U području proizvodnje poluvodiča, točnost opreme za inspekciju pločica izravno određuje kvalitetu i prinos čipova. Kao temelj koji podupire komponente za detekciju jezgre, dimenzijska stabilnost osnovnog materijala opreme igra ključnu ulogu u dugoročnim operativnim performansama opreme. Granit i lijevano željezo su dva često korištena osnovna materijala za opremu za inspekciju pločica. Desetogodišnja komparativna studija otkrila je značajne razlike među njima u smislu dimenzijske stabilnosti, pružajući važne reference za odabir opreme.
Eksperimentalna pozadina i dizajn
Proizvodni proces poluvodičkih pločica ima izuzetno visoke zahtjeve za točnost detekcije. Čak i odstupanje dimenzija na razini mikrometra može dovesti do smanjenja performansi čipa ili čak do otpada. Kako bi istražili dimenzijsku stabilnost granita i lijevanog željeza tijekom dugotrajne upotrebe, istraživački tim osmislio je eksperimente koji su simulirali stvarna radna okruženja. Uzorci granita i lijevanog željeza istih specifikacija odabrani su i smješteni u komoru za mjerenje temperature u kojoj je temperatura fluktuirala od 15 ℃ do 35 ℃, a vlažnost od 30% do 70% relativne vlažnosti. Mehaničke vibracije tijekom rada opreme simulirane su pomoću vibracijskog stola. Ključne dimenzije uzoraka mjerene su svaka tri mjeseca pomoću visokopreciznog laserskog interferometra, a podaci su kontinuirano bilježeni 10 godina.
Eksperimentalni rezultat: Apsolutna prednost granita
Deset godina eksperimentalnih podataka pokazuje da granitna podloga pokazuje zapanjujuću stabilnost. Njezin koeficijent toplinskog širenja izuzetno je nizak, u prosjeku samo 4,6 × 10⁻⁶/℃. Pri drastičnim promjenama temperature, dimenzijsko odstupanje uvijek se kontrolira unutar ±0,001 mm. U uvjetima promjena vlažnosti, gusta struktura granita gotovo ga ne utječe i ne dolazi do mjerljivih dimenzijskih promjena. U okruženju mehaničkih vibracija, izvrsna svojstva prigušenja granita učinkovito apsorbiraju energiju vibracija, a dimenzijske fluktuacije su izuzetno male.
Nasuprot tome, za podlogu od lijevanog željeza, prosječni koeficijent toplinskog širenja doseže 11×10⁻⁶/℃ - 13×10⁻⁶/℃, a maksimalno dimenzijsko odstupanje uzrokovano promjenama temperature unutar 10 godina iznosi ±0,05 mm. U vlažnom okruženju, lijevano željezo je sklono hrđanju i koroziji. Neki uzorci pokazuju lokalne deformacije, a dimenzijsko odstupanje dodatno se povećava. Pod djelovanjem mehaničkih vibracija, lijevano željezo ima slabe performanse prigušivanja vibracija, a njegova veličina često fluktuira, što otežava ispunjavanje visokopreciznih zahtjeva inspekcije pločica.
Bitni razlog razlike u stabilnosti
Granit se formirao stotinama milijuna godina kroz geološke procese. Njegova unutarnja struktura je gusta i ujednačena, a mineralni kristali su stabilno raspoređeni, što prirodno eliminira unutarnje naprezanje. To ga čini izuzetno neosjetljivim na promjene vanjskih čimbenika poput temperature, vlage i vibracija. Lijevano željezo se proizvodi postupkom lijevanja i ima mikroskopske nedostatke poput pora i rupica od pijeska unutra. U međuvremenu, zaostalo naprezanje nastalo tijekom procesa lijevanja sklono je uzrokovati dimenzijske promjene pod utjecajem vanjskog okruženja. Metalna svojstva lijevanog željeza čine ga sklonim hrđanju zbog vlage, ubrzavajući strukturna oštećenja i smanjujući dimenzijsku stabilnost.
Utjecaj na opremu za inspekciju pločica
Oprema za inspekciju pločica na bazi granitne podloge, sa svojim stabilnim dimenzijskim performansama, može osigurati da inspekcijski sustav održava visoku preciznost dulje vrijeme, smanjiti pogrešne procjene i propuštena otkrivanja uzrokovana pomicanjem točnosti opreme te značajno poboljšati prinos proizvoda. U međuvremenu, niski zahtjevi za održavanje smanjuju troškove cijelog životnog ciklusa opreme. Oprema koja koristi podloge od lijevanog željeza, zbog slabe dimenzijske stabilnosti, zahtijeva čestu kalibraciju i održavanje. To ne samo da povećava operativne troškove, već može utjecati i na kvalitetu proizvodnje poluvodiča zbog nedovoljne preciznosti, uzrokujući potencijalne ekonomske gubitke.
S obzirom na trend težnje poluvodičke industrije za većom preciznošću i boljom kvalitetom, odabir granita kao osnovnog materijala za opremu za inspekciju pločica nesumnjivo je mudar potez za osiguranje performansi opreme i povećanje konkurentnosti poduzeća.
Vrijeme objave: 14. svibnja 2025.