Nel processo di evoluzione dell'industria dei semiconduttori verso processi di produzione su scala nanometrica, il taglio dei wafer, in quanto elemento chiave nella produzione di chip, impone requisiti estremamente rigorosi in termini di stabilità delle apparecchiature. La base in granito, con la sua eccezionale resistenza alle vibrazioni e stabilità termica, è diventata un componente fondamentale delle apparecchiature di taglio dei wafer, offrendo una garanzia affidabile per una lavorazione dei wafer ad alta precisione ed efficienza.
Elevate caratteristiche di smorzamento e antivibrazione: salvaguardia della precisione di taglio a livello nano
Quando l'attrezzatura per il taglio dei wafer è in funzione, la rotazione ad alta velocità del mandrino, le vibrazioni ad alta frequenza dell'utensile da taglio e le vibrazioni ambientali generate dall'attrezzatura circostante avranno un impatto significativo sulla precisione di taglio. Le prestazioni di smorzamento delle tradizionali basi metalliche sono limitate, rendendo difficile attenuare rapidamente le vibrazioni, il che porta a un jitter a livello di micron degli utensili da taglio e causa diretta di difetti come bordi scheggiati e crepe sui wafer. Le elevate caratteristiche di smorzamento della base in granito hanno risolto radicalmente questo problema.
I cristalli minerali interni del granito sono strettamente intrecciati, formando una struttura naturale di dissipazione dell'energia. Quando la vibrazione viene trasmessa alla base, la sua microstruttura interna può convertire rapidamente l'energia di vibrazione in energia termica, ottenendo un'efficiente attenuazione delle vibrazioni. Dati sperimentali mostrano che, a parità di ambiente vibrazionale, la base in granito può attenuare l'ampiezza della vibrazione di oltre il 90% in 0,5 secondi, mentre la base in metallo richiede dai 3 ai 5 secondi. Queste eccezionali prestazioni di smorzamento garantiscono la stabilità dell'utensile da taglio durante il processo di taglio su scala nanometrica, garantendo un bordo liscio del taglio del wafer e riducendo efficacemente la velocità di scheggiatura. Ad esempio, nel processo di taglio dei wafer da 5 nm, le apparecchiature con base in granito possono controllare la dimensione della scheggiatura entro 10 μm, che è oltre il 40% superiore a quella delle apparecchiature con base in metallo.
Coefficiente di dilatazione termica ultra basso: resistente all'influenza delle fluttuazioni di temperatura
Durante il processo di taglio dei wafer, il calore generato dall'attrito degli utensili da taglio, la dissipazione del calore dovuta al funzionamento prolungato dell'attrezzatura e le variazioni di temperatura dell'ambiente di lavoro possono causare deformazioni termiche dei componenti dell'attrezzatura. Il coefficiente di dilatazione termica dei materiali metallici è relativamente elevato (circa 12×10⁻⁶/℃). Quando la temperatura oscilla di 5℃, una base metallica lunga 1 metro può subire una deformazione di 60 μm, causando uno spostamento della posizione di taglio e compromettendone seriamente la precisione.
Il coefficiente di dilatazione termica della base in granito è pari a solo (4-8) ×10⁻⁶/℃, ovvero meno di un terzo di quello dei materiali metallici. A parità di variazione di temperatura, la variazione dimensionale può essere pressoché ignorata. I dati misurati di una specifica azienda produttrice di semiconduttori mostrano che durante un'operazione di taglio continuo ad alta intensità di wafer di 8 ore, con una variazione di temperatura ambiente di 10℃, l'offset della posizione di taglio dell'attrezzatura con base in granito è inferiore a 20 μm, mentre quello dell'attrezzatura con base in metallo supera i 60 μm. Questa stabilità termica garantisce che la posizione relativa tra l'utensile di taglio e il wafer rimanga sempre precisa. Anche in caso di funzionamento continuo a lungo termine o di drastiche variazioni di temperatura ambiente, è possibile mantenere la costanza della precisione di taglio.
Rigidità e resistenza all'usura: garantiscono il funzionamento stabile a lungo termine dell'attrezzatura
Oltre ai vantaggi di resistenza alle vibrazioni e stabilità termica, l'elevata rigidità e resistenza all'usura della base in granito aumentano ulteriormente l'affidabilità dell'attrezzatura per il taglio dei wafer. Il granito ha una durezza compresa tra 6 e 7 sulla scala di Mohs e una resistenza alla compressione superiore a 120 MPa. Può sopportare l'enorme pressione e la forza d'impatto durante il processo di taglio e non è soggetto a deformazione. Allo stesso tempo, la sua struttura densa gli conferisce un'eccellente resistenza all'usura. Anche durante le operazioni di taglio frequenti, la superficie della base non è soggetta a usura, garantendo all'attrezzatura un funzionamento ad alta precisione per lungo tempo.
Nelle applicazioni pratiche, molte aziende produttrici di wafer hanno migliorato significativamente la resa del prodotto e l'efficienza produttiva adottando attrezzature di taglio con base in granito. I dati di una fonderia leader a livello mondiale mostrano che, dopo l'introduzione di attrezzature con base in granito, la resa del taglio dei wafer è aumentata dall'88% a oltre il 95%, mentre il ciclo di manutenzione delle attrezzature è stato triplicato, riducendo efficacemente i costi di produzione e migliorando la competitività sul mercato.
In conclusione, la base in granito, con la sua eccellente resistenza alle vibrazioni, stabilità termica, elevata rigidità e resistenza all'usura, offre garanzie prestazionali complete per le apparecchiature di taglio dei wafer. Con l'avanzare della tecnologia dei semiconduttori verso una maggiore precisione, le basi in granito svolgeranno un ruolo sempre più significativo nel campo della produzione di wafer, promuovendo il continuo sviluppo innovativo dell'industria dei semiconduttori.
Data di pubblicazione: 20-05-2025