In de halfgeleiderindustrie heeft de reinheid van de cleanroomomgeving een directe invloed op de opbrengst van de waferproductie en de prestaties van de chips. De vijf grootste waferfabrieken ter wereld hebben traditionele gietijzeren materialen uitgefaseerd en zijn overgestapt op granieten platforms. Achter deze transformatie schuilt het ultieme streven naar een volledig schone cleanroomomgeving. Granieten platforms, met hun eigen unieke eigenschappen, hebben ongeëvenaarde voordelen in cleanrooms aangetoond en zijn de nieuwe favoriet geworden van waferfabrieken.
Het "fatale defect" van gietijzeren materialen in cleanrooms
Gietijzer, als traditioneel industrieel materiaal, had ooit bepaalde voordelen qua mechanische eigenschappen, maar het kent veel problemen in de cleanroomomgeving van de halfgeleiderindustrie. Ten eerste is de oppervlaktemicrostructuur van gietijzer niet dicht, met een groot aantal poriën en minuscule scheurtjes die met het blote oog niet zichtbaar zijn. Tijdens de dagelijkse werkzaamheden in cleanrooms zijn deze poriën zeer gevoelig voor het adsorberen van stof, olievlekken en diverse chemische verontreinigingen, waardoor ze een broedplaats worden voor verontreinigingsbronnen. Zodra verontreinigingen zich ophopen, kunnen ze tijdens de precieze handelingen van de waferproductie loslaten en aan het oppervlak van de wafer hechten, wat ernstige kwaliteitsproblemen zoals kortsluiting en onderbrekingen in de chip kan veroorzaken.
Ten tweede heeft gietijzer een relatief slechte chemische stabiliteit. Tijdens het productieproces van wafers worden diverse corrosieve chemische reagentia gebruikt, zoals fluorwaterstofzuur en zwavelzuur. Gietijzer is gevoelig voor oxidatie- en corrosiereacties onder invloed van deze chemische stoffen. De roest en metaalionen die door corrosie ontstaan, vervuilen niet alleen de cleanroomomgeving, maar kunnen ook chemische reacties aangaan met de materialen op het waferoppervlak, waardoor de fysische en chemische eigenschappen van de wafers worden aangetast en de productopbrengst aanzienlijk wordt verminderd.
Het "vervuilingsvrije" kenmerk van granieten platforms
De reden waarom granieten platforms de voorkeur genieten bij de 5 grootste waferfabrieken ter wereld, ligt in hun inherente "nulvervuiling"-eigenschap. Graniet is een natuursteen die is gevormd door geologische processen gedurende honderden miljoenen jaren. De interne minerale kristallen zijn dicht op elkaar gekristalliseerd, de structuur is dicht en uniform, en er zijn vrijwel geen poriën aan het oppervlak. Deze unieke structuur zorgt ervoor dat het geen stof en verontreinigingen absorbeert. Zelfs bij frequente luchtstroomverstoringen en activiteiten van personeel en apparatuur in de cleanroom, blijft het granieten platformoppervlak schoon, waardoor de groei en verspreiding van verontreinigingen wordt voorkomen.
Wat chemische stabiliteit betreft, presteert graniet uitzonderlijk goed. De belangrijkste bestanddelen zijn mineralen zoals kwarts en veldspaat. Het heeft extreem stabiele chemische eigenschappen en reageert nauwelijks met gangbare chemische reagentia. In de complexe chemische omgeving van waferproductie kunnen granieten platforms de erosie door diverse corrosieve reagentia gemakkelijk weerstaan, zonder corrosieproducten of metaalionenverontreiniging te genereren. Dit biedt een veilig en schoon basisplatform voor waferproductie. Bovendien is graniet niet-geleidend en genereert het geen statische elektriciteit, waardoor het risico op vervuiling door statische elektriciteit en de aantrekking van stofdeeltjes wordt vermeden en de milieukwaliteit van de cleanroom verder wordt gewaarborgd.
Materiaalselectie vanuit het perspectief van kosten en baten.
Hoewel de initiële aanschafkosten van granieten platforms relatief hoger liggen dan die van gietijzeren platforms, wegen de voordelen op de lange termijn ruimschoots op tegen het kostenverschil. De frequente reiniging en het onderhoud van gietijzeren platforms vanwege vervuilingsproblemen, evenals de enorme verliezen als gevolg van een toename van het aantal productdefecten, hebben de totale productiekosten hoog gehouden. Het granieten platform, met zijn milieuvriendelijke karakter, vermindert de frequentie van reiniging en onderhoud in de cleanroom aanzienlijk, verlaagt het defectpercentage van de producten, verlaagt de operationele kosten en verbetert de productie-efficiëntie en productkwaliteit. Neem bijvoorbeeld een fabriek met een jaarlijkse productiecapaciteit van één miljoen wafers. Na de implementatie van granieten platforms kunnen de verliezen als gevolg van vervuiling met meer dan tien miljoen yuan per jaar worden verminderd, wat een zeer aanzienlijk rendement op de investering oplevert.
De top 5 van wereldwijde waferproductiebedrijven heeft gietijzeren platforms ingeruild voor granieten platforms, na een grondige afweging van de eisen voor cleanroomomgevingen en productie-efficiëntie. Het milieuvriendelijke karakter van granieten platforms biedt een betrouwbare garantie voor waferproductie en stimuleert de halfgeleiderindustrie richting hogere precisie en hogere opbrengsten. Met de voortdurende ontwikkeling van halfgeleidertechnologie zullen granieten platforms in de toekomst een steeds belangrijkere rol spelen in de waferproductie.
Geplaatst op: 14 mei 2025