En la transición de la industria de semiconductores hacia procesos de fabricación a nanoescala, el corte de obleas, como elemento clave en la fabricación de chips, exige requisitos extremadamente estrictos de estabilidad del equipo. La base de granito, con su excepcional resistencia a las vibraciones y estabilidad térmica, se ha convertido en un componente esencial de los equipos de corte de obleas, garantizando un procesamiento de obleas de alta precisión y eficiencia.
Altas características de amortiguación y antivibración: salvaguardando la precisión de corte a nivel nanométrico
Durante el funcionamiento del equipo de corte de obleas, la alta velocidad de rotación del husillo, la vibración de alta frecuencia de la herramienta de corte y la vibración ambiental generada por el equipo circundante afectan significativamente la precisión del corte. La capacidad de amortiguación de las bases metálicas tradicionales es limitada, lo que dificulta la rápida atenuación de las vibraciones, lo que genera vibraciones micrométricas en las herramientas de corte y causa directamente defectos como bordes astillados y grietas en las obleas. Las altas características de amortiguación de la base de granito han resuelto este problema de forma fundamental.
Los cristales minerales internos del granito están estrechamente entrelazados, formando una estructura natural de disipación de energía. Cuando la vibración se transmite a la base, su microestructura interna puede convertir rápidamente la energía de la vibración en energía térmica, logrando una eficiente atenuación de la vibración. Datos experimentales muestran que, en el mismo entorno de vibración, la base de granito puede atenuar la amplitud de la vibración en más del 90 % en 0,5 segundos, mientras que la base metálica requiere de 3 a 5 segundos. Esta excelente amortiguación asegura la estabilidad de la herramienta de corte durante el proceso de corte a nanoescala, garantizando un borde liso en el corte de la oblea y reduciendo eficazmente la tasa de astillado. Por ejemplo, en el proceso de corte de obleas de 5 nm, los equipos con base de granito pueden controlar el tamaño de astillado con una precisión de 10 μm, un 40 % superior al de los equipos con base metálica.
Coeficiente de expansión térmica ultrabajo: Resistente a la influencia de las fluctuaciones de temperatura.
Durante el proceso de corte de obleas, el calor generado por la fricción de las herramientas de corte, la disipación de calor debido al funcionamiento prolongado del equipo y los cambios en la temperatura ambiente del taller pueden causar deformación térmica de los componentes del equipo. El coeficiente de expansión térmica de los materiales metálicos es relativamente alto (aproximadamente 12 × 10⁻⁶/℃). Cuando la temperatura fluctúa 5 ℃, una base metálica de 1 metro de longitud puede sufrir una deformación de 60 μm, lo que provoca un desplazamiento de la posición de corte y afecta gravemente la precisión del corte.
El coeficiente de expansión térmica de la base de granito es de tan solo (4-8) × 10⁻⁶/℃, inferior a un tercio del de los materiales metálicos. Con el mismo cambio de temperatura, su variación dimensional prácticamente no se ve afectada. Los datos de una empresa de fabricación de semiconductores muestran que, durante una operación continua de corte de obleas de alta intensidad de 8 horas, cuando la temperatura ambiente fluctúa en 10℃, la desviación de la posición de corte del equipo con base de granito es inferior a 20 μm, mientras que la del equipo con base metálica supera los 60 μm. Este rendimiento térmico estable garantiza que la posición relativa entre la herramienta de corte y la oblea se mantenga precisa en todo momento. Incluso con un funcionamiento continuo prolongado o cambios drásticos de temperatura ambiental, se puede mantener la precisión de corte.
Rigidez y resistencia al desgaste: garantizan el funcionamiento estable a largo plazo del equipo.
Además de las ventajas de resistencia a las vibraciones y estabilidad térmica, la alta rigidez y resistencia al desgaste de la base de granito mejoran aún más la fiabilidad del equipo de corte de obleas. El granito tiene una dureza de 6 a 7 en la escala de Mohs y una resistencia a la compresión superior a 120 MPa. Soporta la enorme presión y fuerza de impacto durante el proceso de corte y no es propenso a deformarse. Además, su estructura densa le confiere una excelente resistencia al desgaste. Incluso durante cortes frecuentes, la superficie de la base no se desgasta, lo que garantiza que el equipo mantenga un funcionamiento de alta precisión durante mucho tiempo.
En la práctica, muchas empresas de fabricación de obleas han mejorado significativamente el rendimiento y la eficiencia de producción al adoptar equipos de corte con base de granito. Datos de una fundición líder a nivel mundial muestran que, tras la introducción de equipos con base de granito, el rendimiento del corte de obleas ha aumentado del 88 % a más del 95 % y el ciclo de mantenimiento de los equipos se ha triplicado, lo que ha reducido eficazmente los costes de producción y ha mejorado la competitividad en el mercado.
En conclusión, la base de granito, con su excelente resistencia a las vibraciones, estabilidad térmica, alta rigidez y resistencia al desgaste, ofrece garantías integrales de rendimiento para los equipos de corte de obleas. A medida que la tecnología de semiconductores avanza hacia una mayor precisión, las bases de granito desempeñarán un papel más importante en la fabricación de obleas, impulsando el continuo desarrollo innovador de la industria de los semiconductores.
Hora de publicación: 20 de mayo de 2025