Puolijohdekiekkojen tarkastuksen alalla puhdastilan puhtaus liittyy suoraan tuotteen saantoon. Sirujen valmistusprosessien tarkkuuden jatkuvasti parantuessa ilmaisulaitteiden kantoalustojen vaatimukset tiukentuvat. Graniittialustat, joiden ominaisuuksiin kuuluu nolla metalli-ionien vapautuminen ja alhainen hiukkaspäästö, ovat ohittaneet perinteiset ruostumattomasta teräksestä valmistetut materiaalit ja niistä on tullut ensisijainen ratkaisu kiekkojen tarkastuslaitteissa.
Graniitti on luonnollinen magmakivi, joka koostuu pääasiassa epämetallisista mineraaleista, kuten kvartsista, maasälvästä ja kiilteestä. Tämä ominaisuus antaa sille etuna, ettei se vapaudu lainkaan metalli-ioneja. Sitä vastoin ruostumaton teräs, joka on metallien, kuten raudan, kromin ja nikkelin, seos, on altis sähkökemialliselle korroosiolle pinnallaan vesihöyryn ja happamien tai emäksisten kaasujen eroosion vuoksi puhdastilassa, mikä johtaa metalli-ionien, kuten Fe²⁺:n ja Cr³⁺:n, saostumiseen. Kun nämä pienet ionit kiinnittyvät kiekon pintaan, ne muuttavat puolijohdemateriaalin sähköisiä ominaisuuksia myöhemmissä prosesseissa, kuten fotolitografiassa ja etsauksessa, aiheuttavat transistorin kynnysjännitteen ajautumisen ja jopa oikosulkuja piirissä. Ammattilaisten testitiedot osoittavat, että sen jälkeen, kun graniittialusta altistettiin jatkuvasti simuloidulle puhdastilan lämpötilalle ja kosteudelle (23±0,5℃, 45 %±5 % RH) 1000 tunnin ajan, metalli-ionien vapautuminen oli havaitsemisrajaa alhaisempi (< 0,1 ppb). Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja alustoja käytettäessä metalli-ionikontaminaation aiheuttamien kiekkojen vikaantumisaste voi olla jopa 15–20 %.
Myös hiukkaskontaminaation hallinnan suhteen graniittialustat suoriutuvat poikkeuksellisen hyvin. Puhdastiloissa on erittäin korkeat vaatimukset ilmassa olevien leijuvien hiukkasten pitoisuudelle. Esimerkiksi ISO-luokan 1 puhdastiloissa sallittujen 0,1 μm:n hiukkasten määrä kuutiometrissä ei ylitä 10:tä. Vaikka ruostumattomasta teräksestä valmistettu alusta olisi kiillotettu, se voi silti tuottaa metallinhiukkasia tai oksidihilsettä irtoamassa ulkoisten voimien, kuten laitteiden tärinän ja henkilöstön toiminnan, vuoksi, mikä voi häiritä havaitsemisen optista reittiä tai naarmuttaa kiekon pintaa. Graniittialustat, joilla on tiheä mineraalirakenne (tiheys ≥2,7 g/cm³) ja korkea kovuus (6-7 Mohsin asteikolla), eivät ole alttiita kulumiselle tai rikkoutumiselle pitkäaikaisessa käytössä. Mittaukset osoittavat, että ne voivat vähentää leijuvien hiukkasten pitoisuutta ilmaisulaitteiston alueen ilmassa yli 40 % verrattuna ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin alustoihin, mikä täyttää tehokkaasti puhdastilan laatustandardit.
Puhtaiden ominaisuuksiensa lisäksi graniittialustojen kokonaisvaltainen suorituskyky ylittää selvästi ruostumattoman teräksen tason. Lämpöstabiilisuuden osalta sen lämpölaajenemiskerroin on vain (4-8) × 10⁻⁶/℃, mikä on alle puolet ruostumattoman teräksen lämpölaajenemiskerroin (noin 17 × 10⁻⁶/℃), mikä parantaa ilmaisinlaitteiden paikannustarkkuutta puhdastilan lämpötilan vaihdellessa. Korkea vaimennusominaisuus (vaimennussuhde > 0,05) vaimentaa laitteen tärinää nopeasti ja estää ilmaisinanturin tärinän. Sen luonnollinen korroosionkestävyys mahdollistaa sen vakauden myös altistuessaan fotoresistisille liuottimille, syövytyskaasuille ja muille kemikaaleille ilman lisäpinnoitesuojausta.
Tällä hetkellä graniittialustoja käytetään laajalti edistyneissä kiekkojen valmistuslaitoksissa. Tiedot osoittavat, että graniittialustan käyttöönoton jälkeen kiekkojen pintahiukkasten havaitsemisen virhearviointiaste on laskenut 60 %, laitteiden kalibrointisykli on pidentynyt kolminkertaiseksi ja kokonaistuotantokustannukset ovat laskeneet 25 %. Puolijohdeteollisuuden siirtyessä kohti suurempaa tarkkuutta graniittialustat, joiden keskeisiä etuja ovat metalli-ionien nollapäästö ja alhainen hiukkaspäästö, tarjoavat jatkossakin vakaan ja luotettavan tuen kiekkojen tarkastukseen ja niistä tulee tärkeä alan kehitystä vauhdittava voima.
Julkaisun aika: 20.5.2025