1. Maßgenauigkeit
Ebenheit: Die Ebenheit der Basisoberfläche muss einen sehr hohen Standard erreichen, und der Ebenheitsfehler darf in einem Bereich von 100 mm × 100 mm nicht mehr als ±0,5 μm betragen. Für die gesamte Basisebene wird der Ebenheitsfehler auf ±1 μm begrenzt. Dies gewährleistet die stabile Installation und den Betrieb der Schlüsselkomponenten von Halbleitergeräten, wie z. B. des Belichtungskopfs der Lithografieanlage und des Sondentisches der Chiperkennungsanlage, auf einer hochpräzisen Ebene. Die Genauigkeit des optischen Pfads und der Schaltungsverbindungen der Anlage wird gewährleistet. Außerdem werden Verschiebungsabweichungen der Komponenten durch die unebene Basisebene vermieden, die die Herstellungs- und Erkennungsgenauigkeit der Halbleiterchips beeinträchtigen.
Geradheit: Die Geradheit jeder Kante der Basis ist entscheidend. In Längsrichtung darf der Geradheitsfehler ±1 μm pro 1 m nicht überschreiten; der diagonale Geradheitsfehler wird auf ±1,5 μm begrenzt. Am Beispiel einer hochpräzisen Lithografiemaschine wirkt sich die Geradheit der Basiskante direkt auf die Bewegungsgenauigkeit des Tisches aus, wenn sich der Tisch entlang der Führungsschiene der Basis bewegt. Entspricht die Geradheit nicht den Standards, wird das Lithografiemuster verzerrt und deformiert, was zu einer Verringerung der Chip-Produktionsausbeute führt.
Parallelität: Der Parallelitätsfehler der Ober- und Unterseite der Basis sollte innerhalb von ±1 μm liegen. Eine gute Parallelität gewährleistet die Stabilität des Gesamtschwerpunkts nach der Installation der Anlage und die gleichmäßige Krafteinwirkung auf alle Komponenten. Bei Anlagen zur Herstellung von Halbleiterwafern kippt der Wafer während der Verarbeitung, wenn Ober- und Unterseite der Basis nicht parallel sind. Dies beeinträchtigt die Prozessgleichmäßigkeit, beispielsweise beim Ätzen und Beschichten, und beeinträchtigt somit die Leistungskonsistenz des Chips.
Zweitens Materialeigenschaften
Härte: Die Härte des Granitgrundmaterials sollte mindestens die Shore-Härte HS70 erreichen. Die hohe Härte kann dem Verschleiß durch häufige Bewegung und Reibung der Komponenten während des Gerätebetriebs wirksam widerstehen und stellt sicher, dass die Grundplatte auch nach längerem Gebrauch ihre hochpräzise Größe behält. In der Chipverpackungsanlage greift der Roboterarm häufig den Chip und platziert ihn auf der Grundplatte. Die hohe Härte der Grundplatte verhindert Kratzer auf der Oberfläche und gewährleistet die Genauigkeit der Roboterarmbewegungen.
Dichte: Die Materialdichte sollte zwischen 2,6 und 3,1 g/cm³ liegen. Die entsprechende Dichte verleiht dem Sockel eine hohe Stabilität und sorgt für ausreichende Steifigkeit zur Unterstützung des Geräts. Installation und Transport des Geräts werden durch zu hohes Gewicht nicht erschwert. Bei großen Halbleiterprüfgeräten trägt eine stabile Sockeldichte dazu bei, die Vibrationsübertragung während des Betriebs zu reduzieren und die Erkennungsgenauigkeit zu verbessern.
Thermische Stabilität: Der lineare Ausdehnungskoeffizient liegt unter 5 × 10⁻⁶/℃. Halbleitergeräte reagieren sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen, und die thermische Stabilität der Basis steht in direktem Zusammenhang mit der Genauigkeit der Geräte. Während des Lithografieprozesses können Temperaturschwankungen zu einer Ausdehnung oder Kontraktion der Basis führen, was zu Abweichungen in der Größe des Belichtungsmusters führt. Die Granitbasis mit niedrigem linearen Ausdehnungskoeffizienten kann die Größenänderung bei Änderungen der Betriebstemperatur des Geräts (in der Regel 20–30 °C) in einem sehr kleinen Bereich kontrollieren, um die lithografische Genauigkeit zu gewährleisten.
