Dans le domaine du contrôle des plaquettes de semi-conducteurs, la pureté de l'environnement des salles blanches influe directement sur le rendement de production. Avec l'amélioration constante de la précision des procédés de fabrication des puces, les exigences relatives aux plateformes porteuses des équipements de détection deviennent de plus en plus strictes. Les plateformes en granit, grâce à leurs caractéristiques d'absence de libération d'ions métalliques et de faible pollution particulaire, ont supplanté les matériaux traditionnels en acier inoxydable et sont devenues la solution privilégiée pour les équipements d'inspection des plaquettes.
Le granite est une roche ignée naturelle principalement composée de minéraux non métalliques tels que le quartz, le feldspath et le mica. Cette caractéristique lui confère l'avantage de ne libérer aucun ion métallique. En revanche, l'acier inoxydable, alliage de métaux comme le fer, le chrome et le nickel, est sujet à la corrosion électrochimique en surface. Cette corrosion est due à l'érosion par la vapeur d'eau et les gaz acides ou alcalins présents en salle blanche, ce qui entraîne la précipitation d'ions métalliques tels que Fe²⁺ et Cr³⁺. Une fois fixés à la surface de la plaquette, ces ions modifient les propriétés électriques du matériau semi-conducteur lors des étapes ultérieures comme la photolithographie et la gravure, provoquent une dérive de la tension de seuil du transistor, voire des courts-circuits. Les données de tests réalisés par un organisme professionnel montrent qu'après une exposition continue de la plateforme en granit à un environnement simulant la température et l'humidité d'une salle blanche (23 ± 0,5 °C, 45 % ± 5 % HR) pendant 1 000 heures, la libération d'ions métalliques était inférieure au seuil de détection (< 0,1 ppb). Le taux de défauts des plaquettes, dû à la contamination par des ions métalliques, peut atteindre 15 à 20 % lors de l'utilisation de plateformes en acier inoxydable.
En matière de contrôle de la contamination particulaire, les plateformes en granit offrent des performances exceptionnelles. Les salles blanches imposent des exigences extrêmement strictes quant à la concentration de particules en suspension dans l'air. Par exemple, dans les salles blanches de classe ISO 1, le nombre de particules de 0,1 µm autorisées par mètre cube ne dépasse pas 10. Même après polissage, une plateforme en acier inoxydable peut présenter des débris métalliques ou un décollement de la couche d'oxyde sous l'effet de forces externes telles que les vibrations des équipements et les manipulations du personnel. Ces phénomènes peuvent perturber le trajet optique de détection ou rayer la surface de la plaquette. Grâce à leur structure minérale dense (densité ≥ 2,7 g/cm³) et à leur dureté élevée (6-7 sur l'échelle de Mohs), les plateformes en granit résistent à l'usure et à la casse, même en cas d'utilisation prolongée. Les mesures effectuées montrent qu'elles permettent de réduire la concentration de particules en suspension dans l'air de la zone de détection de plus de 40 % par rapport aux plateformes en acier inoxydable, garantissant ainsi le respect des normes de propreté des salles blanches.
Outre ses propriétés de propreté, les performances globales des plateformes en granit surpassent largement celles de l'acier inoxydable. En termes de stabilité thermique, son coefficient de dilatation thermique n'est que de (4-8) × 10⁻⁶/°C, soit moins de la moitié de celui de l'acier inoxydable (environ 17 × 10⁻⁶/°C), ce qui permet de mieux préserver la précision de positionnement de l'équipement de détection malgré les fluctuations de température en salle blanche. Son fort amortissement (taux d'amortissement > 0,05) atténue rapidement les vibrations de l'équipement et empêche les vibrations de la sonde de détection. Sa résistance naturelle à la corrosion lui permet de rester stable même exposée aux solvants de photorésine, aux gaz de gravure et à d'autres produits chimiques, sans nécessiter de revêtement protecteur supplémentaire.
Actuellement, les plateformes en granit sont largement utilisées dans les usines de fabrication de semi-conducteurs de pointe. Les données montrent qu'après leur adoption, le taux d'erreur de détection des particules en surface des plaquettes a diminué de 60 %, la durée du cycle d'étalonnage des équipements a triplé et le coût global de production a baissé de 25 %. Face à l'évolution de l'industrie des semi-conducteurs vers une précision accrue, les plateformes en granit, grâce à leurs atouts majeurs tels que l'absence de libération d'ions métalliques et la faible pollution particulaire, continueront d'assurer un contrôle fiable et stable des plaquettes, contribuant ainsi de manière significative au progrès du secteur.
Date de publication : 20 mai 2025