La fabricación de semiconductores es un juego de precisión a nanoescala, y el granito es el único material estructural rentable que cumple simultáneamente los requisitos de ultraestabilidad, ultraplaneidad, resistencia a las vibraciones, baja expansión térmica y estabilidad dimensional a largo plazo.
I. Requisitos de precisión de los semiconductores: Nivel nanométrico; una diferencia de desguace de 1ns
Litografía de semiconductores, grabado, inspección, unión, estaciones de sondeo...
La precisión requerida es:
±0,1μm a decenas de nanómetros
Mientras que las estructuras ordinarias:
El hierro fundido se arrastra, se oxida y se dilata con el calor
El aluminio tiene poca rigidez y se dilata con el calor
El acero es demasiado pesado, magnético y propenso a la resonancia.
El mármol artificial tiene una estructura suelta y poca estabilidad
Sólo el granito negro de alta calidad puede mantener esta línea.
II. 6 ventajas “insustituibles” del granito
- Coeficiente de dilatación térmica extremadamente bajo y uniforme (más crítico)
Granito: ≈4,5×10-⁶ /℃
Alumnum: ≈23×10-⁶ /℃
Hierro fundido: ≈10～12×10-⁶ /℃
Una fluctuación de temperatura de 1℃ hace que el aluminio se de5 veces más que el granito.
Incluso una fluctuación de temperatura de 0,5℃ en el interior de un equipo semiconductor.
hace que las estructuras de aluminio/hierro se desvíen varias micras, desguazando directamente la viruta.
El granito apenas “varía” con la temperatura. - Amortiguación extremadamente alta, naturalmente resistente a las vibraciones (las virutas son las que más temen a las vibraciones)
En el interior de equipos semiconductores:
Motores de alta velocidad
Plataformas aéreas
Bombas de vacío
Vibraciones externas de la fábrica
La amortiguación interna del granito es 5～10 veces superior a la del hierro fundido,
haciendo que las vibraciones se atenúen rápidamente sin resonmplificación.
La vibración >10nm afecta a la alineación de la litografía y a la formación de imágenes.
El granito es una “base antivibraciones” natural. - Estabilidad a largo plazo: sin deformaciones durante décadas
El granito es una roca natural, envejecida de forma natural durante cientos de millones de años,
sin tensión interna, sin fluencia y sin relajación.
El hierro fundido y las aleaciones de aluminio sufren una ligera deformación al cabo de unos años,
mientras que el granito:
Deriva de precisión < 0,5μm a lo largo de 10 años
Para los equipos semiconductores, es una “referencia permanente”. - Gran rigidez, peso propio suficiente y resistencia a la deformación
Los equipos semiconductores suelen tener piezas móviles que pesan varias toneladas,
que requiere una base que no se doble, tuerza o
El granito tiene una gran densidad y rigidez,
por lo que incluso las grandes plataformas con grandes luces tienen una deflexión mínima. - No magnético, no conductor e inoxidable
Los equipos de inspección Litd disponen de sistemas ópticos de alta precisión,
interferómetros láser y sensores de capacitancia,
así como fuertes campos eléctricos y magnéticos.
El hierro fundido y el acero son magnan interfieren con los sensores de precisión.
Granito: totalmente antimagnético, aislante, inoxidable y resistente a ácidos y álcalis. - Puede mecanizarse hasta la planitud extrema y mantenerla
El granito de calidad superior puede molerse a:
Planitud 0,2μm/m² o superior
Rugosidad de la superficie 0,02μm
Una vez alcanzada esta precisión,
casi no requiere recalibración durante décadas.
III. ¿En qué parte del equipo semiconductor debe utilizarse el granito?
Casi todas las estaciones de trabajo de precisión dependen
Base de máquina litográfica y base de mesa de trabajo
Alineación a nivel nanométrico; un ligero error desecha toda la oblea.
Bases de estación de sondeo y estación de prueba
Las puntas de las agujas golpean el chip; la vibración daña directamente la oblea
Bases para cortadoras de dados, máquinas de adelgazamiento y máquinas de pegado
Movimiento de alta velocidad Posicionamiento de precisión
La imagen platsual de los equipos de inspección óptica AOI debe ser absolutamente estable
Soportes de precisión en el interior de equipos de grabado y deposición de películas finas
Los entornos de las cámaras son duros; requieren estabilidad frente a la corrosión
Se puede decir:
Sin las bases de ganita, los equipos semiconductores de proceso avanzado sencillamente no pueden fabricarse.
IV. ¿Por qué no utilizar materiales más avanzados?
¿Como la cerámica, el invar o la fibra de carbono?
Cerámica: quebradiza, cara, propensa a agrietarse en tamaños grandes
Invar: Extremadamente caro, pesado, difícil de mecanizar
Fibra de carbono: Características complejas de deriva térmica, mala amortiguación
Mármol artificial: Mucho menos estable que el granito natural
Teniendo en cuenta el coste, el rendimiento y el tamaño de forma global, el granito es la única solución óptima.
V. Resumen de una frase
Los equipos semiconductores requieren
estabilidad nanométrica, planitud nanométrica y resistencia nanométrica a las vibraciones
El granito es precisamente el material naturalmente perfecto que es
baja dilatación térmica, alta amortiguación, alta rigidez, libre de tensiones, no magnético y resistente a la corrosión.
