I halvledarindustrins övergång mot nanoskalig tillverkning har waferskärning, som en viktig länk i chiptillverkning, extremt strikta krav på utrustningens stabilitet. Granitbasen, med sin enastående vibrationstålighet och termiska stabilitet, har blivit en kärnkomponent i waferskärningsutrustning, vilket ger en pålitlig garanti för att uppnå hög precision och högeffektiv waferbearbetning.
Hög dämpnings- och antivibrationsegenskaper: Säkerställer skärnoggrannhet på nanonivå
När skivskärutrustningen är i drift kommer spindelns höghastighetsrotation, skärverktygets högfrekventa vibrationer och miljövibrationer som genereras av omgivande utrustning att ha en betydande inverkan på skärnoggrannheten. Dämpningsprestanda hos traditionella metallbaser är begränsad, vilket gör det svårt att snabbt dämpa vibrationer, vilket leder till mikronnivåjitter hos skärverktyg och direkt orsakar defekter som flisade kanter och sprickor på skivorna. Granitbasens höga dämpningsegenskaper har i grunden löst detta problem.
Granitens inre mineralkristaller är tätt sammanvävda och bildar en naturlig energiavledningsstruktur. När vibrationen överförs till basen kan dess inre mikrostruktur snabbt omvandla vibrationsenergin till termisk energi, vilket uppnår effektiv vibrationsdämpning. Experimentella data visar att granitbasen under samma vibrationsmiljö kan dämpa vibrationsamplituden med mer än 90 % inom 0,5 sekunder, medan metallbasen kräver 3 till 5 sekunder. Denna enastående dämpningsprestanda säkerställer att skärverktyget förblir stabilt under nanoskalig skärning, vilket garanterar en jämn kant på skivans skärning och effektivt minskar flisningshastigheten. Till exempel, i 5nm skivskärningsprocessen kan utrustning med granitbas kontrollera flisningsstorleken inom 10 μm, vilket är över 40 % högre än för utrustning med metallbas.
Ultralåg värmeutvidgningskoefficient: Motståndskraftig mot temperaturfluktuationer
Under skivskärningsprocessen kan värme som genereras av friktionen från skärverktygen, värmeavledning från utrustningens långvariga drift och förändringar i verkstadsmiljöns temperatur orsaka termisk deformation av utrustningens komponenter. Värmeutvidgningskoefficienten för metalliska material är relativt hög (ungefär 12×10⁻⁶/℃). När temperaturen fluktuerar med 5℃ kan en 1 meter lång metallbas genomgå en deformation på 60 μm, vilket gör att skärpositionen förändras och skärnoggrannheten allvarligt påverkas.
Granitbasens värmeutvidgningskoefficient är endast (4-8) × 10⁻⁶/℃, vilket är mindre än en tredjedel av den för metallmaterial. Vid samma temperaturförändring kan dess dimensionsförändring nästan ignoreras. Mätdata från ett visst halvledartillverkningsföretag visar att under en 8 timmars kontinuerlig högintensiv waferskärningsoperation, när omgivningstemperaturen fluktuerar med 10℃, är skärpositionsförskjutningen för utrustningen med granitbas mindre än 20 μm, medan den för utrustningen med metallbas överstiger 60 μm. Denna stabila termiska prestanda säkerställer att den relativa positionen mellan skärverktyget och wafern förblir exakt hela tiden. Även under långvarig kontinuerlig drift eller drastiska förändringar i omgivningstemperaturen kan skärnoggrannheten bibehållas.
Styvhet och slitstyrka: Säkerställ långsiktig stabil drift av utrustningen
Förutom fördelarna med vibrationstålighet och termisk stabilitet, ökar granitbasens höga styvhet och slitstyrka ytterligare tillförlitligheten hos skivskärutrustningen. Granit har en hårdhet på 6 till 7 på Mohs-skalan och en tryckhållfasthet som överstiger 120 MPa. Den tål enormt tryck och slagkraft under skärprocessen och är inte benägen att deformeras. Samtidigt ger dess täta struktur den utmärkt slitstyrka. Även vid frekventa skäroperationer är basens yta inte benägen att slitas, vilket säkerställer att utrustningen bibehåller hög precisionsdrift under lång tid.
I praktiska tillämpningar har många wafertillverkningsföretag avsevärt förbättrat produktutbytet och produktionseffektiviteten genom att använda skärutrustning med granitbas. Data från ett globalt ledande gjuteri visar att efter införandet av granitbaserad utrustning har waferskärningsutbytet ökat från 88 % till över 95 %, och utrustningens underhållscykel har förlängts med tre gånger, vilket effektivt minskar produktionskostnaderna och ökar marknadens konkurrenskraft.
Sammanfattningsvis ger granitbasen, med sin utmärkta vibrationstålighet, termiska stabilitet, höga styvhet och slitstyrka, omfattande prestandagarantier för waferskärningsutrustning. I takt med att halvledartekniken utvecklas mot högre precision kommer granitbaser att spela en allt viktigare roll inom wafertillverkning och främja den kontinuerliga innovativa utvecklingen av halvledarindustrin.
Publiceringstid: 20 maj 2025