Dalam bidang pembuatan semikonduktor, ketepatan peralatan pemeriksaan wafer secara langsung menentukan kualiti dan hasil cip. Sebagai asas yang menyokong komponen pengesanan teras, kestabilan dimensi bahan asas peralatan memainkan peranan penting dalam prestasi operasi jangka panjang peralatan. Granit dan besi tuang adalah dua bahan asas yang biasa digunakan untuk peralatan pemeriksaan wafer. Satu kajian perbandingan selama 10 tahun telah mendedahkan perbezaan ketara antara mereka dari segi kestabilan dimensi, memberikan rujukan penting untuk pemilihan peralatan.
Latar Belakang dan Reka Bentuk Eksperimen
Proses pengeluaran wafer semikonduktor mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk ketepatan pengesanan. Malah sisihan dimensi tahap mikrometer boleh menyebabkan penurunan prestasi cip atau pengikisan. Untuk meneroka kestabilan dimensi granit dan besi tuang semasa penggunaan jangka panjang, pasukan penyelidikan telah mereka bentuk eksperimen yang mensimulasikan persekitaran kerja sebenar. Sampel granit dan besi tuang dengan spesifikasi yang sama telah dipilih dan diletakkan di dalam ruang persekitaran di mana suhu berubah-ubah dari 15℃ hingga 35℃ dan kelembapan berubah-ubah dari 30% hingga 70% RH. Getaran mekanikal semasa operasi peralatan disimulasikan melalui jadual getaran. Dimensi utama sampel diukur setiap suku tahun menggunakan interferometer laser berketepatan tinggi, dan data direkodkan secara berterusan selama 10 tahun.
Keputusan eksperimen: Kelebihan mutlak granit
Data eksperimen selama sepuluh tahun menunjukkan bahawa substrat granit mempamerkan kestabilan yang menakjubkan. Pekali pengembangan habanya sangat rendah, dengan purata hanya 4.6×10⁻⁶/℃. Di bawah perubahan suhu yang drastik, sisihan dimensi sentiasa dikawal dalam lingkungan ±0.001mm. Dalam menghadapi perubahan kelembapan, struktur granit yang padat menjadikannya hampir tidak terjejas, dan tiada perubahan dimensi yang boleh diukur berlaku. Dalam persekitaran getaran mekanikal, ciri-ciri redaman granit yang sangat baik menyerap tenaga getaran dengan berkesan, dan turun naik dimensi adalah sangat kecil.
Sebaliknya, bagi substrat besi tuang, pekali pengembangan haba puratanya mencapai 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, dan sisihan dimensi maksimum yang disebabkan oleh perubahan suhu dalam tempoh 10 tahun ialah ±0.05mm. Dalam persekitaran lembap, besi tuang terdedah kepada karat dan kakisan. Sesetengah sampel menunjukkan ubah bentuk setempat, dan sisihan dimensi terus meningkat. Di bawah tindakan getaran mekanikal, besi tuang mempunyai prestasi redaman getaran yang lemah dan saiznya sering berubah-ubah, menjadikannya sukar untuk memenuhi keperluan pemeriksaan wafer yang berketepatan tinggi.
Sebab utama perbezaan kestabilan
Granit terbentuk selama ratusan juta tahun melalui proses geologi. Struktur dalamannya padat dan seragam, dan kristal mineralnya tersusun secara stabil, menghapuskan tekanan dalaman secara semula jadi. Ini menjadikannya sangat tidak sensitif terhadap perubahan faktor luaran seperti suhu, kelembapan dan getaran. Besi tuang dihasilkan melalui proses tuangan dan mempunyai kecacatan mikroskopik seperti liang dan lubang pasir di dalamnya. Sementara itu, tekanan baki yang dihasilkan semasa proses tuangan cenderung menyebabkan perubahan dimensi di bawah rangsangan persekitaran luaran. Sifat logam besi tuang menjadikannya mudah berkarat akibat kelembapan, mempercepat kerosakan struktur dan mengurangkan kestabilan dimensi.
Kesan terhadap peralatan pemeriksaan wafer
Peralatan pemeriksaan wafer berasaskan substrat granit, dengan prestasi dimensi yang stabil, dapat memastikan sistem pemeriksaan mengekalkan ketepatan yang tinggi untuk jangka masa yang lama, mengurangkan salah penilaian dan pengesanan yang terlepas yang disebabkan oleh hanyutan ketepatan peralatan, dan meningkatkan hasil produk dengan ketara. Sementara itu, keperluan penyelenggaraan yang rendah mengurangkan kos kitaran hayat penuh peralatan. Peralatan yang menggunakan substrat besi tuang, disebabkan oleh kestabilan dimensi yang lemah, memerlukan penentukuran dan penyelenggaraan yang kerap. Ini bukan sahaja meningkatkan kos operasi tetapi juga boleh menjejaskan kualiti pengeluaran semikonduktor disebabkan oleh ketepatan yang tidak mencukupi, menyebabkan potensi kerugian ekonomi.
Di bawah trend industri semikonduktor yang mengejar ketepatan yang lebih tinggi dan kualiti yang lebih baik, memilih granit sebagai bahan asas untuk peralatan pemeriksaan wafer tidak syak lagi merupakan langkah bijak untuk memastikan prestasi peralatan dan meningkatkan daya saing perusahaan.
Masa siaran: 14 Mei 2025