No processo de transição da indústria de semicondutores para processos de fabricação em nanoescala, o corte de wafers, como etapa fundamental na produção de chips, impõe requisitos extremamente rigorosos quanto à estabilidade dos equipamentos. A base de granito, com sua excepcional resistência à vibração e estabilidade térmica, tornou-se um componente essencial dos equipamentos de corte de wafers, oferecendo uma garantia confiável para o processamento de wafers com alta precisão e eficiência.
Elevadas características de amortecimento e antivibração: Garantindo precisão de corte em nanoescala.
Quando o equipamento de corte de wafers está em operação, a rotação em alta velocidade do eixo, a vibração de alta frequência da ferramenta de corte e a vibração ambiental gerada pelos equipamentos vizinhos 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 oscilações em nível micrométrico das ferramentas de corte e causa diretamente defeitos como lascas nas bordas e rachaduras nos wafers. As características de alto amortecimento da base de granito resolvem fundamentalmente esse problema.
Os cristais minerais internos do granito estão 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 vibratória em energia térmica, alcançando uma atenuação de vibração eficiente. 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. Esse excelente desempenho de amortecimento garante que a ferramenta de corte permaneça estável durante o processo de corte em nanoescala, garantindo uma borda lisa no corte do wafer e reduzindo efetivamente a taxa de lascamento. Por exemplo, no processo de corte de wafers de 5 nm, o equipamento com base de granito pode controlar o tamanho do lascamento em até 10 μm, o que representa um aumento de mais de 40% em relação ao 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 resultante da operação prolongada do equipamento e as variações na temperatura ambiente da oficina podem causar deformações térmicas nos componentes do equipamento. O coeficiente de expansão térmica dos materiais metálicos é relativamente alto (aproximadamente 12×10⁻⁶/℃). Quando a temperatura flutua em 5℃, uma base metálica de 1 metro de comprimento pode sofrer uma deformação de 60 μm, causando o 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 representa menos de um terço do coeficiente de expansão térmica de materiais metálicos. Sob a mesma variação de temperatura, sua alteração dimensional pode ser praticamente ignorada. Dados medidos em uma determinada empresa de fabricação de semicondutores mostram que, durante uma operação contínua de corte de wafers de alta intensidade com duração de 8 horas, quando a temperatura ambiente flutua em 10 °C, o desvio da posição de corte do equipamento com base de granito é inferior a 20 μm, enquanto o do equipamento com base metálica ultrapassa 60 μm. Esse desempenho térmico estável garante que a posição relativa entre a ferramenta de corte e o wafer permaneça precisa em todos os momentos. Mesmo sob operação contínua de longa duração ou variações drásticas na temperatura ambiente, a precisão do corte se mantém constante.
Rigidez e resistência ao desgaste: Garantem o funcionamento 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 suporta a enorme pressão e força de impacto durante o processo de corte e não se deforma facilmente. Ao mesmo tempo, sua estrutura densa lhe confere excelente resistência ao desgaste. Mesmo durante operações de corte frequentes, a superfície da base não se desgasta, garantindo que o equipamento mantenha a alta precisão de operação por um longo período.
Na prática, muitas empresas de fabricação de wafers melhoraram significativamente o rendimento e a eficiência da produção ao adotarem equipamentos de corte com bases de granito. Dados de uma fundição líder mundial mostram que, após a introdução de equipamentos com base de granito, o rendimento do corte de wafers aumentou de 88% para mais de 95%, o ciclo de manutenção dos equipamentos foi triplicado, reduzindo efetivamente os custos de produção e aumentando a competitividade no mercado.
Em conclusão, a base de granito, com sua excelente resistência à vibração, estabilidade térmica, alta rigidez e resistência ao desgaste, oferece garantias de desempenho abrangentes 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 no campo da fabricação de wafers, promovendo o desenvolvimento inovador contínuo da indústria de semicondutores.
Data de publicação: 20 de maio de 2025