เหตุใดโรงงานผลิตเวเฟอร์ 5 อันดับแรกของโลกจึงเลิกใช้เหล็กหล่อ? การวิเคราะห์ข้อดีของการใช้แท่นหินแกรนิตในสภาพแวดล้อมห้องปลอดเชื้อที่ปราศจากมลพิษ

ในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ความสะอาดของสภาพแวดล้อมในห้องคลีนรูมส่งผลโดยตรงต่ออัตราผลผลิตของการผลิตเวเฟอร์และประสิทธิภาพของชิป โรงงานผลิตเวเฟอร์ 5 อันดับแรกของโลกได้เลิกใช้เหล็กหล่อแบบดั้งเดิมและเปลี่ยนมาใช้แท่นหินแกรนิตแล้ว เบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงนี้คือความมุ่งมั่นสูงสุดในการสร้างสภาพแวดล้อมปลอดมลพิษในห้องคลีนรูม แท่นหินแกรนิตด้วยคุณลักษณะเฉพาะตัว ได้แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่เหนือกว่าในห้องคลีนรูมและกลายเป็นที่นิยมอย่างมากในโรงงานผลิตเวเฟอร์

"ข้อบกพร่องร้ายแรง" ของวัสดุเหล็กหล่อในห้องปลอดเชื้อ
เหล็กหล่อ ซึ่งเป็นวัสดุอุตสาหกรรมดั้งเดิม เคยมีข้อดีในด้านคุณสมบัติทางกล แต่ก็มีปัญหามากมายในสภาพแวดล้อมห้องคลีนรูมสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ประการแรก โครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวเหล็กหล่อไม่หนาแน่น มีรูพรุนและรอยแตกเล็กๆ จำนวนมากที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ในระหว่างการใช้งานห้องคลีนรูมในแต่ละวัน รูพรุนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะดูดซับฝุ่น คราบน้ำมัน และสารปนเปื้อนทางเคมีต่างๆ กลายเป็นแหล่งซ่อนตัวของแหล่งมลพิษ เมื่อสารปนเปื้อนสะสมตัว ในระหว่างขั้นตอนการผลิตเวเฟอร์ที่แม่นยำ สารปนเปื้อนเหล่านั้นอาจหลุดร่วงและเกาะติดกับพื้นผิวของเวเฟอร์ ทำให้เกิดปัญหาคุณภาพร้ายแรง เช่น ไฟฟ้าลัดวงจรและวงจรเปิดในชิป
ประการที่สอง เหล็กหล่อมีเสถียรภาพทางเคมีค่อนข้างต่ำ ในกระบวนการผลิตเวเฟอร์ จะมีการใช้สารเคมีกัดกร่อนต่างๆ เช่น กรดไฮโดรฟลูออริกและกรดซัลฟิวริก เหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและการกัดกร่อนภายใต้การกัดกร่อนของสารเคมีเหล่านี้ สนิมและไอออนโลหะที่เกิดจากการกัดกร่อนไม่เพียงแต่จะก่อให้เกิดมลพิษต่อสภาพแวดล้อมในห้องปลอดเชื้อเท่านั้น แต่ยังอาจเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุบนพื้นผิวเวเฟอร์ ทำให้คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเวเฟอร์เสียหาย และลดผลผลิตลงอย่างมาก
คุณสมบัติ "ปลอดมลพิษ" ของแท่นหินแกรนิต
เหตุผลที่โรงงานผลิตเวเฟอร์ 5 อันดับแรกของโลกนิยมใช้แท่นหินแกรนิตนั้น มาจากคุณสมบัติ "ปราศจากมลพิษ" โดยธรรมชาติ หินแกรนิตเป็นหินธรรมชาติที่เกิดขึ้นจากกระบวนการทางธรณีวิทยามานานหลายร้อยล้านปี ผลึกแร่ภายในเรียงตัวกันอย่างหนาแน่น โครงสร้างมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอ และแทบไม่มีรูพรุนบนพื้นผิว โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้มั่นใจได้ว่าจะไม่ดูดซับฝุ่นและสิ่งปนเปื้อน แม้จะมีกระแสลมปั่นป่วนและการเคลื่อนไหวของบุคลากรและอุปกรณ์ในห้องปลอดเชื้อบ่อยครั้ง พื้นผิวแท่นหินแกรนิตก็ยังคงสะอาด ป้องกันการเจริญเติบโตและการแพร่กระจายของสิ่งปนเปื้อน
ในแง่ของความเสถียรทางเคมี หินแกรนิตมีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ส่วนประกอบหลักคือแร่ธาตุต่างๆ เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรมากและแทบไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีทั่วไปใดๆ ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่ซับซ้อนของการผลิตเวเฟอร์ แพลตฟอร์มหินแกรนิตสามารถรับมือกับการกัดกร่อนของสารเคมีต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย โดยไม่ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนหรือมลภาวะจากไอออนโลหะ ทำให้เป็นแพลตฟอร์มพื้นฐานที่ปลอดภัยและสะอาดสำหรับการผลิตเวเฟอร์ ในขณะเดียวกัน หินแกรนิตไม่นำไฟฟ้าและไม่ก่อให้เกิดไฟฟ้าสถิต จึงหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของมลภาวะที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตดูดซับฝุ่นละออง และช่วยรับประกันคุณภาพสิ่งแวดล้อมของห้องปลอดเชื้อได้อีกด้วย
การเลือกใช้วัสดุจากมุมมองด้านต้นทุนและผลประโยชน์
แม้ว่าต้นทุนการจัดซื้อแท่นหินแกรนิตในตอนเริ่มต้นจะสูงกว่าแท่นเหล็กหล่อ แต่ในระยะยาวแล้ว ประโยชน์โดยรวมที่ได้รับนั้นคุ้มค่ากว่าส่วนต่างของต้นทุนอย่างมาก การทำความสะอาดและบำรุงรักษาแท่นเหล็กหล่อบ่อยครั้งเนื่องจากปัญหามลพิษ รวมถึงการสูญเสียจำนวนมากที่เกิดจากอัตราสินค้าชำรุดที่เพิ่มขึ้น ทำให้ต้นทุนการผลิตโดยรวมสูง แท่นหินแกรนิตด้วยข้อได้เปรียบด้านความเป็นศูนย์ของมลพิษ ช่วยลดความถี่ในการทำความสะอาดและบำรุงรักษาในห้องปลอดเชื้อและอัตราสินค้าชำรุดได้อย่างมาก ลดต้นทุนการดำเนินงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ยกตัวอย่างเช่น โรงงานที่มีกำลังการผลิตปีละหนึ่งล้านแผ่น หลังจากนำแท่นหินแกรนิตมาใช้แล้ว สามารถลดการสูญเสียที่เกิดจากมลพิษได้มากกว่าสิบล้านหยวนต่อปี และผลตอบแทนจากการลงทุนนั้นคุ้มค่าอย่างมาก
โรงงานผลิตเวเฟอร์ 5 อันดับแรกของโลกได้เลิกใช้เหล็กหล่อและหันมาเลือกใช้แท่นหินแกรนิตแทน โดยพิจารณาอย่างรอบด้านถึงข้อกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมห้องปลอดเชื้อและประสิทธิภาพการผลิต ข้อดีของการปราศจากมลพิษของแท่นหินแกรนิตเป็นการรับประกันที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตเวเฟอร์ และผลักดันการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ไปสู่ความแม่นยำและอัตราผลผลิตที่สูงขึ้น ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ แท่นหินแกรนิตจึงมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการผลิตเวเฟอร์ในอนาคต