Dalam bidang manufaktur semikonduktor, presisi merupakan kunci utama kualitas dan kinerja produk. Peralatan pengukuran semikonduktor, sebagai kunci utama untuk memastikan akurasi produksi, menerapkan persyaratan yang sangat ketat terhadap stabilitas komponen-komponen utamanya. Di antara komponen-komponen tersebut, platform granit, dengan stabilitas termalnya yang luar biasa, memainkan peran penting dalam peralatan pengukuran semikonduktor. Artikel ini akan melakukan analisis mendalam tentang kinerja stabilitas termal platform granit dalam peralatan pengukuran semikonduktor melalui data uji aktual.
Persyaratan ketat untuk stabilitas termal peralatan pengukuran dalam manufaktur semikonduktor
Proses manufaktur semikonduktor sangat kompleks dan presisi, dan lebar jalur sirkuit pada chip telah mencapai tingkat nanometer. Dalam proses manufaktur presisi tinggi seperti itu, perubahan suhu sekecil apa pun dapat menyebabkan ekspansi dan kontraksi termal komponen peralatan, sehingga memicu kesalahan pengukuran. Misalnya, dalam proses fotolitografi, jika akurasi pengukuran peralatan pengukur menyimpang sebesar 1 nanometer, hal itu dapat menyebabkan masalah serius seperti korsleting atau sirkuit terbuka pada sirkuit pada chip, yang menyebabkan chip terkikis. Menurut statistik data industri, untuk setiap fluktuasi suhu 1℃, platform peralatan pengukur material logam tradisional dapat mengalami perubahan dimensi beberapa nanometer. Namun, manufaktur semikonduktor memerlukan akurasi pengukuran yang dikontrol dalam ±0,1 nanometer, yang menjadikan stabilitas termal sebagai faktor kunci dalam menentukan apakah peralatan pengukur dapat memenuhi tuntutan manufaktur semikonduktor.
Keunggulan teoritis stabilitas termal platform granit
Granit, sebagai salah satu jenis batu alam, memiliki kristalisasi mineral internal yang kompak, struktur yang padat dan seragam, serta keunggulan alami berupa stabilitas termal. Dalam hal koefisien muai panas, koefisien muai panas granit sangat rendah, umumnya berkisar antara 4,5 hingga 6,5×10⁻⁶/K. Sebaliknya, koefisien muai panas material logam umum seperti paduan aluminium mencapai 23,8×10⁻⁶/K, beberapa kali lipat lebih tinggi daripada granit. Hal ini berarti bahwa pada kondisi variasi suhu yang sama, perubahan dimensi platform granit jauh lebih kecil daripada platform logam, sehingga dapat memberikan referensi pengukuran yang lebih stabil untuk peralatan pengukuran semikonduktor.
Selain itu, struktur kristal granit memberikan keseragaman konduksi panas yang sangat baik. Ketika peralatan menghasilkan panas atau terjadi perubahan suhu sekitar, platform granit dapat menghantarkan panas dengan cepat dan merata, menghindari fenomena pemanasan berlebih atau pendinginan berlebih lokal, sehingga secara efektif menjaga konsistensi suhu platform secara keseluruhan dan selanjutnya memastikan stabilitas akurasi pengukuran.
Proses dan metode pengukuran stabilitas termal
Untuk mengevaluasi stabilitas termal platform granit secara akurat pada peralatan pengukuran semikonduktor, kami telah merancang skema pengukuran yang ketat. Kami memilih instrumen pengukuran wafer semikonduktor presisi tinggi yang dilengkapi dengan platform granit yang diproses dengan presisi super. Dalam lingkungan eksperimen, rentang variasi suhu umum di bengkel manufaktur semikonduktor disimulasikan, yaitu pemanasan bertahap dari 20℃ hingga 35℃, kemudian pendinginan kembali hingga 20℃. Seluruh proses berlangsung selama 8 jam.
Pada platform granit alat ukur, wafer silikon standar berpresisi tinggi ditempatkan, dan sensor perpindahan dengan akurasi skala nano digunakan untuk memantau perubahan posisi relatif antara wafer silikon dan platform secara waktu nyata. Sementara itu, beberapa sensor suhu berpresisi tinggi ditempatkan pada posisi berbeda pada platform untuk memantau distribusi suhu di permukaan platform. Selama percobaan, data perpindahan dan suhu dicatat setiap 15 menit untuk memastikan kelengkapan dan keakuratan data.
Data terukur dan analisis hasil
Hubungan antara perubahan suhu dan perubahan ukuran platform
Data eksperimen menunjukkan bahwa ketika suhu naik dari 20℃ menjadi 35℃, perubahan ukuran linear platform granit sangat kecil. Setelah perhitungan, selama seluruh proses pemanasan, ekspansi linear maksimum platform hanya 0,3 nanometer, jauh di bawah rentang toleransi kesalahan untuk akurasi pengukuran dalam proses manufaktur semikonduktor. Selama tahap pendinginan, ukuran platform hampir sepenuhnya dapat kembali ke keadaan awal, dan fenomena lag perubahan ukuran dapat diabaikan. Karakteristik mempertahankan perubahan dimensi yang sangat rendah bahkan di bawah fluktuasi suhu yang signifikan sepenuhnya memvalidasi stabilitas termal platform granit yang luar biasa.
Analisis keseragaman suhu pada permukaan platform
Data yang dikumpulkan oleh sensor suhu menunjukkan bahwa selama pengoperasian peralatan dan proses perubahan suhu, distribusi suhu pada permukaan platform granit sangat seragam. Bahkan pada tahap ketika suhu berubah paling intens, perbedaan suhu antara setiap titik pengukuran pada permukaan platform selalu terkontrol dalam kisaran ±0,1℃. Distribusi suhu yang seragam secara efektif menghindari deformasi platform yang disebabkan oleh tegangan termal yang tidak merata, memastikan kerataan dan stabilitas permukaan referensi pengukuran, dan menyediakan lingkungan pengukuran yang andal untuk peralatan metrologi semikonduktor.
Dibandingkan dengan platform material tradisional
Data pengukuran platform granit dibandingkan dengan data pengukuran peralatan pengukuran semikonduktor sejenis yang menggunakan platform paduan aluminium, dan perbedaannya signifikan. Pada kondisi perubahan suhu yang sama, ekspansi linier platform paduan aluminium mencapai 2,5 nanometer, lebih dari delapan kali lipat ekspansi linier platform granit. Sementara itu, distribusi suhu pada permukaan platform paduan aluminium tidak merata, dengan perbedaan suhu maksimum mencapai 0,8℃, yang mengakibatkan deformasi platform yang nyata dan sangat memengaruhi akurasi pengukuran.
Dalam dunia peralatan metrologi semikonduktor yang presisi, platform granit, dengan stabilitas termalnya yang luar biasa, telah menjadi andalan dalam memastikan akurasi pengukuran. Data pengukuran membuktikan dengan kuat kinerja platform granit yang luar biasa dalam merespons perubahan suhu, memberikan dukungan teknis yang andal bagi industri manufaktur semikonduktor. Seiring dengan kemajuan proses manufaktur semikonduktor menuju presisi yang lebih tinggi, keunggulan stabilitas termal platform granit akan semakin menonjol, yang terus mendorong inovasi dan perkembangan teknologi di industri ini.
Waktu posting: 13 Mei 2025