W dziedzinie testowania półprzewodników wybór materiału platformy testowej odgrywa decydującą rolę w dokładności testowania i stabilności sprzętu. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami żeliwnymi granit staje się idealnym wyborem dla platform testowych półprzewodników ze względu na jego wyjątkową wydajność.
Wyjątkowa odporność na korozję gwarantuje długotrwałą, stabilną pracę
Podczas procesu testowania półprzewodników często stosuje się różne odczynniki chemiczne, takie jak roztwór wodorotlenku potasu (KOH) stosowany do wywoływania fotorezystu oraz silnie żrące substancje, takie jak kwas fluorowodorowy (HF) i kwas azotowy (HNO₃) w procesie trawienia. Żeliwo składa się głównie z pierwiastków żelaza. W takim środowisku chemicznym reakcje utleniania-redukcji są bardzo prawdopodobne. Atomy żelaza tracą elektrony i ulegają reakcjom przemieszczenia z substancjami kwaśnymi w roztworze, powodując szybką korozję powierzchni, tworząc rdzę i wgłębienia oraz uszkadzając płaskość i dokładność wymiarową platformy.
Natomiast skład mineralny granitu zapewnia mu niezwykłą odporność na korozję. Jego główny składnik, kwarc (SiO₂), ma niezwykle stabilne właściwości chemiczne i prawie nie reaguje ze zwykłymi kwasami i zasadami. Minerały takie jak skaleń są również obojętne w ogólnych środowiskach chemicznych. Duża liczba eksperymentów wykazała, że w tym samym symulowanym środowisku chemicznym wykrywania półprzewodników, odporność granitu na korozję chemiczną jest ponad 15 razy wyższa niż żeliwa. Oznacza to, że stosowanie platform granitowych może znacznie zmniejszyć częstotliwość i koszt konserwacji sprzętu spowodowanej korozją, wydłużyć żywotność sprzętu i zapewnić długoterminową stabilność dokładności wykrywania.
Bardzo wysoka stabilność, spełniająca wymagania dokładności wykrywania na poziomie nanometrów
Testowanie półprzewodników ma niezwykle wysokie wymagania dotyczące stabilności platformy i wymaga precyzyjnego pomiaru charakterystyki układu scalonego w skali nano. Współczynnik rozszerzalności cieplnej żeliwa jest stosunkowo wysoki, około 10-12 ×10⁻⁶/℃. Ciepło generowane przez działanie sprzętu detekcyjnego lub wahania temperatury otoczenia spowodują znaczną rozszerzalność cieplną i kurczenie się platformy żeliwnej, co spowoduje odchylenie położenia sondy detekcyjnej od układu scalonego i wpłynie na dokładność pomiaru.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej granitu wynosi zaledwie 0,6-5×10⁻⁶/℃, co stanowi ułamek lub nawet mniej niż współczynnik żeliwa. Jego struktura jest gęsta. Naprężenia wewnętrzne zostały zasadniczo wyeliminowane poprzez długotrwałe naturalne starzenie i są minimalnie dotknięte zmianami temperatury. Ponadto granit ma dużą sztywność, z twardością 2 do 3 razy wyższą niż żeliwo (odpowiednik HRC > 51), co może skutecznie opierać się zewnętrznym uderzeniom i wibracjom oraz utrzymywać płaskość i prostoliniowość platformy. Na przykład w przypadku wykrywania obwodów chipowych o wysokiej precyzji platforma granitowa może kontrolować błąd płaskości w zakresie ±0,5μm/m, zapewniając, że sprzęt wykrywający nadal może osiągnąć precyzję wykrywania w skali nano w złożonych środowiskach.
Wyjątkowe właściwości antymagnetyczne, tworzące czyste środowisko detekcji
Komponenty elektroniczne i czujniki w sprzęcie do testowania półprzewodników są niezwykle wrażliwe na zakłócenia elektromagnetyczne. Żeliwo ma pewien stopień magnetyzmu. W środowisku elektromagnetycznym generuje indukowane pole magnetyczne, które będzie zakłócać sygnały elektromagnetyczne sprzętu wykrywającego, powodując zniekształcenie sygnału i nieprawidłowe dane wykrywania.
Z drugiej strony granit jest materiałem antymagnetycznym i jest słabo spolaryzowany przez zewnętrzne pola magnetyczne. Elektrony wewnętrzne występują parami w wiązaniach chemicznych, a struktura jest stabilna i nie podlega wpływom zewnętrznych sił elektromagnetycznych. W silnym polu magnetycznym o natężeniu 10 mT natężenie pola magnetycznego indukowanego na powierzchni granitu jest mniejsze niż 0,001 mT, podczas gdy na powierzchni żeliwa jest tak wysokie, jak ponad 8 mT. Ta cecha umożliwia platformie granitowej tworzenie czystego środowiska elektromagnetycznego dla sprzętu wykrywającego, co jest szczególnie przydatne w scenariuszach o ścisłych wymaganiach dotyczących szumu elektromagnetycznego, takich jak wykrywanie układów scalonych kwantowych i wykrywanie obwodów analogowych o wysokiej precyzji, skutecznie zwiększając niezawodność i spójność wyników wykrywania.
W konstrukcji platform testowych półprzewodników granit kompleksowo przewyższył materiały żeliwne ze względu na swoje znaczące zalety, takie jak odporność na korozję, stabilność i antymagnetyzm. W miarę jak technologia półprzewodników postępuje w kierunku wyższej precyzji, granit będzie odgrywał coraz ważniejszą rolę w zapewnianiu wydajności sprzętu testowego i promowaniu postępu przemysłu półprzewodnikowego.
Czas publikacji: 15-05-2025