I chiptillverkningens "superfabrik" bär varje wafer stor som en fingernagel exakta kretsar, och nyckeln till att avgöra om dessa kretsar kan formas exakt finns faktiskt gömd i en oansenlig sten – det är granit. Idag ska vi prata om granitens "hemliga vapen" – dess dämpningsförmåga – och hur den blir "skyddsängeln" för waferskanningsutrustning.
Vad är dämpning? Kan stenar också "absorbera vibrationer"?
Dämpning låter väldigt professionellt, men i själva verket är dess princip väldigt enkel. Tänk dig att du plötsligt stannar medan du springer. Om det inte finns någon dämpning kommer din kropp att rusa framåt på grund av tröghet. Och dämpning är som en osynlig hand som hjälper dig att "bromsa" snabbt. Granitens inre struktur består av sammanvävda mineralkristaller som kvarts och fältspat, och det finns många små sprickor och friktionspunkter mellan dessa kristaller. När externa vibrationer överförs till graniten börjar dessa sprickor och friktionspunkter att "arbeta" och omvandlar vibrationernas energi till värmeenergi och gradvis avleder den, vilket gör att vibrationerna snabbt stoppar. Detta är precis som att installera en "superstötdämpare" på enheten, vilket gör att den inte längre "skakar hand".
Waferskanning: Ett litet misstag kan leda till ett stort fel
Waferskanningsenheter är som precisionskameror som "tar bilder" av wafers, detekterar och ritar kretsmönster på nanoskala. Men under utrustningens drift kommer både motorns rotation och de mekaniska komponenternas rörelse att generera högfrekventa vibrationer. Om dessa vibrationer inte kontrolleras kommer skanningslinsen att "suddiga" som en instabil kamera, vilket resulterar i felaktiga detektionsdata och till och med att hela wafern skrapas.
När en vanlig metallbas utsätts för vibrationer, "slår den ofta hårt mot hårt", varvid vibrationerna reflekteras fram och tillbaka i metallen, vilket gör skakningarna allt kraftigare. Granit, med sin utmärkta dämpningsförmåga, kan absorbera mer än 80 % av vibrationsenergin. Ett verkligt fall från en viss halvledarfabrik visar att innan granitbasen byttes ut var kanterna på waferbilderna som tagits av skanningsutrustningen suddiga, med en avvikelse så hög som ±3 μm. Efter bytet till en granitbas förbättrades bildskärpan avsevärt, avvikelsen minskade till ±0,5 μm och utbytet ökade från 82 % till 96 %!
Resonanskris: Hur "avvärjer" granit faran?
Förutom vibrationerna från själva utrustningen kan även mindre vibrationer från den yttre miljön (som driften av maskiner bredvid eller fotsteg från arbetare som går) orsaka stora problem. När den yttre vibrationsfrekvensen överensstämmer med själva utrustningens frekvens kommer resonans att uppstå, precis som skakningsgelé, ju större amplituden desto mer skakar man. Granitens dämpningsegenskaper är som att sätta "ljudisolerade öronproppar" på utrustningen, vilket breddar utrustningens resonansfrekvensområde och gör det mindre sannolikt att den är synkroniserad med omvärlden. Data visar att efter användning av granitbasen har risken för utrustningsresonans minskat med 95 % och stabiliteten har förbättrats med tre gånger!
Upplysningen om "dämpning" i livet
Faktum är att dämpningsprincipen också är mycket vanlig i vardagen. Stötdämparna i en bil gör att vi kan köra smidigt på guppiga vägar, och hörlurarnas brusreducerande funktion kan blockera externt buller. Alla dessa uppnår stabilitet genom att "absorbera energi". Granit har tagit denna förmåga till sin spets och har blivit ett oumbärligt nyckelmaterial inom chiptillverkning.
Nästa gång du ser granit, ta den inte bara som en vanlig sten! I den sofistikerade världen av halvledartillverkning är det just dessa till synes vanliga material som, med sina unika "superkrafter", driver tekniken framåt kontinuerligt.
Publiceringstid: 17 juni 2025