Puolijohdetestauksessa testausalustan materiaalivalinnalla on ratkaiseva rooli testaustarkkuuden ja laitteiston vakauden kannalta. Perinteisiin valurautamateriaaleihin verrattuna graniitista on tulossa ihanteellinen valinta puolijohdetestausalustoille erinomaisen suorituskykynsä ansiosta.
Erinomainen korroosionkestävyys takaa pitkäaikaisen vakaan toiminnan
Puolijohdetestausprosessissa käytetään usein erilaisia kemiallisia reagensseja, kuten fotoresistin kehityksessä käytettävää kaliumhydroksidiliuosta (KOH), ja etsausprosessissa erittäin syövyttäviä aineita, kuten fluorivetyhappoa (HF) ja typpihappoa (HNO₃). Valurauta koostuu pääasiassa rautaelementeistä. Tällaisessa kemiallisessa ympäristössä hapetus-pelkistysreaktiot ovat erittäin todennäköisiä. Rauta-atomit menettävät elektroneja ja käyvät läpi syrjäytysreaktioita liuoksen happamien aineiden kanssa, mikä aiheuttaa pinnan nopeaa korroosiota, ruostetta ja painaumia sekä vahingoittaa alustan tasaisuutta ja mittatarkkuutta.
Graniitin mineraalikoostumus puolestaan antaa sille poikkeuksellisen korroosionkestävyyden. Sen pääkomponentti, kvartsi (SiO₂), on erittäin stabiililla kemiallisella ominaisuuksilla, eikä se juurikaan reagoi yleisten happojen ja emästen kanssa. Myös mineraalit, kuten maasälpä, ovat inerttejä yleisissä kemiallisissa ympäristöissä. Lukuisat kokeet ovat osoittaneet, että samassa simuloidussa puolijohdeilmaisukemiallisessa ympäristössä graniitin kemiallinen korroosionkestävyys on yli 15 kertaa suurempi kuin valuraudan. Tämä tarkoittaa, että graniittialustojen käyttö voi merkittävästi vähentää korroosiosta johtuvien laitteiden huoltotarvetta ja -kustannuksia, pidentää laitteiden käyttöikää ja varmistaa havaitsemistarkkuuden pitkäaikaisen vakauden.
Erittäin korkea vakaus, joka täyttää nanometritason tunnistustarkkuuden vaatimukset
Puolijohdetestauksella on erittäin korkeat vaatimukset alustan vakaudelle ja sen on mitattava tarkasti sirun ominaisuudet nanoskaalassa. Valuraudan lämpölaajenemiskerroin on suhteellisen korkea, noin 10-12 × 10⁻⁶/℃. Ilmaisulaitteiston toiminnan tai ympäristön lämpötilan vaihtelun synnyttämä lämpö aiheuttaa valurauta-alustan merkittävää lämpölaajenemista ja supistumista, mikä johtaa ilmaisimen ja sirun väliseen sijaintipoikkeamaan ja vaikuttaa mittaustarkkuuteen.
Graniitin lämpölaajenemiskerroin on vain 0,6–5 × 10⁻⁶/℃, mikä on murto-osa tai jopa pienempi kuin valuraudan. Sen rakenne on tiivis. Sisäinen jännitys on käytännössä poistettu pitkäaikaisen luonnollisen ikääntymisen ansiosta, ja lämpötilan muutokset vaikuttavat siihen vain vähän. Lisäksi graniitilla on vahva jäykkyys, sen kovuus on 2–3 kertaa suurempi kuin valuraudan (vastaa HRC > 51), joten se kestää tehokkaasti ulkoisia iskuja ja tärinää sekä säilyttää alustan tasaisuuden ja suoruuden. Esimerkiksi erittäin tarkassa sirupiirien tunnistuksessa graniittialusta voi säätää tasaisuusvirhettä ±0,5 μm/m:n tarkkuudella, mikä varmistaa, että tunnistuslaitteet voivat edelleen saavuttaa nanomittakaavan tarkkuuden tunnistuksessa monimutkaisissa ympäristöissä.
Erinomainen antimagneettinen ominaisuus, joka luo puhtaan tunnistusympäristön
Puolijohdetestauslaitteiden elektroniset komponentit ja anturit ovat erittäin herkkiä sähkömagneettisille häiriöille. Valuraudalla on tietty määrä magnetismia. Sähkömagneettisessa ympäristössä se tuottaa indusoidun magneettikentän, joka häiritsee ilmaisulaitteiden sähkömagneettisia signaaleja, mikä johtaa signaalin vääristymiseen ja epänormaaleihin ilmaisutietoihin.
Graniitti on puolestaan antimagneettinen materiaali, jota ulkoiset magneettikentät tuskin polarisoivat. Sisäiset elektronit esiintyvät pareittain kemiallisissa sidoksissa, ja rakenne on vakaa eikä ulkoiset sähkömagneettiset voimat vaikuta siihen. Voimakkaassa 10 mT:n magneettikentässä graniitin pinnalla indusoitu magneettikentän intensiteetti on alle 0,001 mT, kun taas valuraudan pinnalla se on jopa yli 8 mT. Tämä ominaisuus mahdollistaa graniittialustan luoda puhtaan sähkömagneettisen ympäristön tunnistuslaitteille, mikä sopii erityisesti tilanteisiin, joissa sähkömagneettiselle kohinalle on tiukat vaatimukset, kuten kvanttisirujen havaitsemiseen ja erittäin tarkkoihin analogisiin piirien havaitsemiseen, mikä parantaa tehokkaasti tunnistustulosten luotettavuutta ja johdonmukaisuutta.
Puolijohdetestausalustojen rakentamisessa graniitti on ohittanut valurautamateriaalit merkittävästi merkittävien etujensa, kuten korroosionkestävyyden, vakauden ja antimagnetismin, ansiosta. Puolijohdeteknologian kehittyessä kohti suurempaa tarkkuutta graniitilla on yhä tärkeämpi rooli testauslaitteiden suorituskyvyn varmistamisessa ja puolijohdeteollisuuden kehityksen edistämisessä.
Julkaisun aika: 15. toukokuuta 2025