken und hochkorrosive Substanzen wie Flusssäure (HF) und Salpetersäure (HNO₃) beim Ätzprozess. Gusseisen besteht hauptsächlich aus Eisenelementen. In einer solchen chemischen Umgebung treten Redoxreaktionen sehr wahrscheinlich auf. Eisenatome verlieren Elektronen und reagieren mit sauren Substanzen in der Lösung. Dies führt zu schneller Oberflächenkorrosion, Rostbildung und Vertiefungen und beeinträchtigt die Ebenheit und Maßgenauigkeit der Plattform.
Im Gegensatz dazu verleiht die mineralische Zusammensetzung von Granit ihm eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit. Sein Hauptbestandteil, Quarz (SiO₂), ist chemisch äußerst stabil und reagiert kaum mit gängigen Säuren und Basen. Mineralien wie Feldspat sind zudem in allgemeinen chemischen Umgebungen inert. Zahlreiche Experimente haben gezeigt, dass die chemische Korrosionsbeständigkeit von Granit in der gleichen simulierten chemischen Umgebung zur Halbleiterdetektion mehr als 15-mal höher ist als die von Gusseisen. Dies bedeutet, dass der Einsatz von Granitplattformen die Häufigkeit und Kosten korrosionsbedingter Gerätewartungen deutlich reduzieren, die Lebensdauer der Geräte verlängern und die langfristige Stabilität der Detektionsgenauigkeit gewährleisten kann.
Ultrahohe Stabilität, die den Anforderungen an eine Detektionsgenauigkeit im Nanometerbereich entspricht
Halbleitertests stellen extrem hohe Anforderungen an die Stabilität der Plattform und erfordern eine präzise Messung der Chipeigenschaften im Nanometerbereich. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Gusseisen ist relativ hoch und beträgt etwa 10-12 × 10⁻⁶/℃. Die durch den Betrieb der Detektionsgeräte oder durch Schwankungen der Umgebungstemperatur erzeugte Wärme führt zu einer erheblichen Wärmeausdehnung und -kontraktion der Gusseisenplattform, was zu einer Positionsabweichung zwischen der Detektionssonde und dem Chip führt und die Messgenauigkeit beeinträchtigt.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Granit beträgt nur 0,6–5 × 10⁻⁶/℃ und ist damit nur ein Bruchteil oder sogar niedriger als der von Gusseisen. Seine Struktur ist dicht. Die innere Spannung wird durch langfristige natürliche Alterung weitgehend eliminiert und wird durch Temperaturschwankungen nur minimal beeinflusst. Darüber hinaus ist Granit sehr steif und hat eine zwei- bis dreimal höhere Härte als Gusseisen (entspricht HRC > 51). Dadurch widersteht er äußeren Stößen und Vibrationen effektiv und behält die Ebenheit und Geradheit der Plattform bei. Beispielsweise kann die Granitplattform bei der hochpräzisen Chip-Schaltkreiserkennung den Ebenheitsfehler auf ±0,5 μm/m begrenzen und so sicherstellen, dass die Erkennungsgeräte auch in komplexen Umgebungen eine nanometergenaue Erkennung erreichen.
Hervorragende antimagnetische Eigenschaften, die eine reine Detektionsumgebung schaffen
Die elektronischen Komponenten und Sensoren in Halbleiterprüfgeräten reagieren äußerst empfindlich auf elektromagnetische Störungen. Gusseisen besitzt einen gewissen Grad an Magnetismus. In einer elektromagnetischen Umgebung erzeugt es ein induziertes Magnetfeld, das die elektromagnetischen Signale der Detektoren stört und zu Signalverzerrungen und anormalen Detektordaten führt.
Granit hingegen ist ein antimagnetisches Material und wird durch äußere Magnetfelder kaum polarisiert. Die inneren Elektronen sind paarweise in den chemischen Bindungen angeordnet, und die Struktur ist stabil und wird nicht durch äußere elektromagnetische Kräfte beeinflusst. In einem starken Magnetfeld von 10 mT beträgt die induzierte Magnetfeldstärke auf der Granitoberfläche weniger als 0,001 mT, während sie auf der Oberfläche von Gusseisen über 8 mT beträgt. Dadurch schafft die Granitplattform eine reine elektromagnetische Umgebung für die Detektionsgeräte. Dies eignet sich insbesondere für Szenarien mit hohen Anforderungen an elektromagnetisches Rauschen, wie z. B. die Quantenchip-Detektion und die hochpräzise analoge Schaltkreisdetektion. Dies verbessert effektiv die Zuverlässigkeit und Konsistenz der Detektionsergebnisse.
Beim Bau von Halbleiter-Testplattformen hat Granit Gusseisenmaterialien aufgrund seiner bedeutenden Vorteile wie Korrosionsbeständigkeit, Stabilität und Antimagnetismus deutlich übertroffen. Mit der Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie hin zu höherer Präzision wird Granit eine immer wichtigere Rolle bei der Sicherstellung der Leistungsfähigkeit von Testgeräten und der Förderung des Fortschritts der Halbleiterindustrie spielen.
Veröffentlichungszeit: 15. Mai 2025