เหตุใดโรงงานผลิตเวเฟอร์ 5 อันดับแรกของโลกจึงเลิกใช้เหล็กหล่อ? การวิเคราะห์ข้อดีของแพลตฟอร์มแกรนิตที่ลดมลพิษเป็นศูนย์ในสภาพแวดล้อมห้องคลีนรูม

ในด้านการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ความสะอาดของสภาพแวดล้อมในห้องคลีนรูมส่งผลโดยตรงต่ออัตราผลผลิตของการผลิตเวเฟอร์และประสิทธิภาพของชิป โรงงานผลิตเวเฟอร์ชั้นนำ 5 อันดับแรกของโลกต่างเลิกใช้วัสดุเหล็กหล่อแบบเดิมและเปลี่ยนมาใช้แพลตฟอร์มหินแกรนิต เบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงนี้คือการมุ่งมั่นสู่สภาพแวดล้อมที่ปลอดมลพิษในห้องคลีนรูมอย่างแท้จริง แพลตฟอร์มหินแกรนิตซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ได้แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้ในห้องคลีนรูม และกลายเป็นที่ชื่นชอบของโรงงานผลิตเวเฟอร์ในปัจจุบัน

“ข้อบกพร่องร้ายแรง” ของวัสดุเหล็กหล่อในห้องสะอาด
เหล็กหล่อ ซึ่งเป็นวัสดุอุตสาหกรรมดั้งเดิม เคยมีข้อได้เปรียบด้านคุณสมบัติเชิงกลอยู่บ้าง แต่กลับมีปัญหามากมายในสภาพแวดล้อมห้องปลอดเชื้อของสารกึ่งตัวนำ ประการแรก โครงสร้างจุลภาคบนพื้นผิวของเหล็กหล่อไม่หนาแน่น มีรูพรุนจำนวนมากและรอยแตกเล็กๆ ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ในระหว่างการใช้งานห้องปลอดเชื้อทุกวัน รูพรุนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะดูดซับฝุ่น คราบน้ำมัน และสารมลพิษทางเคมีต่างๆ ได้ง่าย ซึ่งกลายเป็นแหล่งสะสมของมลพิษ เมื่อสารปนเปื้อนสะสมตัว ในระหว่างขั้นตอนการผลิตเวเฟอร์ที่แม่นยำ สารปนเปื้อนอาจหลุดออกและเกาะติดบนพื้นผิวของเวเฟอร์ ก่อให้เกิดปัญหาด้านคุณภาพที่ร้ายแรง เช่น ไฟฟ้าลัดวงจรและวงจรเปิดในชิป
ประการที่สอง เหล็กหล่อมีความเสถียรทางเคมีค่อนข้างต่ำ ในกระบวนการผลิตเวเฟอร์ มีการใช้สารเคมีกัดกร่อนหลายชนิด เช่น กรดไฮโดรฟลูออริกและกรดซัลฟิวริก เหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและการกัดกร่อนภายใต้การกัดกร่อนของสารเคมีเหล่านี้ สนิมและไอออนโลหะที่เกิดจากการกัดกร่อนไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสภาพแวดล้อมในห้องคลีนรูมเท่านั้น แต่ยังอาจเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุบนพื้นผิวเวเฟอร์ ทำลายคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของเวเฟอร์ และลดผลผลิตลงอย่างมาก
คุณสมบัติ "มลพิษเป็นศูนย์" ของแพลตฟอร์มหินแกรนิต
เหตุผลที่โรงงานผลิตแผ่นเวเฟอร์ 5 อันดับแรกของโลกนิยมใช้แพลตฟอร์มหินแกรนิตนั้น เป็นเพราะคุณสมบัติ "ปลอดมลภาวะ" ตามธรรมชาติ หินแกรนิตเป็นหินธรรมชาติที่ก่อตัวขึ้นจากกระบวนการทางธรณีวิทยาเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี ผลึกแร่ภายในมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอ แทบไม่มีรูพรุนบนพื้นผิว โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้รับประกันว่าจะไม่ดูดซับฝุ่นและสิ่งปนเปื้อน แม้ในสภาวะอากาศแปรปรวนบ่อยครั้ง รวมถึงกิจกรรมของบุคลากรและอุปกรณ์ในห้องคลีนรูม พื้นผิวของแพลตฟอร์มหินแกรนิตก็ยังคงสะอาดอยู่เสมอ ป้องกันการแพร่พันธุ์และการแพร่กระจายของสิ่งปนเปื้อน
