مزایای پایه‌های گرانیتی از نظر مقاومت در برابر ارتعاش و پایداری حرارتی در تجهیزات برش ویفر.

در فرآیند حرکت صنعت نیمه‌هادی به سمت فرآیندهای تولید در مقیاس نانو، برش ویفر، به عنوان یک حلقه کلیدی در تولید تراشه، الزامات بسیار سختگیرانه‌ای برای پایداری تجهیزات دارد. پایه گرانیتی، با مقاومت ارتعاشی و پایداری حرارتی برجسته خود، به یک جزء اصلی تجهیزات برش ویفر تبدیل شده است و تضمین قابل اعتمادی برای دستیابی به پردازش ویفر با دقت و راندمان بالا ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های میرایی بالا و ضد لرزش: حفظ دقت برش در سطح نانو
هنگامی که تجهیزات برش ویفر در حال کار هستند، چرخش پرسرعت اسپیندل، ارتعاش فرکانس بالای ابزار برش و ارتعاش محیطی تولید شده توسط تجهیزات اطراف، همگی تأثیر قابل توجهی بر دقت برش خواهند داشت. عملکرد میرایی پایه‌های فلزی سنتی محدود است و این امر، تضعیف سریع ارتعاشات را دشوار می‌کند، که منجر به لرزش در سطح میکرونی ابزارهای برش می‌شود و مستقیماً باعث ایجاد عیوبی مانند لبه‌های لب‌پریده و ترک روی ویفرها می‌شود. ویژگی‌های میرایی بالای پایه گرانیتی اساساً این مشکل را حل کرده است.
کریستال‌های معدنی داخلی گرانیت به شدت در هم تنیده شده‌اند و یک ساختار اتلاف انرژی طبیعی را تشکیل می‌دهند. هنگامی که ارتعاش به پایه منتقل می‌شود، ریزساختار داخلی آن می‌تواند به سرعت انرژی ارتعاش را به انرژی حرارتی تبدیل کند و به تضعیف کارآمد ارتعاش دست یابد. داده‌های تجربی نشان می‌دهد که در همان محیط ارتعاشی، پایه گرانیتی می‌تواند دامنه ارتعاش را در عرض 0.5 ثانیه بیش از 90٪ کاهش دهد، در حالی که پایه فلزی به 3 تا 5 ثانیه نیاز دارد. این عملکرد میرایی برجسته تضمین می‌کند که ابزار برش در طول فرآیند برش در مقیاس نانو پایدار می‌ماند و لبه صاف برش ویفر را تضمین می‌کند و به طور موثر نرخ تراشه را کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، در فرآیند برش ویفر 5 نانومتری، تجهیزات با پایه گرانیتی می‌توانند اندازه تراشه را در 10 میکرومتر کنترل کنند، که بیش از 40٪ بیشتر از تجهیزات با پایه فلزی است.
ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین: مقاوم در برابر نوسانات دما
در طول فرآیند برش ویفر، گرمای تولید شده توسط اصطکاک ابزارهای برش، اتلاف گرما از کارکرد طولانی مدت تجهیزات و تغییرات دمای محیط کارگاه، همگی می‌توانند باعث تغییر شکل حرارتی اجزای تجهیزات شوند. ضریب انبساط حرارتی مواد فلزی نسبتاً بالا است (تقریباً 12×10⁻⁶/℃). هنگامی که دما 5 درجه سانتیگراد نوسان می‌کند، یک پایه فلزی به طول 1 متر ممکن است دچار تغییر شکل 60 میکرومتری شود که باعث تغییر موقعیت برش شده و به طور جدی بر دقت برش تأثیر می‌گذارد.
ضریب انبساط حرارتی پایه گرانیتی تنها (4-8) × 10⁻⁶/℃ است که کمتر از یک سوم ضریب انبساط حرارتی مواد فلزی است. تحت تغییر دمای یکسان، تغییر ابعادی آن تقریباً قابل چشم‌پوشی است. داده‌های اندازه‌گیری شده از یک شرکت تولید نیمه‌هادی خاص نشان می‌دهد که در طول یک عملیات برش ویفر با شدت بالا و مداوم به مدت 8 ساعت، هنگامی که دمای محیط 10 درجه سانتیگراد نوسان می‌کند، انحراف موقعیت برش تجهیزات با پایه گرانیتی کمتر از 20 میکرومتر است، در حالی که این انحراف برای تجهیزات با پایه فلزی بیش از 60 میکرومتر است. این عملکرد حرارتی پایدار تضمین می‌کند که موقعیت نسبی بین ابزار برش و ویفر در همه زمان‌ها دقیق باقی می‌ماند. حتی تحت عملیات مداوم طولانی مدت یا تغییرات شدید در دمای محیط، می‌توان ثبات دقت برش را حفظ کرد.
استحکام و مقاومت در برابر سایش: عملکرد پایدار طولانی مدت تجهیزات را تضمین می کند
علاوه بر مزایای مقاومت در برابر ارتعاش و پایداری حرارتی، استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش پایه گرانیتی، قابلیت اطمینان تجهیزات برش ویفر را بیشتر می‌کند. گرانیت دارای سختی 6 تا 7 در مقیاس موهس و مقاومت فشاری بیش از 120 مگاپاسکال است. این ماده می‌تواند در طول فرآیند برش، فشار و نیروی ضربه بسیار زیادی را تحمل کند و مستعد تغییر شکل نیست. در عین حال، ساختار متراکم آن، مقاومت بسیار خوبی در برابر سایش به آن می‌دهد. حتی در طول عملیات برش مکرر، سطح پایه مستعد سایش نیست و تضمین می‌کند که تجهیزات برای مدت طولانی با دقت بالا کار کنند.
در کاربردهای عملی، بسیاری از شرکت‌های تولیدکننده ویفر با به‌کارگیری تجهیزات برش با پایه‌های گرانیتی، عملکرد محصول و راندمان تولید را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده‌اند. داده‌های یک کارخانه ریخته‌گری پیشرو در سطح جهانی نشان می‌دهد که پس از معرفی تجهیزات پایه گرانیتی، عملکرد برش ویفر از ۸۸٪ به بیش از ۹۵٪ افزایش یافته است، چرخه نگهداری تجهیزات سه برابر افزایش یافته است که به طور موثر هزینه‌های تولید را کاهش داده و رقابت‌پذیری بازار را افزایش می‌دهد.
در نتیجه، پایه گرانیتی، با مقاومت عالی در برابر ارتعاش، پایداری حرارتی، استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش، تضمین عملکرد جامعی را برای تجهیزات برش ویفر فراهم می‌کند. با پیشرفت فناوری نیمه‌هادی‌ها به سمت دقت بالاتر، پایه‌های گرانیتی نقش مهم‌تری در زمینه تولید ویفر ایفا خواهند کرد و توسعه نوآورانه مداوم صنعت نیمه‌هادی را ارتقا خواهند داد.