Drittens, Oberflächenqualität
Rauheit: Die Oberflächenrauheit Ra der Basis überschreitet 0,05 μm nicht. Die ultraglatte Oberfläche reduziert die Aufnahme von Staub und Verunreinigungen und mindert die Auswirkungen auf die Sauberkeit der Halbleiterchip-Fertigungsumgebung. In der staubfreien Werkstatt der Chipherstellung können kleine Partikel zu Defekten wie Kurzschlüssen des Chips führen. Die glatte Oberfläche der Basis trägt dazu bei, eine saubere Werkstattumgebung zu gewährleisten und die Chipausbeute zu verbessern.
Mikroskopische Defekte: Die Oberfläche des Sockels darf keine sichtbaren Risse, Sandlöcher, Poren oder andere Defekte aufweisen. Mikroskopisch darf die Anzahl der Defekte mit einem Durchmesser von mehr als 1 μm pro Quadratzentimeter im Elektronenmikroskop maximal 3 betragen. Diese Defekte beeinträchtigen die strukturelle Festigkeit und Oberflächenebenheit des Sockels und damit die Stabilität und Genauigkeit des Geräts.
Viertens, Stabilität und Stoßfestigkeit
Dynamische Stabilität: In der simulierten Vibrationsumgebung, die durch den Betrieb von Halbleitergeräten erzeugt wird (Vibrationsfrequenzbereich 10–1000 Hz, Amplitude 0,01–0,1 mm), sollte die Vibrationsverschiebung wichtiger Befestigungspunkte auf der Basis innerhalb von ±0,05 μm liegen. Am Beispiel von Halbleiterprüfgeräten kann die Genauigkeit des Testsignals beeinträchtigt werden, wenn die Eigenvibration des Geräts und die Vibrationen der Umgebung während des Betriebs auf die Basis übertragen werden. Eine gute dynamische Stabilität gewährleistet zuverlässige Testergebnisse.
Erdbebensicherheit: Der Sockel muss eine hervorragende Erdbebensicherheit aufweisen und die Schwingungsenergie bei plötzlichen externen Vibrationen (z. B. durch Erdbebensimulation) schnell dämpfen können. Außerdem muss sichergestellt sein, dass sich die relative Position der wichtigsten Gerätekomponenten innerhalb einer Toleranz von ±0,1 μm ändert. In Halbleiterfabriken in erdbebengefährdeten Gebieten können erdbebensichere Sockel teure Halbleitergeräte wirksam schützen und das Risiko von Geräteschäden und Produktionsunterbrechungen durch Vibrationen reduzieren.
5. Chemische Stabilität
Korrosionsbeständigkeit: Die Granitbasis muss der Korrosion durch gängige chemische Stoffe im Halbleiterherstellungsprozess wie Flusssäure und Königswasser standhalten. Nach 24-stündigem Einweichen in einer Flusssäurelösung mit einem Massenanteil von 40 % darf der Qualitätsverlust der Oberfläche 0,01 % nicht überschreiten. Nach 12-stündigem Einweichen in Königswasser (Volumenverhältnis von Salzsäure zu Salpetersäure 3:1) sind keine sichtbaren Korrosionsspuren auf der Oberfläche zu sehen. Der Halbleiterherstellungsprozess umfasst verschiedene chemische Ätz- und Reinigungsprozesse. Die gute Korrosionsbeständigkeit der Basis gewährleistet, dass sie auch bei langfristigem Einsatz in der chemischen Umgebung nicht erodiert und die Genauigkeit und strukturelle Integrität erhalten bleibt.
Schadstofffrei: Das Basismaterial absorbiert in der Halbleiterfertigung gängige Schadstoffe wie organische Gase und Metallionen nur sehr gering. Bei einer Lagerung in einer Umgebung mit 10 ppm organischen Gasen (z. B. Benzol, Toluol) und 1 ppm Metallionen (z. B. Kupferionen, Eisenionen) über 72 Stunden ist die durch die Schadstoffadsorption an der Basisoberfläche verursachte Leistungsänderung vernachlässigbar. Dies verhindert, dass Verunreinigungen von der Basisoberfläche in den Chipfertigungsbereich gelangen und die Chipqualität beeinträchtigen.
Veröffentlichungszeit: 28. März 2025