ในด้านเสถียรภาพทางเคมี หินแกรนิตมีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ส่วนประกอบหลักคือแร่ธาตุ เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ หินแกรนิตมีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรอย่างยิ่งและแทบไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีทั่วไป ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่ซับซ้อนของการผลิตเวเฟอร์ แพลตฟอร์มหินแกรนิตสามารถรับมือกับการกัดกร่อนของสารเคมีกัดกร่อนต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย โดยไม่ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนหรือมลพิษจากไอออนโลหะ จึงเป็นแพลตฟอร์มพื้นฐานที่ปลอดภัยและสะอาดสำหรับการผลิตเวเฟอร์ ขณะเดียวกัน หินแกรนิตไม่นำไฟฟ้าและไม่ก่อให้เกิดไฟฟ้าสถิต จึงหลีกเลี่ยงความเสี่ยงจากมลพิษที่เกิดจากการดูดซับอนุภาคฝุ่นด้วยไฟฟ้าสถิต และยังช่วยรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมของห้องคลีนรูมอีกด้วย
การเลือกวัสดุจากมุมมองของต้นทุนและผลประโยชน์
แม้ว่าต้นทุนการจัดหาแพลตฟอร์มหินแกรนิตในช่วงแรกจะค่อนข้างสูงกว่าแพลตฟอร์มเหล็กหล่อ แต่ในระยะยาว ประโยชน์โดยรวมที่แพลตฟอร์มเหล่านี้มอบให้นั้นมากกว่าส่วนต่างของต้นทุนอย่างมาก การทำความสะอาดและบำรุงรักษาแพลตฟอร์มเหล็กหล่อบ่อยครั้งเนื่องจากปัญหามลพิษ รวมถึงความสูญเสียมหาศาลที่เกิดจากอัตราข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ทำให้ต้นทุนการผลิตโดยรวมยังคงสูง แพลตฟอร์มหินแกรนิตซึ่งมีข้อได้เปรียบในการลดมลพิษเป็นศูนย์ ช่วยลดความถี่ในการทำความสะอาดและบำรุงรักษาในห้องสะอาดและอัตราข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก ลดต้นทุนการดำเนินงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ยกตัวอย่างเช่น โรงงานที่มีกำลังการผลิตแผ่นเวเฟอร์หนึ่งล้านแผ่นต่อปี หลังจากนำแพลตฟอร์มหินแกรนิตมาใช้ สามารถลดความสูญเสียที่เกิดจากมลพิษได้มากกว่าสิบล้านหยวนต่อปี และให้ผลตอบแทนจากการลงทุนที่สูงมาก
โรงงานผลิตเวเฟอร์ชั้นนำ 5 อันดับแรกของโลกได้เลิกใช้เหล็กหล่อและเลือกใช้แพลตฟอร์มหินแกรนิตโดยพิจารณาข้อกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมในห้องคลีนรูมและประสิทธิภาพการผลิตอย่างครอบคลุม ข้อได้เปรียบของแพลตฟอร์มหินแกรนิตที่ปราศจากมลพิษเป็นศูนย์ช่วยรับประกันการผลิตเวเฟอร์ได้อย่างน่าเชื่อถือ และผลักดันการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ให้มีความแม่นยำสูงขึ้นและอัตราผลผลิตที่สูงขึ้น ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ แพลตฟอร์มหินแกรนิตจึงมีบทบาทสำคัญยิ่งขึ้นในการผลิตเวเฟอร์ในอนาคต