מדוע חמשת מפעלי ייצור הוופלים המובילים בעולם הפסיקו בהדרגה את השימוש בברזל יצוק? ניתוח היתרונות של אפס זיהום של פלטפורמות גרניט בסביבות חדרים נקיים.

בתחום ייצור המוליכים למחצה, ניקיון סביבת החדר הנקי משפיע ישירות על קצב התפוקה של ייצור פרוסות סיליקון ועל ביצועי השבבים. חמשת מפעלי ייצור הפרוסות המסורתיים בעולם הפסיקו בהדרגה את ייצור החומרים המסורתיים של ברזל יצוק ועברו לפלטפורמות גרניט. מאחורי שינוי זה עומדת השאיפה האולטימטיבית לסביבה ללא זיהום בחדרים נקיים. פלטפורמות גרניט, בעלות המאפיינים הייחודיים להן, הפגינו יתרונות חסרי תקדים בחדרים נקיים והפכו למועדפות החדשות של מפעלי ייצור פרוסות סיליקון.

"הפגם הקטלני" של חומרי ברזל יצוק בחדרים נקיים
לברזל יצוק, כחומר תעשייתי מסורתי, היו בעבר יתרונות מסוימים בתכונות מכניות, אך יש לו בעיות רבות בסביבת חדר נקי של מוליכים למחצה. ראשית, המיקרו-מבנה פני השטח של ברזל יצוק אינו צפוף, עם מספר רב של נקבוביות וסדקים זעירים שאינם נראים לעין בלתי מזוינת. במהלך התפעול היומיומי של חדרים נקיים, נקבוביות אלו נוטות מאוד לספיחת אבק, כתמי שמן ומזהמים כימיים שונים, והופכות למקומות מסתור למקורות זיהום. לאחר שמזהמים מצטברים, במהלך הפעולות המדויקות של ייצור פרוסות סיליקון, הם עלולים ליפול ולהידבק לפני השטח של הפרוסה, ולגרום לבעיות איכות חמורות כגון קצרים ומעגלים פתוחים בשבב.
שנית, לברזל יצוק יציבות כימית נמוכה יחסית. במהלך תהליך ייצור הוופלים, משתמשים בריאגנטים כימיים קורוזיביים שונים כגון חומצה הידרופלואורית וחומצה גופרתית. ברזל יצוק נוטה לתגובות חמצון וקורוזיה תחת שחיקה של חומרים כימיים אלה. החלודה ויוני המתכת הנוצרים כתוצאה מקורוזיה לא רק מזהמים את סביבת החדר הנקי, אלא גם עלולים לעבור תגובות כימיות עם החומרים על פני הוופלים, לפגוע בתכונות הפיזיקליות והכימיות של הוופלים ולהפחית משמעותית את תפוקת המוצר.
תכונת "אפס זיהום" של פלטפורמות גרניט
הסיבה לכך שפלטפורמות גרניט מועדפות על ידי חמשת מפעלי ייצור הוופלים המובילים בעולם טמונה בתכונה הטבועה שלהן כ"אפס זיהום". גרניט היא אבן טבעית שנוצרה בתהליכים גיאולוגיים במשך מאות מיליוני שנים. גבישי המינרלים הפנימיים שלה מגובשים היטב, המבנה צפוף ואחיד, וכמעט ואין נקבוביות על פני השטח. מבנה ייחודי זה מבטיח שהיא לא תספוג אבק ומזהמים. אפילו בהפרעות תכופות בזרימת האוויר ובפעילויות של כוח אדם וציוד בחדר הנקי, פני השטח של פלטפורמת הגרניט עדיין יכולים להישאר נקיים, ובכך למנוע התרבות והתפשטות של מזהמים.
מבחינת יציבות כימית, גרניט מתפקד בצורה יוצאת דופן. מרכיביו העיקריים הם מינרלים כמו קוורץ ופצלת פלדס. יש לו תכונות כימיות יציבות ביותר והוא כמעט ואינו מגיב עם ריאגנטים כימיים נפוצים. בסביבה הכימית המורכבת של ייצור פרוסות, פלטפורמות גרניט יכולות להתמודד עם שחיקה של ריאגנטים קורוזיביים שונים בקלות, מבלי לייצר תוצרי קורוזיה או זיהום יוני מתכת, ובכך לספק פלטפורמה בסיסית בטוחה ונקייה לייצור פרוסות. בינתיים, גרניט אינו מוליך ואינו מייצר חשמל סטטי, ובכך נמנע מסיכון הזיהום הנגרם על ידי ספיחת חלקיקי אבק של חשמל סטטי ומבטיח עוד יותר את איכות הסביבה של החדר הנקי.
בחירת חומרים מנקודת מבט של עלות ותועלת
למרות שעלות הרכש הראשונית של פלטפורמות גרניט גבוהה יחסית מזו של פלטפורמות ברזל יצוק, בטווח הארוך, היתרונות המקיפים שהן מביאות עולים בהרבה על הפרש העלויות. הניקוי והתחזוקה התכופים של פלטפורמות ברזל יצוק עקב בעיות זיהום, כמו גם ההפסדים העצומים הנגרמים כתוצאה מעלייה בשיעורי הפגמים במוצרים, שמרו על עלויות הייצור הכוללות גבוהות. פלטפורמת הגרניט, עם יתרונה של אפס זיהום, מפחיתה משמעותית את תדירות הניקוי והתחזוקה בחדר הנקי ואת שיעור הפגמים של מוצרים, מורידה את עלויות התפעול ומשפרת את יעילות הייצור ואת איכות המוצר. קחו לדוגמה מפעל עם כושר ייצור שנתי של מיליון פרוסות ופלים. לאחר אימוץ פלטפורמות גרניט, ניתן להפחית את ההפסדים הנגרמים מזיהום ביותר מעשרה מיליון יואן מדי שנה, והתשואה על ההשקעה משמעותית מאוד.
חמשת מפעלי ייצור הוופלים המובילים בעולם נטשו את הברזל היצוק ובחרו בפלטפורמות גרניט על סמך שיקול מקיף של הדרישות לסביבות חדרים נקיים ויעילות ייצור. היתרון של אפס זיהום של פלטפורמות גרניט מספק ערובה אמינה לייצור הוופלים ומניע את ייצור המוליכים למחצה לעבר דיוק גבוה יותר ושיעורי תפוקה גבוהים יותר. עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית המוליכים למחצה, פלטפורמות גרניט צפויות למלא תפקיד חשוב יותר ויותר בייצור הוופלים העתידי.