In de overgang van de halfgeleiderindustrie naar nanoschaalproductieprocessen stelt het snijden van wafers, als belangrijke schakel in de chipproductie, extreem strenge eisen aan de stabiliteit van de apparatuur. De granieten basis, met zijn uitstekende trillingsbestendigheid en thermische stabiliteit, is een essentieel onderdeel geworden van wafersnijapparatuur en biedt een betrouwbare garantie voor een zeer nauwkeurige en efficiënte waferverwerking.
Hoge dempings- en trillingsdempende eigenschappen: waarborging van de snijnauwkeurigheid op nanoniveau
Wanneer de wafersnijmachine in werking is, hebben de hoge rotatiesnelheid van de spindel, de hoogfrequente trillingen van het snijgereedschap en de omgevingstrillingen die door de omringende apparatuur worden gegenereerd, allemaal een aanzienlijke invloed op de snijnauwkeurigheid. De dempende eigenschappen van traditionele metalen bases zijn beperkt, waardoor het moeilijk is om trillingen snel te dempen. Dit leidt tot trillingen op micronniveau in snijgereedschappen en direct tot defecten zoals afgebrokkelde randen en scheuren in wafers. De hoge dempingseigenschappen van de granieten base hebben dit probleem fundamenteel opgelost.
De interne minerale kristallen van graniet zijn nauw met elkaar verweven en vormen een natuurlijke structuur voor energiedissipatie. Wanneer de trillingen worden overgedragen op de basis, kan de interne microstructuur de trillingsenergie snel omzetten in thermische energie, wat zorgt voor een efficiënte trillingsdemping. Experimentele gegevens tonen aan dat de granieten basis onder dezelfde trillingsomgeving de trillingsamplitude binnen 0,5 seconde met meer dan 90% kan dempen, terwijl de metalen basis 3 tot 5 seconden nodig heeft. Deze uitstekende demping zorgt ervoor dat het snijgereedschap stabiel blijft tijdens het snijproces op nanoschaal, wat een gladde snijrand garandeert en de verspaningssnelheid effectief verlaagt. Zo kan apparatuur met een granieten basis bij het snijproces van 5 nm wafers de verspaningsgrootte binnen 10 μm regelen, wat meer dan 40% hoger is dan bij apparatuur met een metalen basis.
Zeer lage thermische uitzettingscoëfficiënt: bestand tegen de invloed van temperatuurschommelingen
Tijdens het wafersnijproces kunnen de warmte die wordt gegenereerd door de wrijving van de snijgereedschappen, de warmteafvoer door langdurig gebruik van de apparatuur en temperatuurschommelingen in de werkplaats thermische vervorming van de apparatuurcomponenten veroorzaken. De thermische uitzettingscoëfficiënt van metalen is relatief hoog (ongeveer 12 × 10⁻⁶/℃). Bij temperatuurschommelingen van 5℃ kan een metalen basis van 1 meter lang een vervorming van 60 μm ondergaan, waardoor de snijpositie verschuift en de snijnauwkeurigheid ernstig wordt beïnvloed.
De thermische uitzettingscoëfficiënt van de granieten basis bedraagt slechts (4-8) × 10⁻⁶/℃, wat minder is dan een derde van die van metalen materialen. Bij dezelfde temperatuurverandering kan de dimensionale verandering vrijwel worden genegeerd. De meetgegevens van een bepaald halfgeleiderproductiebedrijf tonen aan dat tijdens een 8 uur durende continue wafersnijbewerking met hoge intensiteit, bij een omgevingstemperatuur die met 10℃ fluctueert, de snijpositie-offset van de apparatuur met een granieten basis minder dan 20 μm bedraagt, terwijl die van de apparatuur met een metalen basis meer dan 60 μm bedraagt. Deze stabiele thermische prestaties garanderen dat de relatieve positie tussen het snijgereedschap en de wafer te allen tijde nauwkeurig blijft. Zelfs bij langdurig continu gebruik of drastische veranderingen in de omgevingstemperatuur kan de consistente snijnauwkeurigheid worden gehandhaafd.
Stijfheid en slijtvastheid: Zorgen voor een stabiele werking van de apparatuur op lange termijn
Naast de voordelen van trillingsbestendigheid en thermische stabiliteit, verhogen de hoge stijfheid en slijtvastheid van de granieten basis de betrouwbaarheid van de wafersnijapparatuur verder. Graniet heeft een hardheid van 6 tot 7 op de schaal van Mohs en een druksterkte van meer dan 120 MPa. Het is bestand tegen de enorme druk en impact tijdens het snijproces en is niet onderhevig aan vervorming. De dichte structuur zorgt bovendien voor een uitstekende slijtvastheid. Zelfs tijdens frequente snijbewerkingen is het oppervlak van de basis niet onderhevig aan slijtage, waardoor de apparatuur langdurig zeer nauwkeurig blijft werken.
In de praktijk hebben veel waferproducerende bedrijven hun productrendement en productie-efficiëntie aanzienlijk verbeterd door snijapparatuur met granieten voetstukken te implementeren. Gegevens van een wereldwijd toonaangevende gieterij tonen aan dat na de introductie van apparatuur met granieten voetstukken de snijopbrengst van wafers is gestegen van 88% naar meer dan 95% en dat de onderhoudscyclus van de apparatuur is verdrievoudigd, wat de productiekosten effectief heeft verlaagd en de concurrentiepositie op de markt heeft versterkt.
Concluderend biedt de granieten basis, met zijn uitstekende trillingsbestendigheid, thermische stabiliteit, hoge stijfheid en slijtvastheid, uitgebreide prestatiegaranties voor wafersnijapparatuur. Naarmate de halfgeleidertechnologie steeds nauwkeuriger wordt, zullen granieten basissen een steeds belangrijkere rol spelen in de waferproductie en de continue innovatieve ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie bevorderen.
Geplaatst op: 20 mei 2025