U oblasti proizvodnje poluprovodnika, tačnost opreme za inspekciju pločica direktno određuje kvalitet i prinos čipova. Kao osnova koja podržava komponente za detekciju jezgra, dimenzionalna stabilnost osnovnog materijala opreme igra ključnu ulogu u dugoročnim operativnim performansama opreme. Granit i liveno gvožđe su dva često korištena osnovna materijala za opremu za inspekciju pločica. Desetogodišnja komparativna studija otkrila je značajne razlike između njih u pogledu dimenzionalne stabilnosti, pružajući važne reference za odabir opreme.
Eksperimentalna pozadina i dizajn
Proces proizvodnje poluprovodničkih pločica ima izuzetno visoke zahtjeve za tačnost detekcije. Čak i odstupanje dimenzija na nivou mikrometra može dovesti do smanjenja performansi čipa ili čak do otpada. Kako bi istražili dimenzijsku stabilnost granita i lijevanog željeza tokom dugotrajne upotrebe, istraživački tim je osmislio eksperimente koji su simulirali stvarna radna okruženja. Uzorci granita i lijevanog željeza istih specifikacija odabrani su i smješteni u komoru za mjerenje temperature u kojoj je temperatura fluktuirala od 15℃ do 35℃, a vlažnost zraka od 30% do 70% relativne vlažnosti. Mehaničke vibracije tokom rada opreme simulirane su pomoću vibracijskog stola. Ključne dimenzije uzoraka mjerene su svaka tri mjeseca pomoću visokopreciznog laserskog interferometra, a podaci su kontinuirano snimani 10 godina.
Eksperimentalni rezultat: Apsolutna prednost granita
Deset godina eksperimentalnih podataka pokazuje da granitna podloga pokazuje zapanjujuću stabilnost. Njen koeficijent termičkog širenja je izuzetno nizak, u prosjeku samo 4,6×10⁻⁶/℃. Pri drastičnim promjenama temperature, dimenzionalno odstupanje je uvijek kontrolirano unutar ±0,001 mm. U slučaju promjena vlažnosti, gusta struktura granita ga čini gotovo nepromijenjenim i ne dolazi do mjerljivih dimenzionalnih promjena. U okruženju mehaničkih vibracija, odlične karakteristike prigušenja granita efikasno apsorbiraju energiju vibracija, a dimenzionalne fluktuacije su izuzetno male.
Nasuprot tome, za podlogu od lijevanog željeza, prosječni koeficijent termičkog širenja dostiže 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, a maksimalno dimenzijsko odstupanje uzrokovano promjenama temperature u roku od 10 godina iznosi ±0,05 mm. U vlažnom okruženju, lijevano željezo je sklono hrđanju i koroziji. Neki uzorci pokazuju lokalne deformacije, a dimenzijsko odstupanje se dodatno povećava. Pod djelovanjem mehaničkih vibracija, lijevano željezo ima slabe performanse prigušivanja vibracija, a njegova veličina često fluktuira, što otežava ispunjavanje visokopreciznih zahtjeva inspekcije pločica.
Osnovni razlog za razliku u stabilnosti
Granit se formirao stotinama miliona godina kroz geološke procese. Njegova unutrašnja struktura je gusta i ujednačena, a mineralni kristali su stabilno raspoređeni, što prirodno eliminiše unutrašnji napon. Zbog toga je izuzetno neosjetljiv na promjene vanjskih faktora poput temperature, vlažnosti i vibracija. Liveno gvožđe se proizvodi procesom livenja i ima mikroskopske nedostatke poput pora i rupa od pijeska unutra. U međuvremenu, zaostali napon koji nastaje tokom procesa livenja sklon je izazivanju dimenzionalnih promjena pod uticajem vanjske okoline. Metalna svojstva lijevanog gvožđa čine ga sklonim hrđanju zbog vlage, ubrzavajući strukturna oštećenja i smanjujući dimenzionalnu stabilnost.
Utjecaj na opremu za inspekciju pločica
Oprema za inspekciju pločica na bazi granitne podloge, sa svojim stabilnim dimenzijskim performansama, može osigurati da sistem za inspekciju održava visoku preciznost tokom dugog vremena, smanjiti pogrešne procjene i propuštene detekcije uzrokovane odstupanjem tačnosti opreme, te značajno poboljšati prinos proizvoda. U međuvremenu, niski zahtjevi za održavanje smanjuju troškove cijelog životnog ciklusa opreme. Oprema koja koristi podloge od lijevanog željeza, zbog loše dimenzijske stabilnosti, zahtijeva čestu kalibraciju i održavanje. To ne samo da povećava operativne troškove, već može utjecati i na kvalitet proizvodnje poluprovodnika zbog nedovoljne preciznosti, uzrokujući potencijalne ekonomske gubitke.
S obzirom na trend težnje industrije poluprovodnika ka većoj preciznosti i boljem kvalitetu, odabir granita kao osnovnog materijala za opremu za inspekciju pločica nesumnjivo je mudar potez za osiguranje performansi opreme i povećanje konkurentnosti preduzeća.
Vrijeme objave: 14. maj 2025.