1. 치수 정확도
평탄도: 기판 표면의 평탄도는 매우 높은 기준을 충족해야 하며, 100mm×100mm 영역 내 어느 곳에서도 평탄도 오차가 ±0.5μm를 초과해서는 안 됩니다. 전체 기판 평면에 대해서는 평탄도 오차를 ±1μm 이내로 관리해야 합니다. 이는 리소그래피 장비의 노광 헤드, 칩 검출 장비의 프로브 테이블과 같은 반도체 장비의 핵심 부품들이 고정밀 평면에서 안정적으로 설치 및 작동될 수 있도록 보장하고, 장비의 광경로 및 회로 연결의 정확성을 확보하며, 기판의 불균일한 평면으로 인한 부품 변위 편차를 방지하여 반도체 칩 제조 및 검출 정확도를 향상시키는 데 기여합니다.
직진도: 베이스 각 모서리의 직진도는 매우 중요합니다. 길이 방향의 직진도 오차는 1m당 ±1μm를 초과해서는 안 되며, 대각선 방향의 직진도 오차는 ±1.5μm 이내로 제어해야 합니다. 고정밀 리소그래피 장비를 예로 들면, 테이블이 베이스의 가이드 레일을 따라 이동할 때 베이스 모서리의 직진도는 테이블의 궤적 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 직진도가 기준에 미치지 못하면 리소그래피 패턴이 왜곡되고 변형되어 칩 제조 수율이 감소하게 됩니다.
평행도: 베이스의 상면과 하면의 평행도 오차는 ±1μm 이내로 제어해야 합니다. 평행도가 양호하면 장비 설치 후 전체 무게중심의 안정성을 확보하고 각 부품에 가해지는 힘을 균일하게 할 수 있습니다. 반도체 웨이퍼 제조 장비에서 베이스의 상면과 하면이 평행하지 않으면 가공 중 웨이퍼가 기울어져 에칭 및 코팅과 같은 공정 균일성에 영향을 미치고, 결과적으로 칩 성능의 일관성에 영향을 미칩니다.
둘째, 재료 특성
경도: 화강암 재질의 기초는 쇼어 경도 HS70 이상이어야 합니다. 높은 경도는 장비 작동 중 부품의 잦은 움직임과 마찰로 인한 마모를 효과적으로 방지하여 장기간 사용 후에도 기초의 정밀도를 유지할 수 있도록 합니다. 칩 패키징 장비에서 로봇 팔은 칩을 자주 집어 기초 위에 올려놓는데, 기초의 높은 경도는 표면에 흠집이 생기는 것을 방지하고 로봇 팔의 움직임 정확도를 유지하는 데 필수적입니다.
밀도: 재료의 밀도는 2.6~3.1g/cm³ 사이여야 합니다. 적절한 밀도는 받침대의 품질 안정성을 높여 장비를 안정적으로 지지할 수 있는 충분한 강성을 확보하고, 과도한 무게로 인한 장비 설치 및 운송의 어려움을 방지합니다. 대형 반도체 검사 장비의 경우, 안정적인 받침대 밀도는 장비 작동 중 진동 전달을 줄이고 검사 정확도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.
열 안정성: 선팽창 계수는 5×10⁻⁶/℃ 미만입니다. 반도체 장비는 온도 변화에 매우 민감하며, 기판의 열 안정성은 장비의 정확도와 직접적인 관련이 있습니다. 리소그래피 공정 중 온도 변동으로 인해 기판이 팽창 또는 수축하여 노광 패턴 크기에 편차가 발생할 수 있습니다. 선팽창 계수가 낮은 화강암 기판은 장비 작동 온도 변화(일반적으로 20~30°C) 시 크기 변화를 매우 작은 범위 내에서 제어하여 리소그래피 정확도를 보장할 수 있습니다.
셋째, 표면 품질
표면 조도: 기판의 표면 조도 Ra 값은 0.05μm를 넘지 않습니다. 초고평활 표면은 먼지와 불순물의 흡착을 줄여 반도체 칩 제조 환경의 청결도에 미치는 영향을 최소화합니다. 칩 제조의 무분진 작업장에서 미세 입자는 칩 단락과 같은 결함을 유발할 수 있는데, 기판의 매끄러운 표면은 작업장의 청결한 환경을 유지하고 칩 수율을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
미세 결함: 베이스 표면에는 눈에 보이는 균열, 모래 구멍, 기공 및 기타 결함이 없어야 합니다. 미세 수준에서 전자 현미경으로 관찰했을 때, 직경이 1μm 이상인 결함의 개수가 제곱센티미터당 3개를 초과해서는 안 됩니다. 이러한 결함은 베이스의 구조적 강도와 표면 평탄도에 영향을 미치고, 결과적으로 장비의 안정성과 정확도에 영향을 미칩니다.
넷째, 안정성 및 충격 저항성
동적 안정성: 반도체 장비 작동으로 발생하는 모의 진동 환경(진동 주파수 범위 10~1000Hz, 진폭 0.01~0.1mm)에서 베이스의 주요 장착 지점의 진동 변위는 ±0.05μm 이내로 제어되어야 합니다. 반도체 테스트 장비를 예로 들면, 작동 중 장비 자체의 진동과 주변 환경의 진동이 베이스에 전달될 경우 테스트 신호의 정확도가 저하될 수 있습니다. 우수한 동적 안정성은 신뢰할 수 있는 테스트 결과를 보장합니다.
내진 성능: 받침대는 탁월한 내진 성능을 갖추어야 하며, 갑작스러운 외부 진동(예: 지진파 모의 진동)에 노출될 때 진동 에너지를 신속하게 감쇠시켜 장비 주요 부품의 상대 위치 변화가 ±0.1μm 이내임을 보장해야 합니다. 지진 다발 지역의 반도체 공장에서 내진 받침대는 고가의 반도체 장비를 효과적으로 보호하여 진동으로 인한 장비 손상 및 생산 중단 위험을 줄일 수 있습니다.
5. 화학적 안정성
내식성: 화강암 기판은 반도체 제조 공정에서 흔히 사용되는 불산, 왕수 등의 화학 물질에 대한 내식성을 가져야 합니다. 질량 분율 40%의 불산 용액에 24시간 침지 후 표면 품질 저하율이 0.01%를 초과해서는 안 되며, 왕수(염산과 질산의 부피비 3:1)에 12시간 침지 후에도 표면에 뚜렷한 부식 흔적이 없어야 합니다. 반도체 제조 공정에는 다양한 화학적 에칭 및 세척 공정이 포함되는데, 기판의 우수한 내식성은 화학 환경에서 장기간 사용 시에도 침식되지 않고 정밀도와 구조적 무결성이 유지되도록 보장합니다.
오염 방지: 이 기판 소재는 유기 가스, 금속 이온 등 반도체 제조 환경에서 흔히 발생하는 오염 물질에 대한 흡착률이 극히 낮습니다. 유기 가스(예: 벤젠, 톨루엔) 10ppm 및 금속 이온(예: 구리 이온, 철 이온) 1ppm이 포함된 환경에 72시간 동안 노출시켜도 기판 표면의 오염 물질 흡착으로 인한 성능 변화는 무시할 수 있을 정도입니다. 이는 오염 물질이 기판 표면에서 칩 제조 영역으로 이동하여 칩 품질에 영향을 미치는 것을 방지합니다.
게시 시간: 2025년 3월 28일