ข้อดีของฐานหินแกรนิตในด้านความทนทานต่อการสั่นสะเทือนและเสถียรภาพทางความร้อนในอุปกรณ์ตัดเวเฟอร์

ในกระบวนการของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ที่มุ่งสู่กระบวนการผลิตในระดับนาโน การตัดเวเฟอร์ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการผลิตชิปมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับความเสถียรของอุปกรณ์ ฐานหินแกรนิตซึ่งมีความต้านทานการสั่นสะเทือนและความเสถียรทางความร้อนที่โดดเด่นได้กลายมาเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์ตัดเวเฟอร์ ซึ่งให้การรับประกันที่เชื่อถือได้สำหรับการประมวลผลเวเฟอร์ที่มีความแม่นยำสูงและประสิทธิภาพสูง

คุณสมบัติการหน่วงและป้องกันการสั่นสะเทือนสูง: ปกป้องความแม่นยำในการตัดระดับนาโน
เมื่ออุปกรณ์ตัดเวเฟอร์ทำงาน การหมุนด้วยความเร็วสูงของแกนหมุน การสั่นสะเทือนความถี่สูงของเครื่องมือตัด และการสั่นสะเทือนจากสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากอุปกรณ์โดยรอบ ล้วนส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำในการตัด ประสิทธิภาพการหน่วงของฐานโลหะแบบดั้งเดิมมีจำกัด ทำให้ลดการสั่นสะเทือนได้อย่างรวดเร็วได้ยาก ส่งผลให้เกิดการสั่นไหวในระดับไมครอนของเครื่องมือตัด และทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น ขอบบิ่นและรอยแตกร้าวบนเวเฟอร์โดยตรง คุณสมบัติการหน่วงสูงของฐานหินแกรนิตช่วยแก้ปัญหานี้ได้อย่างพื้นฐาน
ผลึกแร่ภายในของหินแกรนิตนั้นเชื่อมโยงกันอย่างแน่นหนา ทำให้เกิดโครงสร้างการกระจายพลังงานตามธรรมชาติ เมื่อการสั่นสะเทือนถูกส่งไปยังฐาน โครงสร้างจุลภาคภายในของหินแกรนิตสามารถแปลงพลังงานการสั่นสะเทือนเป็นพลังงานความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ทำให้การสั่นสะเทือนลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนเดียวกัน ฐานหินแกรนิตสามารถลดแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนได้มากกว่า 90% ภายใน 0.5 วินาที ในขณะที่ฐานโลหะต้องใช้เวลา 3 ถึง 5 วินาที ประสิทธิภาพการหน่วงที่โดดเด่นนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครื่องมือตัดจะคงความเสถียรระหว่างกระบวนการตัดในระดับนาโน รับประกันขอบที่เรียบของการตัดเวเฟอร์และลดอัตราการแตกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการตัดเวเฟอร์ขนาด 5 นาโนเมตร อุปกรณ์ที่มีฐานหินแกรนิตสามารถควบคุมขนาดการแตกได้ภายใน 10 ไมโครเมตร ซึ่งสูงกว่าอุปกรณ์ที่มีฐานโลหะถึง 40%
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำเป็นพิเศษ: ทนทานต่ออิทธิพลของความผันผวนของอุณหภูมิ
ในระหว่างกระบวนการตัดเวเฟอร์ ความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานของเครื่องมือตัด การกระจายความร้อนจากการทำงานในระยะยาวของอุปกรณ์ และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสภาพแวดล้อมในเวิร์กช็อป ล้วนทำให้ชิ้นส่วนของอุปกรณ์เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนได้ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุโลหะค่อนข้างสูง (ประมาณ 12×10⁻⁶/℃) เมื่ออุณหภูมิผันผวน 5℃ ฐานโลหะยาว 1 เมตรอาจเกิดการเสียรูปได้ 60μm ทำให้ตำแหน่งการตัดเปลี่ยนไปและส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการตัดอย่างรุนแรง
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของฐานหินแกรนิตอยู่ที่ (4-8) ×10⁻⁶/℃ เท่านั้น ซึ่งน้อยกว่าหนึ่งในสามของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุโลหะ ภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงมิติของวัสดุแทบจะถูกละเลย ข้อมูลที่วัดได้ของบริษัทผลิตเซมิคอนดักเตอร์แห่งหนึ่งแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการตัดเวเฟอร์ความเข้มสูงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 8 ชั่วโมง เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมผันผวน 10℃ ตำแหน่งการตัดของอุปกรณ์ที่มีฐานหินแกรนิตจะน้อยกว่า 20μm ในขณะที่อุปกรณ์ที่มีฐานโลหะจะเกิน 60μm ประสิทธิภาพความร้อนที่เสถียรนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าตำแหน่งสัมพันธ์ระหว่างเครื่องมือตัดและเวเฟอร์จะแม่นยำตลอดเวลา แม้ภายใต้การทำงานต่อเนื่องระยะยาวหรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแวดล้อมอย่างรุนแรง ก็สามารถรักษาความสม่ำเสมอของความแม่นยำในการตัดได้
ความแข็งแกร่งและทนทานต่อการสึกหรอ: รับประกันการทำงานที่เสถียรในระยะยาวของอุปกรณ์
นอกจากข้อดีของความต้านทานการสั่นสะเทือนและความเสถียรทางความร้อนแล้ว ความแข็งแกร่งและความต้านทานการสึกหรอที่สูงของฐานหินแกรนิตยังช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ตัดเวเฟอร์อีกด้วย หินแกรนิตมีความแข็ง 6 ถึง 7 ตามมาตราโมห์ส และมีความแข็งแรงในการบีบอัดเกิน 120MPa หินแกรนิตสามารถทนต่อแรงกดดันและแรงกระแทกมหาศาลระหว่างกระบวนการตัด และไม่เสียรูปง่าย ในขณะเดียวกัน โครงสร้างที่หนาแน่นทำให้มีความทนทานต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม แม้ในระหว่างการตัดบ่อยครั้ง พื้นผิวฐานก็ไม่สึกหรอง่าย ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะทำงานได้อย่างแม่นยำสูงเป็นเวลานาน
ในทางปฏิบัติ บริษัทผู้ผลิตเวเฟอร์จำนวนมากได้ปรับปรุงผลผลิตและประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการนำอุปกรณ์ตัดที่มีฐานเป็นหินแกรนิตมาใช้ ข้อมูลจากโรงหล่อชั้นนำระดับโลกแสดงให้เห็นว่าหลังจากนำอุปกรณ์ที่มีฐานเป็นหินแกรนิตมาใช้ ผลผลิตการตัดเวเฟอร์ก็เพิ่มขึ้นจาก 88% เป็นมากกว่า 95% รอบการบำรุงรักษาอุปกรณ์ก็ขยายออกไปถึงสามเท่า ทำให้ลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มความสามารถในการแข่งขันในตลาด
สรุปได้ว่าฐานหินแกรนิตมีความทนทานต่อการสั่นสะเทือน ทนความร้อน แข็งแรง และทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม จึงรับประกันประสิทธิภาพการทำงานที่ครอบคลุมสำหรับอุปกรณ์ตัดเวเฟอร์ได้ เมื่อเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ก้าวหน้าไปสู่ความแม่นยำที่สูงขึ้น ฐานหินแกรนิตจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในด้านการผลิตเวเฟอร์ ส่งเสริมการพัฒนานวัตกรรมอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์