सेमीकंडक्टर उपकरणों के लिए ग्रेनाइट बेस के तकनीकी आवश्यकताएँ।

1. आयामी सटीकता
समतलता: आधार की सतह की समतलता उच्च स्तर की होनी चाहिए, और किसी भी 100 मिमी × 100 मिमी क्षेत्र में समतलता त्रुटि ±0.5 μm से अधिक नहीं होनी चाहिए; संपूर्ण आधार तल के लिए, समतलता त्रुटि ±1 μm के भीतर नियंत्रित की जाती है। यह सुनिश्चित करता है कि सेमीकंडक्टर उपकरणों के प्रमुख घटक, जैसे कि लिथोग्राफी उपकरण का एक्सपोजर हेड और चिप डिटेक्शन उपकरण का प्रोब टेबल, उच्च परिशुद्धता वाले तल पर स्थिर रूप से स्थापित और संचालित किए जा सकें, उपकरण के ऑप्टिकल पथ और सर्किट कनेक्शन की सटीकता सुनिश्चित हो, और आधार के असमान तल के कारण घटकों के विस्थापन विचलन से बचा जा सके, जो सेमीकंडक्टर चिप निर्माण और पहचान सटीकता को प्रभावित करता है।
सीधापन: आधार के प्रत्येक किनारे का सीधापन अत्यंत महत्वपूर्ण है। लंबाई की दिशा में, सीधापन त्रुटि 1 मीटर प्रति ±1 माइक्रोमीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए; विकर्ण सीधापन त्रुटि ±1.5 माइक्रोमीटर के भीतर नियंत्रित की जाती है। उच्च परिशुद्धता लिथोग्राफी मशीन का उदाहरण लेते हुए, जब टेबल आधार की गाइड रेल के साथ चलती है, तो आधार के किनारे का सीधापन टेबल की गति की सटीकता को सीधे प्रभावित करता है। यदि सीधापन मानक के अनुरूप नहीं है, तो लिथोग्राफी पैटर्न विकृत और कुरूप हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप चिप निर्माण की उपज कम हो जाएगी।
समानांतरता: आधार की ऊपरी और निचली सतहों की समानांतरता त्रुटि ±1μm के भीतर नियंत्रित होनी चाहिए। अच्छी समानांतरता उपकरण की स्थापना के बाद समग्र गुरुत्वाकर्षण केंद्र की स्थिरता सुनिश्चित करती है, और प्रत्येक घटक पर लगने वाला बल एकसमान होता है। सेमीकंडक्टर वेफर निर्माण उपकरण में, यदि आधार की ऊपरी और निचली सतहें समानांतर नहीं हैं, तो प्रसंस्करण के दौरान वेफर झुक जाएगा, जिससे नक़्क़ाशी और कोटिंग जैसी प्रक्रियाओं की एकरूपता प्रभावित होगी, और इस प्रकार चिप के प्रदर्शन की स्थिरता पर असर पड़ेगा।
दूसरा, सामग्री की विशेषताएं
कठोरता: ग्रेनाइट आधार सामग्री की कठोरता शोर कठोरता HS70 या उससे अधिक होनी चाहिए। उच्च कठोरता उपकरण के संचालन के दौरान घटकों की लगातार गति और घर्षण से होने वाले घिसाव को प्रभावी ढंग से रोक सकती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि आधार लंबे समय तक उपयोग के बाद भी उच्च परिशुद्धता वाला आकार बनाए रखे। चिप पैकेजिंग उपकरण में, रोबोटिक भुजा बार-बार चिप को आधार पर उठाती और रखती है, और आधार की उच्च कठोरता यह सुनिश्चित करती है कि सतह पर खरोंच आसानी से न पड़ें और रोबोटिक भुजा की गति की सटीकता बनी रहे।
घनत्व: सामग्री का घनत्व 2.6-3.1 ग्राम/सेमी³ के बीच होना चाहिए। उपयुक्त घनत्व से आधार को अच्छी गुणवत्ता वाली स्थिरता मिलती है, जो उपकरण को सहारा देने के लिए पर्याप्त कठोरता सुनिश्चित करती है और अत्यधिक वजन के कारण उपकरण की स्थापना और परिवहन में कोई कठिनाई नहीं होती है। बड़े अर्धचालक निरीक्षण उपकरणों में, स्थिर आधार घनत्व उपकरण संचालन के दौरान कंपन संचरण को कम करने और जांच सटीकता में सुधार करने में मदद करता है।
ऊष्मीय स्थिरता: रैखिक विस्तार गुणांक 5×10⁻⁶/℃ से कम है। अर्धचालक उपकरण तापमान परिवर्तन के प्रति अत्यंत संवेदनशील होते हैं, और आधार की ऊष्मीय स्थिरता सीधे उपकरण की सटीकता से संबंधित होती है। लिथोग्राफी प्रक्रिया के दौरान, तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण आधार का विस्तार या संकुचन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक्सपोज़र पैटर्न के आकार में विचलन हो सकता है। कम रैखिक विस्तार गुणांक वाला ग्रेनाइट आधार, उपकरण के परिचालन तापमान (सामान्यतः 20-30 डिग्री सेल्सियस) में परिवर्तन होने पर आकार परिवर्तन को बहुत ही सीमित सीमा में नियंत्रित कर सकता है, जिससे लिथोग्राफी की सटीकता सुनिश्चित होती है।
