Dans le domaine de l'inspection des plaquettes de semi-conducteurs, la pureté de l'environnement de la salle blanche est directement liée au rendement du produit. 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, caractérisées par une absence totale de libération d'ions métalliques et une faible pollution particulaire, ont surpassé les matériaux traditionnels en acier inoxydable et sont devenues la solution privilégiée pour l'inspection des plaquettes.
Le granit 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 tels que le fer, le chrome et le nickel, est sujet à la corrosion électrochimique de sa surface, due à l'érosion par la vapeur d'eau et les gaz acides ou alcalins en salle blanche. Cette corrosion entraîne la précipitation d'ions métalliques tels que Fe²⁺ et Cr³⁺. Une fois fixés à la surface de la plaquette, ces minuscules ions modifient les propriétés électriques du matériau semi-conducteur lors des processus ultérieurs tels que la photolithographie et la gravure, provoquent une dérive de la tension de seuil du transistor et peuvent même provoquer des courts-circuits. Les données d'essais d'institutions professionnelles montrent qu'après une exposition continue de la plateforme en granit à une température et une humidité simulées en salle blanche (23 ± 0,5 °C, 45 % ± 5 % HR) pendant 1 000 heures, la libération d'ions métalliques était inférieure à la limite de détection (< 0,1 ppb). Le taux de défauts des plaquettes causés par la contamination par les ions métalliques lors de l'utilisation de plateformes en acier inoxydable peut atteindre 15 à 20 %.
En termes de contrôle de la contamination particulaire, les plateformes en granit offrent également d'excellentes performances. Les salles blanches ont des exigences extrêmement élevées en matière de 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 autorisé par mètre cube ne dépasse pas 10. Même après polissage, la plateforme en acier inoxydable peut produire des débris métalliques ou des écailles d'oxyde sous l'effet de forces externes telles que les vibrations de l'équipement et les interventions du personnel, ce qui peut interférer avec le chemin optique de détection ou rayer la surface de la plaquette. Les plateformes en granit, grâce à leur structure minérale dense (densité ≥ 2,7 g/cm³) et à leur dureté élevée (6-7 sur l'échelle de Mohs), sont peu sujettes à l'usure ou à la casse en utilisation prolongée. Des mesures montrent qu'elles peuvent 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, respectant ainsi efficacement les normes de qualité des salles blanches.
Outre ses caractéristiques de propreté, les plateformes en granit offrent des performances globales bien supérieures à celles de l'acier inoxydable. En termes de stabilité thermique, son coefficient de dilatation thermique est de seulement (4-8) × 10⁻⁶/℃, soit moins de la moitié de celui de l'acier inoxydable (environ 17 × 10⁻⁶/℃), ce qui permet de mieux maintenir la précision de positionnement de l'équipement de détection lorsque la température de la salle blanche fluctue. Son amortissement élevé (taux d'amortissement > 0,05) atténue rapidement les vibrations de l'équipement et prévient les vibrations de la sonde de détection. Sa résistance naturelle à la corrosion lui permet de rester stable même exposé aux solvants photosensibles, aux gaz de gravure et à d'autres produits chimiques, sans nécessiter de revêtement de protection supplémentaire.
Actuellement, les plateformes en granit sont largement utilisées dans les usines de fabrication de plaquettes de pointe. Les données montrent qu'après l'adoption de la plateforme en granit, le taux d'erreur de détection des particules à la surface des plaquettes a diminué de 60 %, le cycle d'étalonnage des équipements a été multiplié par trois et le coût global de production a diminué de 25 %. À mesure que l'industrie des semi-conducteurs évolue 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'offrir un support stable et fiable pour l'inspection des plaquettes, devenant ainsi un moteur important du progrès industriel.
Date de publication : 20 mai 2025