Di bidang manufaktur semikonduktor, presisi adalah kunci utama kualitas dan kinerja produk. Peralatan pengukuran semikonduktor, sebagai mata rantai penting untuk memastikan akurasi produksi, menerapkan persyaratan yang sangat ketat pada stabilitas komponen intinya. Di antaranya, platform granit, dengan stabilitas termalnya yang luar biasa, memainkan peran yang sangat 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 memasuki tingkat nanometer. Dalam proses manufaktur presisi tinggi seperti itu, bahkan perubahan suhu terkecil pun dapat menyebabkan pemuaian dan penyusutan 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 rangkaian terbuka pada sirkuit di chip, yang menyebabkan chip tersebut tidak dapat digunakan lagi. Menurut statistik data industri, untuk setiap fluktuasi suhu 1℃, platform peralatan pengukur material logam tradisional dapat mengalami perubahan dimensi beberapa nanometer. Namun, manufaktur semikonduktor membutuhkan 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 dari stabilitas termal platform granit
Granit, sebagai jenis batu alam, memiliki kristalisasi mineral internal yang kompak, struktur yang padat dan seragam, serta memiliki keunggulan alami berupa stabilitas termal. Dari segi koefisien ekspansi termal, koefisien ekspansi termal granit sangat rendah, umumnya berkisar antara 4,5 hingga 6,5 × 10⁻⁶/K. Sebaliknya, koefisien ekspansi termal material logam umum seperti paduan aluminium mencapai 23,8 × 10⁻⁶/K, yang beberapa kali lipat lebih tinggi daripada granit. Ini berarti bahwa dalam kondisi variasi suhu yang sama, perubahan dimensi platform granit jauh lebih kecil daripada platform logam, yang dapat memberikan referensi pengukuran yang lebih stabil untuk peralatan pengukuran semikonduktor.
Selain itu, struktur kristal granit memberikannya konduksi panas yang sangat seragam. Ketika pengoperasian peralatan menghasilkan panas atau suhu lingkungan berubah, platform granit dapat dengan cepat dan merata menghantarkan panas, menghindari fenomena panas berlebih atau dingin berlebih lokal, sehingga secara efektif menjaga konsistensi suhu keseluruhan platform dan lebih lanjut memastikan stabilitas akurasi pengukuran.
Proses dan metode pengukuran stabilitas termal
Untuk mengevaluasi secara akurat stabilitas termal platform granit 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 eksperimental, rentang variasi suhu umum di bengkel manufaktur semikonduktor disimulasikan, yaitu pemanasan bertahap dari 20℃ hingga 35℃ dan kemudian pendinginan kembali ke 20℃. Seluruh proses berlangsung selama 8 jam.
Di atas platform granit instrumen pengukuran, ditempatkan lempengan silikon standar berpresisi tinggi, dan sensor perpindahan dengan akurasi skala nano digunakan untuk memantau perubahan posisi relatif antara lempengan silikon dan platform secara real-time. Sementara itu, beberapa sensor suhu berpresisi tinggi ditempatkan di berbagai posisi pada platform untuk memantau distribusi suhu di permukaan platform. Selama percobaan, data perpindahan dan data 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 eksperimental menunjukkan bahwa ketika suhu naik dari 20℃ hingga 35℃, perubahan ukuran linier platform granit sangat kecil. Setelah perhitungan, selama seluruh proses pemanasan, ekspansi linier maksimum platform hanya 0,3 nanometer, yang jauh lebih rendah daripada rentang toleransi kesalahan untuk akurasi pengukuran dalam proses manufaktur semikonduktor. Selama tahap pendinginan, ukuran platform hampir sepenuhnya dapat kembali ke keadaan awal, dan fenomena keterlambatan perubahan ukuran dapat diabaikan. Karakteristik mempertahankan perubahan dimensi yang sangat rendah bahkan di bawah fluktuasi suhu yang signifikan ini sepenuhnya memvalidasi stabilitas termal yang luar biasa dari platform granit.
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 perubahan suhu paling intens, perbedaan suhu antara setiap titik pengukuran pada permukaan platform selalu terkontrol dalam ±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 pada platform granit dibandingkan dengan data dari peralatan pengukuran semikonduktor tipe yang sama yang menggunakan platform paduan aluminium, dan perbedaannya signifikan. Pada kondisi perubahan suhu yang sama, ekspansi linier platform paduan aluminium mencapai 2,5 nanometer, yang lebih dari delapan kali lipat dibandingkan 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 jelas 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 yang diukur secara kuat membuktikan kinerja luar biasa platform granit dalam menanggapi perubahan suhu, memberikan dukungan teknis yang andal bagi industri manufaktur semikonduktor. Seiring kemajuan proses manufaktur semikonduktor menuju presisi yang lebih tinggi, keunggulan stabilitas termal platform granit akan semakin menonjol, terus mendorong inovasi dan pengembangan teknologi di industri ini.
Waktu posting: 13 Mei 2025