तीसरा, सतह की गुणवत्ता
खुरदरापन: आधार की सतह का खुरदरापन (Ra) मान 0.05μm से अधिक नहीं है। यह अत्यंत चिकनी सतह धूल और अशुद्धियों के अवशोषण को कम करती है और सेमीकंडक्टर चिप निर्माण के वातावरण की स्वच्छता पर पड़ने वाले प्रभाव को कम करती है। चिप निर्माण की धूल-मुक्त कार्यशाला में, छोटे कण चिप में शॉर्ट सर्किट जैसे दोष उत्पन्न कर सकते हैं, और आधार की चिकनी सतह कार्यशाला के स्वच्छ वातावरण को बनाए रखने और चिप उत्पादन को बेहतर बनाने में सहायक होती है।
सूक्ष्म दोष: आधार की सतह पर किसी भी प्रकार की दृश्यमान दरारें, रेत के छेद, छिद्र या अन्य दोष नहीं होने चाहिए। सूक्ष्म स्तर पर, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी द्वारा प्रति वर्ग सेंटीमीटर 1 माइक्रोमीटर से अधिक व्यास वाले दोषों की संख्या 3 से अधिक नहीं होनी चाहिए। ये दोष आधार की संरचनात्मक मजबूती और सतह की समतलता को प्रभावित करेंगे, जिससे उपकरण की स्थिरता और सटीकता पर भी असर पड़ेगा।
चौथा, स्थिरता और झटके सहने की क्षमता
गतिशील स्थिरता: अर्धचालक उपकरण के संचालन से उत्पन्न कृत्रिम कंपन वातावरण (कंपन आवृत्ति सीमा 10-1000Hz, आयाम 0.01-0.1mm) में, आधार पर प्रमुख माउंटिंग बिंदुओं का कंपन विस्थापन ±0.05μm के भीतर नियंत्रित होना चाहिए। अर्धचालक परीक्षण उपकरण को उदाहरण के रूप में लेते हुए, यदि संचालन के दौरान उपकरण का अपना कंपन और आसपास के वातावरण का कंपन आधार तक संचारित होता है, तो परीक्षण संकेत की सटीकता प्रभावित हो सकती है। अच्छी गतिशील स्थिरता विश्वसनीय परीक्षण परिणाम सुनिश्चित करती है।
भूकंपरोधी क्षमता: आधार में उत्कृष्ट भूकंपरोधी क्षमता होनी चाहिए और अचानक बाहरी कंपन (जैसे भूकंपीय तरंग अनुकरण कंपन) होने पर कंपन ऊर्जा को तेजी से कम करने में सक्षम होना चाहिए। इससे उपकरण के प्रमुख घटकों की सापेक्ष स्थिति में ±0.1μm के भीतर परिवर्तन सुनिश्चित होता है। भूकंप-संभावित क्षेत्रों में स्थित सेमीकंडक्टर कारखानों में, भूकंपरोधी आधार महंगे सेमीकंडक्टर उपकरणों की प्रभावी रूप से सुरक्षा कर सकते हैं, जिससे कंपन के कारण उपकरण क्षति और उत्पादन में व्यवधान का जोखिम कम हो जाता है।
5. रासायनिक स्थिरता
संक्षारण प्रतिरोध: ग्रेनाइट आधार को अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया में प्रयुक्त सामान्य रासायनिक अभिकर्मकों, जैसे हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल, एक्वा रेजिया आदि के संक्षारण का सामना करने में सक्षम होना चाहिए। 40% द्रव्यमान अंश वाले हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल के विलयन में 24 घंटे तक भिगोने के बाद, सतह की गुणवत्ता में गिरावट की दर 0.01% से अधिक नहीं होनी चाहिए; एक्वा रेजिया (हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और नाइट्रिक अम्ल का आयतन अनुपात 3:1) में 12 घंटे तक भिगोने पर, सतह पर संक्षारण के कोई स्पष्ट निशान नहीं दिखाई देते हैं। अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया में विभिन्न प्रकार की रासायनिक नक़्क़ाशी और सफाई प्रक्रियाएं शामिल होती हैं, और आधार का अच्छा संक्षारण प्रतिरोध यह सुनिश्चित करता है कि रासायनिक वातावरण में दीर्घकालिक उपयोग के दौरान यह नष्ट न हो, और इसकी सटीकता और संरचनात्मक अखंडता बनी रहे।
प्रदूषण-रोधी: आधार सामग्री में अर्धचालक निर्माण वातावरण में पाए जाने वाले सामान्य प्रदूषकों, जैसे कार्बनिक गैसें, धातु आयन आदि का अवशोषण अत्यंत कम होता है। जब इसे 10 पीपीएम कार्बनिक गैसों (जैसे बेंजीन, टोल्यून) और 1 पीपीएम धातु आयनों (जैसे तांबा आयन, लोहा आयन) वाले वातावरण में 72 घंटे के लिए रखा जाता है, तो आधार सतह पर प्रदूषकों के अवशोषण के कारण होने वाला प्रदर्शन परिवर्तन नगण्य होता है। यह प्रदूषकों को आधार सतह से चिप निर्माण क्षेत्र तक जाने और चिप की गुणवत्ता को प्रभावित करने से रोकता है।