1. Précision dimensionnelle
Planéité : la planéité de la surface du socle doit être extrêmement rigoureuse, avec une erreur maximale de ±0,5 µm sur toute surface de 100 mm × 100 mm. Sur l'ensemble du plan du socle, l'erreur de planéité est inférieure à ±1 µm. Ceci garantit la stabilité et le fonctionnement des composants clés des équipements semi-conducteurs, tels que la tête d'exposition du lithographe et la table de palpage du détecteur de puces, sur un plan de haute précision. L'exactitude du trajet optique et des connexions est ainsi assurée, et les déplacements des composants dus aux irrégularités du plan du socle sont évités, ce qui nuit à la précision de la fabrication et du contrôle des puces semi-conductrices.
Rectitude : La rectitude de chaque bord du socle est essentielle. Dans le sens de la longueur, l'erreur de rectitude ne doit pas dépasser ±1 µm par mètre. L'erreur de rectitude en diagonale est limitée à ±1,5 µm. Prenons l'exemple d'une machine de lithographie de haute précision : lorsque la table se déplace le long du rail de guidage du socle, la rectitude du bord de ce dernier influe directement sur la précision de sa trajectoire. Un défaut de rectitude entraîne des distorsions et des déformations du motif lithographié, ce qui réduit le rendement de fabrication des puces.
Parallélisme : L’erreur de parallélisme entre les surfaces supérieure et inférieure du socle doit être inférieure à ±1 µm. Un bon parallélisme garantit la stabilité du centre de gravité de l’ensemble après l’installation de l’équipement et assure une répartition uniforme des forces sur chaque composant. Dans les équipements de fabrication de plaquettes de semi-conducteurs, un défaut de parallélisme entre les surfaces supérieure et inférieure du socle entraîne une inclinaison de la plaquette pendant le traitement, ce qui affecte l’uniformité des procédés tels que la gravure et le revêtement, et par conséquent la régularité des performances de la puce.
Deuxièmement, les caractéristiques des matériaux
Dureté : La dureté du matériau de base en granit doit atteindre ou dépasser la dureté Shore HS70. Cette dureté élevée permet de résister efficacement à l'usure due aux mouvements et frottements fréquents des composants lors du fonctionnement de l'équipement, garantissant ainsi le maintien d'une grande précision dimensionnelle de la base même après une utilisation prolongée. Dans les équipements d'encapsulation de puces, le bras robotisé saisit et dépose fréquemment les puces sur la base ; la dureté élevée de cette dernière permet d'éviter les rayures et de préserver la précision des mouvements du bras robotisé.
Densité : La densité du matériau doit être comprise entre 2,6 et 3,1 g/cm³. Une densité appropriée confère à la base une excellente stabilité, assurant ainsi une rigidité suffisante pour supporter l’équipement et facilitant son installation et son transport grâce à un poids minimal. Dans le cas des équipements d’inspection de semi-conducteurs de grande taille, une densité de base stable contribue à réduire la transmission des vibrations pendant le fonctionnement et à améliorer la précision de la détection.
Stabilité thermique : le coefficient de dilatation linéaire est inférieur à 5 × 10⁻⁶/°C. Les équipements semi-conducteurs sont très sensibles aux variations de température, et la stabilité thermique du support influe directement sur la précision de l’équipement. Lors du processus de lithographie, les fluctuations de température peuvent entraîner une dilatation ou une contraction du support, induisant ainsi un écart de taille sur le motif d’exposition. Le support en granit, grâce à son faible coefficient de dilatation linéaire, permet de limiter considérablement les variations dimensionnelles lors des changements de température de fonctionnement de l’équipement (généralement de 20 à 30 °C), garantissant ainsi la précision de la lithographie.
Troisièmement, la qualité de la surface
Rugosité : La rugosité de surface Ra de la base ne dépasse pas 0,05 µm. Cette surface ultra-lisse réduit l’adsorption de poussière et d’impuretés, limitant ainsi l’impact sur la propreté de l’environnement de fabrication des puces semi-conductrices. Dans un atelier de fabrication de puces exempt de poussière, les particules fines peuvent provoquer des défauts tels que des courts-circuits ; la surface lisse de la base contribue donc à maintenir un environnement propre et à améliorer le rendement de production.
Défauts microscopiques : La surface du socle ne doit présenter aucune fissure, piqûre, porosité ni autre défaut visible. À l’échelle microscopique, le nombre de défauts d’un diamètre supérieur à 1 µm par centimètre carré ne doit pas excéder 3 (examen au microscope électronique). Ces défauts affectent la résistance structurelle et la planéité de la surface du socle, et par conséquent la stabilité et la précision de l’équipement.
Quatrièmement, la stabilité et la résistance aux chocs
Stabilité dynamique : Dans un environnement vibratoire simulé, généré par le fonctionnement d’équipements pour semi-conducteurs (fréquence de vibration de 10 à 1 000 Hz, amplitude de 0,01 à 0,1 mm), le déplacement vibratoire des points de fixation clés sur le socle doit être limité à ±0,05 µm. Prenons l’exemple d’un équipement de test pour semi-conducteurs : si les vibrations propres à l’appareil et celles de l’environnement sont transmises au socle pendant son fonctionnement, la précision du signal de test risque d’être altérée. Une bonne stabilité dynamique garantit des résultats de test fiables.
Résistance sismique : La base doit présenter d’excellentes performances sismiques et être capable d’atténuer rapidement l’énergie vibratoire en cas de vibrations externes soudaines (telles que des simulations d’ondes sismiques), tout en garantissant que la position relative des composants clés de l’équipement ne varie pas de plus de ±0,1 µm. Dans les usines de semi-conducteurs situées en zones sismiques, les bases parasismiques protègent efficacement les équipements coûteux, réduisant ainsi les risques de dommages et d’interruptions de production dus aux vibrations.
5. Stabilité chimique
Résistance à la corrosion : Le socle en granit doit résister à la corrosion des agents chimiques courants utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs, tels que l’acide fluorhydrique et l’eau régale. Après immersion pendant 24 heures dans une solution d’acide fluorhydrique à 40 % en masse, le taux de perte de qualité de surface ne doit pas excéder 0,01 %. Après immersion pendant 12 heures dans de l’eau régale (rapport volumique acide chlorhydrique/acide nitrique de 3:1), aucune trace de corrosion n’est visible en surface. La fabrication des semi-conducteurs comprend diverses opérations de gravure chimique et de nettoyage ; la bonne résistance à la corrosion du socle garantit une utilisation durable en milieu chimique, préservant ainsi la précision et l’intégrité structurelle du socle.
Protection contre la pollution : Le matériau de base présente une absorption extrêmement faible des polluants courants présents dans l’environnement de fabrication des semi-conducteurs, tels que les gaz organiques et les ions métalliques. Après 72 heures d’exposition à un environnement contenant 10 ppm de gaz organiques (par exemple, benzène, toluène) et 1 ppm d’ions métalliques (par exemple, ions cuivre, ions fer), l’altération des performances due à l’adsorption de polluants sur sa surface est négligeable. Ceci empêche la migration des contaminants de la surface de base vers la zone de fabrication de la puce et préserve ainsi la qualité de cette dernière.
Date de publication : 28 mars 2025