V oblasti výroby polovodičov má čistota prostredia v čistých priestoroch priamy vplyv na výťažnosť výroby doštičiek a výkon čipov. Všetkých 5 najlepších závodov na výrobu doštičiek na svete postupne vyradilo tradičné liatinové materiály a prešlo na žulové platformy. Za touto transformáciou sa skrýva konečná snaha o prostredie s nulovým znečistením v čistých priestoroch. Žulové platformy so svojimi vlastnými charakteristikami preukázali v čistých priestoroch bezkonkurenčné výhody a stali sa novým favoritom závodov na výrobu doštičiek.
„Fatálna chyba“ liatinových materiálov v čistých priestoroch
Liatina ako tradičný priemyselný materiál mala kedysi určité výhody v mechanických vlastnostiach, ale v prostredí čistých priestorov pre polovodiče má mnoho problémov. Po prvé, povrchová mikroštruktúra liatiny nie je hustá, s veľkým počtom pórov a drobných trhlín, ktoré sú voľným okom neviditeľné. Počas každodennej prevádzky čistých priestorov sú tieto póry veľmi náchylné na adsorpciu prachu, olejových škvŕn a rôznych chemických znečisťujúcich látok, čím sa stávajú úkrytmi pre zdroje znečistenia. Keď sa kontaminanty nahromadia počas presných operácií výroby doštičiek, môžu odpadnúť a priľnúť k povrchu doštičky, čo spôsobuje vážne problémy s kvalitou, ako sú skraty a prerušené obvody v čipe.
Po druhé, liatina má relatívne nízku chemickú stabilitu. Počas výrobného procesu doštičiek sa používajú rôzne korozívne chemické činidlá, ako je kyselina fluorovodíková a kyselina sírová. Liatina je náchylná na oxidačné a korózne reakcie v dôsledku erózie týchto chemických látok. Hrdza a kovové ióny vznikajúce koróziou nielen znečisťujú prostredie čistých priestorov, ale môžu tiež chemicky reagovať s materiálmi na povrchu doštičiek, čím poškodzujú fyzikálne a chemické vlastnosti doštičiek a výrazne znižujú výťažnosť produktu.
Nulové znečistenie žulových plošín
Dôvod, prečo sú žulové platformy uprednostňované v 5 najlepších svetových závodoch na výrobu doštičiek, spočíva v ich inherentnej vlastnosti „nulového znečistenia“. Žula je prírodný kameň, ktorý vznikal geologickými procesmi počas stoviek miliónov rokov. Jej vnútorné minerálne kryštály sú úzko kryštalizované, štruktúra je hustá a rovnomerná a na povrchu takmer nie sú žiadne póry. Táto jedinečná štruktúra zabezpečuje, že neabsorbuje prach a nečistoty. Aj pri častých poruchách prúdenia vzduchu a činnostiach personálu a zariadení v čistej miestnosti môže povrch žulovej platformy zostať čistý, čím sa zabráni množeniu a šíreniu nečistôt.
Pokiaľ ide o chemickú stabilitu, žula si vedie výnimočne dobre. Jej hlavnými zložkami sú minerály ako kremeň a živec. Má extrémne stabilné chemické vlastnosti a takmer nereaguje s bežnými chemickými činidlami. V zložitom chemickom prostredí výroby doštičiek dokážu žulové platformy ľahko zvládnuť eróziu rôznych korozívnych činidiel bez toho, aby vznikali produkty korózie alebo znečistenie kovovými iónmi, čím poskytujú bezpečnú a čistú základnú platformu pre výrobu doštičiek. Žula zároveň nie je vodivá a negeneruje statickú elektrinu, čím sa predchádza riziku znečistenia spôsobeného statickou elektrinou adsorbujúcou prachové častice a ďalej sa zabezpečuje kvalita prostredia v čistej miestnosti.
Výber materiálu z hľadiska nákladov a prínosov
Hoci sú počiatočné obstarávacie náklady na žulové plošiny relatívne vyššie ako u liatinových, z dlhodobého hľadiska komplexné výhody, ktoré prinášajú, ďaleko prevyšujú rozdiel v nákladoch. Časté čistenie a údržba liatinových plošín v dôsledku problémov so znečistením, ako aj obrovské straty spôsobené nárastom miery chybovosti výrobkov, udržiavajú celkové výrobné náklady vysoké. Žulová plošina vďaka svojej výhode nulového znečistenia výrazne znižuje frekvenciu čistenia a údržby v čistých priestoroch a mieru chybovosti výrobkov, znižuje prevádzkové náklady a zvyšuje efektivitu výroby a kvalitu výrobkov. Vezmime si ako príklad továreň s ročnou výrobnou kapacitou jeden milión doštičiek. Po zavedení žulových plošín sa môžu znížiť straty spôsobené znečistením o viac ako desať miliónov juanov ročne a návratnosť investícií je veľmi značná.
5 najväčších svetových závodov na výrobu doštičiek (waferov) opustilo liatinu a zvolilo žulové platformy na základe komplexného zváženia požiadaviek na čisté priestory a efektivitu výroby. Výhoda nulového znečistenia, ktoré ponúkajú žulové platformy, poskytuje spoľahlivú záruku výroby doštičiek a posúva výrobu polovodičov smerom k vyššej presnosti a vyšším výťažnostiam. S neustálym vývojom polovodičovej technológie budú žulové platformy zohrávať v budúcnosti dôležitejšiu úlohu v oblasti výroby doštičiek.
Čas uverejnenia: 14. mája 2025