Panduan Pemilihan Peralatan Inspeksi Wafer: Perbandingan Stabilitas Dimensi 10 tahun antara Granit dan Besi Cor.

Bahasa Indonesia:
Dalam bidang manufaktur semikonduktor, keakuratan peralatan inspeksi wafer secara langsung menentukan kualitas dan hasil chip. Sebagai fondasi yang mendukung komponen deteksi inti, stabilitas dimensi bahan dasar peralatan memainkan peran penting dalam kinerja operasional jangka panjang peralatan. Granit dan besi cor adalah dua bahan dasar yang umum digunakan untuk peralatan inspeksi wafer. Sebuah studi perbandingan selama 10 tahun telah mengungkapkan perbedaan signifikan di antara keduanya dalam hal stabilitas dimensi, yang memberikan referensi penting untuk pemilihan peralatan.
Latar Belakang dan Desain Eksperimen
Proses produksi wafer semikonduktor memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk akurasi deteksi. Bahkan penyimpangan dimensi sekecil mikrometer dapat menyebabkan penurunan kinerja chip atau bahkan pengikisan. Untuk mengeksplorasi stabilitas dimensi granit dan besi cor selama penggunaan jangka panjang, tim peneliti merancang eksperimen yang mensimulasikan lingkungan kerja nyata. Sampel granit dan besi cor dengan spesifikasi yang sama dipilih dan ditempatkan di ruang lingkungan dengan suhu berfluktuasi dari 15℃ hingga 35℃ dan kelembaban berfluktuasi dari 30% hingga 70% RH. Getaran mekanis selama pengoperasian peralatan disimulasikan melalui meja getaran. Dimensi utama sampel diukur setiap kuartal menggunakan interferometer laser presisi tinggi, dan data direkam terus menerus selama 10 tahun.

Hasil Eksperimen: Keunggulan Mutlak Granit
Data eksperimen selama sepuluh tahun menunjukkan bahwa substrat granit menunjukkan stabilitas yang mencengangkan. Koefisien ekspansi termalnya sangat rendah, rata-rata hanya 4,6×10⁻⁶/℃. Di bawah perubahan suhu yang drastis, deviasi dimensi selalu terkontrol dalam ±0,001 mm. Dalam menghadapi perubahan kelembaban, struktur granit yang padat membuatnya hampir tidak terpengaruh, dan tidak terjadi perubahan dimensi yang terukur. Dalam lingkungan getaran mekanis, karakteristik redaman granit yang sangat baik secara efektif menyerap energi getaran, dan fluktuasi dimensi sangat kecil.
Sebaliknya, untuk substrat besi cor, koefisien ekspansi termal rata-ratanya mencapai 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, dan deviasi dimensi maksimum yang disebabkan oleh perubahan suhu dalam 10 tahun adalah ±0,05 mm. Di lingkungan yang lembab, besi cor rentan terhadap karat dan korosi. Beberapa sampel menunjukkan deformasi lokal, dan deviasi dimensi semakin meningkat. Di bawah aksi getaran mekanis, besi cor memiliki kinerja peredaman getaran yang buruk dan ukurannya sering berfluktuasi, sehingga sulit untuk memenuhi persyaratan presisi tinggi dari inspeksi wafer.
Alasan penting untuk perbedaan stabilitas
Granit terbentuk selama ratusan juta tahun melalui proses geologi. Struktur internalnya padat dan seragam, dan kristal mineralnya tersusun secara stabil, sehingga secara alami menghilangkan tekanan internal. Hal ini membuatnya sangat tidak sensitif terhadap perubahan faktor eksternal seperti suhu, kelembaban, dan getaran. Besi tuang dibuat melalui proses pengecoran dan memiliki cacat mikroskopis seperti pori-pori dan lubang pasir di dalamnya. Sementara itu, tekanan sisa yang dihasilkan selama proses pengecoran cenderung menyebabkan perubahan dimensi di bawah rangsangan lingkungan eksternal. Sifat logam besi tuang membuatnya rentan terhadap karat karena kelembaban, yang mempercepat kerusakan struktural dan mengurangi stabilitas dimensi.
Dampak pada peralatan inspeksi wafer
Peralatan inspeksi wafer yang berbasis pada substrat granit, dengan kinerja dimensi yang stabil, dapat memastikan bahwa sistem inspeksi mempertahankan presisi tinggi untuk waktu yang lama, mengurangi kesalahan penilaian dan deteksi yang terlewat yang disebabkan oleh penyimpangan akurasi peralatan, dan secara signifikan meningkatkan hasil produk. Sementara itu, persyaratan perawatan yang rendah mengurangi biaya siklus hidup penuh peralatan. Peralatan yang menggunakan substrat besi cor, karena stabilitas dimensi yang buruk, memerlukan kalibrasi dan perawatan yang sering. Hal ini tidak hanya meningkatkan biaya pengoperasian tetapi juga dapat memengaruhi kualitas produksi semikonduktor karena presisi yang tidak memadai, yang menyebabkan potensi kerugian ekonomi.
Berdasarkan tren industri semikonduktor yang mengejar presisi lebih tinggi dan kualitas lebih baik, memilih granit sebagai bahan dasar untuk peralatan inspeksi wafer tidak diragukan lagi merupakan langkah bijak untuk memastikan kinerja peralatan dan meningkatkan daya saing perusahaan.