Dalam bidang manufaktur semikonduktor, akurasi peralatan inspeksi wafer secara langsung menentukan kualitas dan hasil chip. Sebagai fondasi yang menopang komponen deteksi inti, stabilitas dimensi material dasar peralatan memainkan peran krusial dalam kinerja operasional jangka panjang. Granit dan besi cor adalah dua material 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 dalam pemilihan peralatan.
Latar Belakang dan Desain Eksperimen
Proses produksi wafer semikonduktor memiliki persyaratan akurasi deteksi yang sangat tinggi. Bahkan penyimpangan dimensi sekecil mikrometer pun 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 antara 15℃ hingga 35℃ dan kelembapan berfluktuasi antara 30% hingga 70% RH. Getaran mekanis selama pengoperasian peralatan disimulasikan melalui meja getar. Dimensi utama sampel diukur setiap kuartal menggunakan interferometer laser presisi tinggi, dan data direkam secara terus menerus selama 10 tahun.
Hasil percobaan: Keunggulan mutlak granit
Data eksperimen selama sepuluh tahun menunjukkan bahwa substrat granit menunjukkan stabilitas yang luar biasa. Koefisien muai termalnya sangat rendah, rata-rata hanya 4,6×10⁻⁶/℃. Pada perubahan suhu yang drastis, deviasi dimensi selalu terkendali dalam kisaran ±0,001 mm. Dalam menghadapi perubahan kelembapan, 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 dimensinya sangat kecil.
Sebaliknya, untuk substrat besi cor, koefisien muai termal rata-ratanya mencapai 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, dan deviasi dimensi maksimum akibat perubahan suhu dalam 10 tahun adalah ±0,05 mm. Dalam lingkungan lembap, besi cor rentan terhadap karat dan korosi. Beberapa sampel menunjukkan deformasi lokal, dan deviasi dimensi semakin meningkat. Di bawah pengaruh getaran mekanis, besi cor memiliki kinerja peredam getaran yang buruk dan ukurannya sering berfluktuasi, sehingga sulit memenuhi persyaratan presisi tinggi dalam inspeksi wafer.
Alasan utama perbedaan stabilitas
Granit terbentuk selama ratusan juta tahun melalui proses geologis. 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, kelembapan, dan getaran. Besi cor dibuat melalui proses pengecoran dan memiliki cacat mikroskopis seperti pori-pori dan lubang pasir di dalamnya. Sementara itu, tegangan sisa yang dihasilkan selama proses pengecoran rentan menyebabkan perubahan dimensi akibat rangsangan lingkungan eksternal. Sifat logam besi cor membuatnya rentan terhadap karat akibat kelembapan, yang mempercepat kerusakan struktural dan mengurangi stabilitas dimensi.
Dampak pada peralatan inspeksi wafer
Peralatan inspeksi wafer berbasis substrat granit, dengan kinerja dimensi yang stabil, dapat memastikan sistem inspeksi mempertahankan presisi tinggi untuk jangka waktu yang lama, mengurangi kesalahan penilaian dan deteksi yang disebabkan oleh penyimpangan akurasi peralatan, serta meningkatkan hasil produk secara signifikan. Sementara itu, persyaratan perawatan yang rendah mengurangi biaya siklus hidup peralatan secara keseluruhan. Peralatan yang menggunakan substrat besi cor, karena stabilitas dimensinya yang buruk, memerlukan kalibrasi dan perawatan yang sering. Hal ini tidak hanya meningkatkan biaya operasional tetapi juga dapat memengaruhi kualitas produksi semikonduktor karena presisi yang kurang memadai, sehingga berpotensi menimbulkan kerugian ekonomi.
Di bawah 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 bijaksana untuk memastikan kinerja peralatan dan meningkatkan daya saing perusahaan.
Waktu posting: 14 Mei 2025