Di bidang manufaktur semikonduktor, akurasi peralatan inspeksi wafer secara langsung menentukan kualitas dan hasil produksi chip. Sebagai fondasi yang mendukung komponen deteksi inti, stabilitas dimensi material dasar peralatan memainkan peran penting dalam kinerja operasional jangka panjang peralatan tersebut. 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, memberikan referensi penting untuk pemilihan peralatan.
Latar Belakang dan Desain Eksperimental
Proses produksi wafer semikonduktor memiliki persyaratan akurasi deteksi yang sangat tinggi. Bahkan penyimpangan dimensi tingkat mikrometer dapat menyebabkan penurunan kinerja chip atau bahkan pembuangan. 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 dalam ruang lingkungan di mana suhu berfluktuasi dari 15℃ hingga 35℃ dan kelembapan berfluktuasi dari 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 dicatat secara terus menerus selama 10 tahun.
Hasil eksperimen: Keunggulan absolut granit
Data eksperimental selama sepuluh tahun menunjukkan bahwa substrat granit menunjukkan stabilitas yang menakjubkan. Koefisien ekspansi termalnya sangat rendah, rata-rata hanya 4,6×10⁻⁶/℃. Di bawah perubahan suhu yang drastis, penyimpangan 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 peredaman granit yang sangat baik secara efektif menyerap energi getaran, dan fluktuasi dimensinya 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. Dalam lingkungan yang 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 peredaman getaran yang buruk dan ukurannya sering berfluktuasi, sehingga sulit untuk memenuhi persyaratan presisi tinggi inspeksi wafer.
Alasan mendasar perbedaan stabilitas tersebut
Granit terbentuk selama ratusan juta tahun melalui proses geologis. Struktur internalnya padat dan seragam, dan kristal mineralnya tersusun stabil, sehingga secara alami menghilangkan tegangan internal. Hal ini membuatnya sangat tidak sensitif terhadap perubahan faktor eksternal seperti suhu, kelembaban, 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 di bawah rangsangan lingkungan eksternal. Sifat logam besi cor membuatnya rentan terhadap karat akibat kelembaban, 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 bahwa sistem inspeksi mempertahankan presisi tinggi dalam jangka waktu lama, mengurangi kesalahan penilaian dan deteksi yang terlewatkan akibat penyimpangan akurasi peralatan, dan secara signifikan meningkatkan hasil produksi. 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 operasional tetapi juga dapat memengaruhi kualitas produksi semikonduktor karena presisi yang tidak memadai, yang berpotensi menyebabkan kerugian ekonomi.
Dalam 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.
Waktu posting: 14 Mei 2025