ฐานหินแกรนิต: เหตุใดจึงเป็น “คู่หูทองคำ” ของเครื่องพิมพ์ภาพด้วยแสง?

ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องโฟโตลิโทกราฟีเป็นอุปกรณ์สำคัญที่กำหนดความแม่นยำของชิป และฐานหินแกรนิตที่มีคุณสมบัติหลากหลาย ได้กลายเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ของเครื่องโฟโตลิโทกราฟี

เสถียรภาพทางความร้อน: "เกราะป้องกัน" การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
เมื่อเครื่องโฟโตลิโทกราฟีทำงาน จะเกิดความร้อนจำนวนมาก แม้แต่การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียง 0.1℃ ก็อาจทำให้ชิ้นส่วนของอุปกรณ์เสียรูปและส่งผลต่อความแม่นยำของโฟโตลิโทกราฟีได้ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของหินแกรนิตต่ำมาก เพียง 4-8 ×10⁻⁶/℃ ซึ่งประมาณ 1/3 ของเหล็กและ 1/5 ของโลหะผสมอลูมิเนียม ทำให้ฐานหินแกรนิตสามารถรักษาความคงตัวของขนาดได้เมื่อเครื่องโฟโตลิโทกราฟีทำงานเป็นเวลานานหรือเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเปลี่ยนแปลง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการวางตำแหน่งที่แม่นยำของชิ้นส่วนทางแสงและโครงสร้างทางกล

ประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนขั้นสุดยอด: "ฟองน้ำ" ที่ดูดซับแรงสั่นสะเทือน
ในโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การทำงานของอุปกรณ์โดยรอบและการเคลื่อนไหวของผู้คนล้วนก่อให้เกิดการสั่นสะเทือน หินแกรนิตมีความหนาแน่นสูงและเนื้อแข็ง อีกทั้งยังมีคุณสมบัติในการลดแรงสั่นสะเทือนได้ดีเยี่ยม โดยมีอัตราส่วนการลดแรงสั่นสะเทือนสูงกว่าโลหะถึง 2-5 เท่า เมื่อแรงสั่นสะเทือนจากภายนอกส่งผ่านไปยังฐานหินแกรนิต แรงเสียดทานระหว่างผลึกแร่ภายในจะเปลี่ยนพลังงานการสั่นสะเทือนให้เป็นพลังงานความร้อนเพื่อระบายออก ซึ่งสามารถลดแรงสั่นสะเทือนได้อย่างมากในเวลาอันสั้น ทำให้เครื่องพิมพ์ภาพด้วยแสงสามารถกลับสู่สภาวะปกติได้อย่างรวดเร็ว และป้องกันการเบลอหรือการเบี่ยงเบนของลวดลายในเครื่องพิมพ์ภาพด้วยแสงเนื่องจากการสั่นสะเทือน

ความเสถียรทางเคมี: "ผู้พิทักษ์" สิ่งแวดล้อมที่สะอาด
ภายในเครื่องพิมพ์ภาพด้วยแสง (photolithography machine) สัมผัสกับสารเคมีหลากหลายชนิด และวัสดุโลหะทั่วไปมักเกิดการกัดกร่อนหรือปล่อยอนุภาคออกมาได้ง่าย แต่หินแกรนิตประกอบด้วยแร่ธาตุต่างๆ เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรและทนต่อการกัดกร่อนสูง หลังจากแช่ในสารละลายกรดและด่างแล้ว การกัดกร่อนที่พื้นผิวมีน้อยมาก นอกจากนี้ โครงสร้างที่หนาแน่นยังแทบไม่ก่อให้เกิดเศษผงหรือฝุ่นละออง จึงตรงตามมาตรฐานห้องปลอดเชื้อระดับสูงสุดและลดความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของแผ่นเวเฟอร์

ความสามารถในการปรับตัวต่อกระบวนการ: "วัสดุที่เหมาะสมที่สุด" สำหรับการสร้างมาตรฐานที่แม่นยำ
ส่วนประกอบหลักของเครื่องโฟโตลิโทกราฟีจำเป็นต้องติดตั้งบนพื้นผิวอ้างอิงที่มีความแม่นยำสูง โครงสร้างภายในของหินแกรนิตมีความสม่ำเสมอและง่ายต่อการแปรรูปให้มีความแม่นยำสูงมากผ่านเทคนิคการเจียร การขัดเงา และเทคนิคอื่นๆ ความเรียบของพื้นผิวสามารถสูงถึง ≤0.5 μm/m และความหยาบผิว Ra อยู่ที่ ≤0.05 μm ซึ่งเป็นฐานการติดตั้งที่แม่นยำสำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น เลนส์ออปติคอล

อายุการใช้งานยาวนานและไม่ต้องบำรุงรักษา: "เครื่องมืออันทรงประสิทธิภาพ" สำหรับการลดต้นทุน
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุโลหะที่มักเกิดความล้าและแตกร้าวเมื่อใช้งานเป็นเวลานาน หินแกรนิตแทบจะไม่เกิดการเสียรูปหรือแตกหักภายใต้แรงกดปกติ และไม่จำเป็นต้องมีการปรับสภาพพื้นผิว จึงช่วยลดความเสี่ยงจากการหลุดลอกและการปนเปื้อนของสารเคลือบ ในการใช้งานจริง แม้ใช้งานมาหลายปีแล้ว ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักของฐานหินแกรนิตก็ยังคงมีเสถียรภาพ ลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาของอุปกรณ์

คุณสมบัติมากมายของฐานหินแกรนิต ตั้งแต่ความเสถียรทางความร้อน ความต้านทานต่อการสั่นสะเทือน ไปจนถึงความเฉื่อยทางเคมี ตอบโจทย์ความต้องการของเครื่องพิมพ์ภาพด้วยแสงได้อย่างสมบูรณ์แบบ เนื่องจากกระบวนการผลิตชิปยังคงพัฒนาไปสู่ความแม่นยำที่สูงขึ้น ฐานหินแกรนิตจึงยังคงมีบทบาทที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ต่อไป