No processo de transição da indústria de semicondutores para processos de fabricação em nanoescala, o corte de wafers, como elo fundamental na fabricação de chips, impõe requisitos extremamente rigorosos para a estabilidade do equipamento. A base de granito, com sua excelente resistência à vibração e estabilidade térmica, tornou-se um componente essencial dos equipamentos de corte de wafers, proporcionando uma garantia confiável para o processamento de wafers de alta precisão e eficiência.
Altas características de amortecimento e antivibração: protegendo a precisão de corte em nível nano
Durante a operação do equipamento de corte de wafers, a rotação em alta velocidade do fuso, a vibração de alta frequência da ferramenta de corte e a vibração ambiental gerada pelo equipamento ao redor têm um impacto significativo na precisão do corte. O desempenho de amortecimento das bases metálicas tradicionais é limitado, dificultando a atenuação rápida das vibrações, o que leva a tremores de nível micrométrico nas ferramentas de corte e causa diretamente defeitos como bordas lascadas e rachaduras nas wafers. As altas características de amortecimento da base de granito resolveram fundamentalmente esse problema.
Os cristais minerais internos do granito são intimamente entrelaçados, formando uma estrutura natural de dissipação de energia. Quando a vibração é transmitida à base, sua microestrutura interna pode converter rapidamente a energia da vibração em energia térmica, alcançando uma atenuação eficiente da vibração. Dados experimentais mostram que, sob o mesmo ambiente de vibração, a base de granito pode atenuar a amplitude da vibração em mais de 90% em 0,5 segundos, enquanto a base de metal requer de 3 a 5 segundos. Este excelente desempenho de amortecimento garante que a ferramenta de corte permaneça estável durante o processo de corte em nanoescala, garantindo uma borda lisa do corte do wafer e reduzindo efetivamente a taxa de lascamento. Por exemplo, no processo de corte de wafer de 5 nm, o equipamento com base de granito pode controlar o tamanho do lascamento dentro de 10 μm, o que é mais de 40% maior do que o equipamento com base de metal.
Coeficiente de expansão térmica ultrabaixo: Resistente à influência de flutuações de temperatura
Durante o processo de corte de wafers, o calor gerado pelo atrito das ferramentas de corte, a dissipação de calor devido à operação prolongada do equipamento e as mudanças na temperatura ambiente da oficina podem causar deformação térmica dos componentes do equipamento. O coeficiente de expansão térmica dos materiais metálicos é relativamente alto (aproximadamente 12×10⁻⁶/°C). Quando a temperatura oscila em 5°C, uma base metálica de 1 metro de comprimento pode sofrer uma deformação de 60 μm, causando deslocamento da posição de corte e afetando seriamente a precisão do corte.
O coeficiente de expansão térmica da base de granito é de apenas (4-8) ×10⁻⁶/℃, o que é menos de um terço daquele dos materiais metálicos. Sob a mesma mudança de temperatura, sua mudança dimensional pode ser quase ignorada. Os dados medidos de uma determinada empresa de fabricação de semicondutores mostram que, durante uma operação contínua de corte de wafer de alta intensidade de 8 horas, quando a temperatura ambiente flutua em 10℃, o deslocamento da posição de corte do equipamento com base de granito é inferior a 20 μm, enquanto o do equipamento com base de metal excede 60 μm. Este desempenho térmico estável garante que a posição relativa entre a ferramenta de corte e o wafer permaneça precisa o tempo todo. Mesmo sob operação contínua de longo prazo ou mudanças drásticas na temperatura ambiente, a consistência da precisão de corte pode ser mantida.
Rigidez e resistência ao desgaste: garantem a operação estável do equipamento a longo prazo
Além das vantagens de resistência à vibração e estabilidade térmica, a alta rigidez e resistência ao desgaste da base de granito aumentam ainda mais a confiabilidade do equipamento de corte de wafers. O granito possui dureza de 6 a 7 na escala de Mohs e resistência à compressão superior a 120 MPa. Ele pode suportar a tremenda pressão e força de impacto durante o processo de corte e não é propenso a deformações. Além disso, sua estrutura densa confere-lhe excelente resistência ao desgaste. Mesmo durante operações de corte frequentes, a superfície da base não é propensa a desgaste, garantindo que o equipamento mantenha uma operação de alta precisão por um longo tempo.
Em aplicações práticas, muitas empresas fabricantes de wafers melhoraram significativamente o rendimento do produto e a eficiência da produção ao adotar equipamentos de corte com base de granito. Dados de uma fundição líder global mostram que, após a introdução de equipamentos com base de granito, o rendimento do corte de wafers aumentou de 88% para mais de 95% e o ciclo de manutenção do equipamento foi triplicado, reduzindo efetivamente os custos de produção e aumentando a competitividade no mercado.
Em suma, a base de granito, com sua excelente resistência à vibração, estabilidade térmica, alta rigidez e resistência ao desgaste, oferece garantias abrangentes de desempenho para equipamentos de corte de wafers. À medida que a tecnologia de semicondutores avança em direção a uma maior precisão, as bases de granito desempenharão um papel mais significativo na fabricação de wafers, promovendo o desenvolvimento inovador contínuo da indústria de semicondutores.
Data de publicação: 20 de maio de 2025