Dans le contexte de l'évolution de l'industrie des semi-conducteurs vers des procédés de fabrication à l'échelle nanométrique, la découpe de plaquettes, maillon essentiel de la fabrication des puces, est soumise à des exigences extrêmement strictes en matière de stabilité des équipements. La base en granit, dotée d'une résistance exceptionnelle aux vibrations et d'une stabilité thermique remarquable, est devenue un composant essentiel des équipements de découpe de plaquettes, garantissant un traitement de haute précision et une efficacité optimale.
Caractéristiques d'amortissement et anti-vibrations élevées : Préservation de la précision de coupe au niveau nanométrique
Lors du fonctionnement de l'équipement de découpe de plaquettes, la rotation à grande vitesse de la broche, les vibrations à haute fréquence de l'outil de coupe et les vibrations environnementales générées par l'équipement environnant ont un impact significatif sur la précision de la découpe. Les performances d'amortissement des bases métalliques traditionnelles sont limitées, ce qui rend difficile l'atténuation rapide des vibrations, ce qui entraîne des vibrations micrométriques des outils de coupe et provoque directement des défauts tels que des bords ébréchés et des fissures sur les plaquettes. Les caractéristiques d'amortissement élevées de la base en granit ont résolu ce problème de manière fondamentale.
Les cristaux minéraux internes du granite sont étroitement imbriqués, formant une structure naturelle de dissipation d'énergie. Lorsque les vibrations sont transmises à la base, sa microstructure interne convertit rapidement l'énergie vibratoire en énergie thermique, permettant ainsi une atténuation efficace des vibrations. Des données expérimentales montrent que, dans le même environnement vibratoire, la base en granite peut atténuer l'amplitude des vibrations de plus de 90 % en 0,5 seconde, contre 3 à 5 secondes pour la base métallique. Cette performance d'amortissement exceptionnelle assure la stabilité de l'outil de coupe pendant la découpe nanométrique, garantissant un bord lisse lors de la découpe des plaquettes et réduisant efficacement le taux d'écaillage. Par exemple, pour la découpe de plaquettes de 5 nm, les équipements à base de granite peuvent contrôler la taille des éclats à 10 μm près, soit une augmentation de plus de 40 % par rapport aux équipements à base métallique.
Coefficient de dilatation thermique ultra-faible : résistant à l'influence des fluctuations de température
Lors de la découpe de plaquettes, la chaleur générée par le frottement des outils de coupe, la dissipation thermique due au fonctionnement prolongé de l'équipement et les variations de température ambiante de l'atelier peuvent entraîner une déformation thermique des composants de l'équipement. Le coefficient de dilatation thermique des matériaux métalliques est relativement élevé (environ 12 × 10⁻⁶/℃). Une variation de température de 5 ℃ peut entraîner une déformation de 60 μm sur une base métallique d'un mètre de long, ce qui entraîne un décalage de la position de coupe et affecte gravement la précision de la découpe.
Le coefficient de dilatation thermique de la base en granit n'est que de (4-8) × 10⁻⁶/℃, soit moins d'un tiers de celui des matériaux métalliques. À température constante, sa variation dimensionnelle est quasiment négligeable. Les données mesurées par une entreprise de fabrication de semi-conducteurs montrent que, lors d'une opération de découpe de plaquettes à haute intensité continue de 8 heures, lorsque la température ambiante fluctue de 10 °C, le décalage de la position de coupe des équipements à base de granit est inférieur à 20 μm, tandis que celui des équipements à base métallique dépasse 60 μm. Cette stabilité thermique garantit une position relative précise entre l'outil de coupe et la plaquette en permanence. Même en fonctionnement continu prolongé ou en cas de variations importantes de température ambiante, la précision de la découpe est maintenue.
Rigidité et résistance à l'usure : Assurent le fonctionnement stable à long terme de l'équipement
Outre ses avantages en termes de résistance aux vibrations et de stabilité thermique, la grande rigidité et la résistance à l'usure de la base en granit renforcent la fiabilité de l'équipement de découpe de plaquettes. Le granit présente une dureté de 6 à 7 sur l'échelle de Mohs et une résistance à la compression supérieure à 120 MPa. Il résiste aux pressions et aux chocs importants lors de la découpe et est insensible à la déformation. Sa structure dense lui confère une excellente résistance à l'usure. Même lors de découpes fréquentes, la surface de la base est résistante à l'usure, garantissant ainsi un fonctionnement de haute précision à long terme.
Dans la pratique, de nombreuses entreprises de fabrication de plaquettes ont considérablement amélioré leur rendement et leur efficacité de production grâce à l'adoption d'équipements de découpe à base de granit. Les données d'une fonderie leader mondial montrent qu'après l'introduction d'équipements à base de granit, le rendement de découpe des plaquettes est passé de 88 % à plus de 95 % et le cycle de maintenance des équipements a été multiplié par trois, réduisant ainsi efficacement les coûts de production et renforçant la compétitivité sur le marché.
En conclusion, la base en granit, grâce à son excellente résistance aux vibrations, sa stabilité thermique, sa grande rigidité et sa résistance à l'usure, offre des garanties de performance complètes pour les équipements de découpe de plaquettes. À mesure que la technologie des semi-conducteurs progresse vers une précision accrue, les bases en granit joueront un rôle de plus en plus important dans la fabrication de plaquettes, favorisant ainsi le développement innovant et continu de l'industrie des semi-conducteurs.
Date de publication : 20 mai 2025