แพลตฟอร์มทดสอบเซมิคอนดักเตอร์: ข้อได้เปรียบสัมพันธ์ของการใช้หินแกรนิตเหนือวัสดุเหล็กหล่อคืออะไร?

ในสาขาการทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ การเลือกวัสดุของแพลตฟอร์มการทดสอบมีบทบาทสำคัญต่อความแม่นยำในการทดสอบและความเสถียรของอุปกรณ์ เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเหล็กหล่อแบบดั้งเดิมแล้ว หินแกรนิตกำลังกลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับแพลตฟอร์มการทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่โดดเด่น
ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่โดดเด่นช่วยให้การทำงานมีเสถียรภาพในระยะยาว
ในระหว่างกระบวนการทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ มักมีการใช้สารเคมีหลายชนิด เช่น สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) ที่ใช้ในการพัฒนาโฟโตรีซิสต์ และสารกัดกร่อนสูง เช่น กรดไฮโดรฟลูออริก (HF) และกรดไนตริก (HNO₃) ในกระบวนการกัด เหล็กหล่อประกอบด้วยธาตุเหล็กเป็นหลัก ในสภาพแวดล้อมทางเคมีดังกล่าว ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันมีแนวโน้มสูงที่จะเกิด อะตอมของเหล็กจะสูญเสียอิเล็กตรอนและเกิดปฏิกิริยาแทนที่กับสารกรดในสารละลาย ทำให้เกิดการกัดกร่อนบนพื้นผิวอย่างรวดเร็ว เกิดสนิมและรอยบุ๋ม และทำให้ความเรียบและความแม่นยำของมิติของแพลตฟอร์มเสียหาย

ในทางตรงกันข้าม องค์ประกอบแร่ธาตุของหินแกรนิตทำให้หินแกรนิตมีความต้านทานการกัดกร่อนที่พิเศษ ส่วนประกอบหลักคือควอตซ์ (SiO₂) มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรมาก และแทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดและเบสทั่วไป แร่ธาตุ เช่น เฟลด์สปาร์ ก็เฉื่อยในสภาพแวดล้อมทางเคมีทั่วไปเช่นกัน การทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าในสภาพแวดล้อมทางเคมีของการตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์จำลองเดียวกัน ความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีของหินแกรนิตสูงกว่าเหล็กหล่อมากกว่า 15 เท่า ซึ่งหมายความว่าการใช้แพลตฟอร์มหินแกรนิตสามารถลดความถี่และต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์ที่เกิดจากการกัดกร่อนได้อย่างมาก ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ และรับประกันความเสถียรในระยะยาวของความแม่นยำในการตรวจจับ
ความเสถียรสูงเป็นพิเศษ ตอบสนองความต้องการความแม่นยำในการตรวจจับระดับนาโนเมตร
การทดสอบเซมิคอนดักเตอร์มีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับความเสถียรของแพลตฟอร์มและจำเป็นต้องวัดลักษณะของชิปอย่างแม่นยำในระดับนาโน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของเหล็กหล่อค่อนข้างสูง ประมาณ 10-12 ×10⁻⁶/℃ ความร้อนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ตรวจจับหรือความผันผวนของอุณหภูมิแวดล้อมจะทำให้แพลตฟอร์มเหล็กหล่อขยายตัวและหดตัวเนื่องจากความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ส่งผลให้ตำแหน่งเบี่ยงเบนระหว่างหัววัดตรวจจับและชิป และส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการวัด

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของหินแกรนิตอยู่ที่ 0.6-5×10⁻⁶/℃ เท่านั้น ซึ่งน้อยกว่าหรือเท่ากับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของเหล็กหล่อเพียงเล็กน้อย โครงสร้างของหินแกรนิตมีความหนาแน่น ความเครียดภายในถูกกำจัดออกไปโดยพื้นฐานแล้วด้วยการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติในระยะยาว และได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ หินแกรนิตยังมีความแข็งแกร่งสูง โดยมีความแข็งสูงกว่าเหล็กหล่อ 2 ถึง 3 เท่า (เทียบเท่ากับ HRC > 51) ซึ่งสามารถต้านทานแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรักษาความเรียบและความตรงของแพลตฟอร์มไว้ได้ ตัวอย่างเช่น ในการตรวจจับวงจรชิปที่มีความแม่นยำสูง แพลตฟอร์มหินแกรนิตสามารถควบคุมข้อผิดพลาดของความเรียบได้ภายใน ±0.5μm/m ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ตรวจจับยังคงสามารถตรวจจับได้อย่างแม่นยำในระดับนาโนในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน
คุณสมบัติป้องกันแม่เหล็กที่โดดเด่น สร้างสภาพแวดล้อมการตรวจจับที่บริสุทธิ์
ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และเซ็นเซอร์ในอุปกรณ์ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์มีความไวต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอย่างมาก เหล็กหล่อมีแม่เหล็กในระดับหนึ่ง ในสภาพแวดล้อมที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า เหล็กหล่อจะสร้างสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำซึ่งจะรบกวนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของอุปกรณ์ตรวจจับ ส่งผลให้สัญญาณผิดเพี้ยนและข้อมูลการตรวจจับผิดปกติ

ในทางกลับกัน แกรนิตเป็นวัสดุป้องกันแม่เหล็กและแทบจะไม่มีโพลาไรซ์จากสนามแม่เหล็กภายนอก อิเล็กตรอนภายในมีคู่กันภายในพันธะเคมี และโครงสร้างมีความเสถียร ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก ในสภาพแวดล้อมที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูง 10mT ความเข้มของสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำบนพื้นผิวของแกรนิตจะน้อยกว่า 0.001mT ในขณะที่บนพื้นผิวเหล็กหล่อจะสูงถึงมากกว่า 8mT คุณสมบัตินี้ทำให้แพลตฟอร์มแกรนิตสามารถสร้างสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าบริสุทธิ์สำหรับอุปกรณ์ตรวจจับได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น การตรวจจับชิปควอนตัมและการตรวจจับวงจรแอนะล็อกที่มีความแม่นยำสูง ทำให้เพิ่มความน่าเชื่อถือและความสม่ำเสมอของผลการตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในการสร้างแท่นทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ หินแกรนิตได้แซงหน้าเหล็กหล่ออย่างครอบคลุม เนื่องจากมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ เช่น ทนทานต่อการกัดกร่อน มีเสถียรภาพ และต้านทานแม่เหล็ก ในขณะที่เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ก้าวหน้าไปสู่ความแม่นยำที่สูงขึ้น หินแกรนิตจะมีบทบาทสำคัญเพิ่มมากขึ้นในการรับรองประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทดสอบและส่งเสริมความก้าวหน้าของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์