In der Halbleiterfertigung spielen Geräte zur automatischen optischen Inspektion (AOI) eine entscheidende Rolle bei der Qualitätssicherung von Chips. Schon eine geringfügige Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit könnte einen enormen Wandel für die gesamte Branche bewirken. Die Basis der Ausrüstung als Schlüsselkomponente hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Erkennungsgenauigkeit. In den letzten Jahren hat eine Revolution bei den Basismaterialien die Branche erfasst. Granit mit seiner hervorragenden Schwingungsdämpfung hat nach und nach traditionelle Gusseisenmaterialien ersetzt und ist zum neuen Favoriten für AOI-Inspektionsgeräte geworden. Seine Schwingungsdämpfungseffizienz ist im Vergleich zu Gusseisen um 92 % gestiegen. Welche technologischen Durchbrüche und Branchenänderungen stecken hinter diesen Daten?
Die strengen Anforderungen an Vibrationen in Halbleiter-AOI-Inspektionsgeräten
Der Herstellungsprozess von Halbleiterchips ist im Nanometerbereich angekommen. Während der AOI-Inspektion können selbst kleinste Vibrationen zu Abweichungen in den Prüfergebnissen führen. Feine Kratzer, Hohlräume und andere Defekte auf der Chipoberfläche liegen oft im Mikrometer- oder sogar Nanometerbereich. Die optischen Linsen der Erkennungsgeräte müssen diese Details mit höchster Präzision erfassen. Jede vom Träger übertragene Vibration führt zu einer Verschiebung oder Erschütterung der Linse, was zu einer unscharfen Bildaufnahme und damit zu einer Beeinträchtigung der Genauigkeit der Defekterkennung führt.
Gusseisen wurde früher häufig für die Basis von AOI-Inspektionsgeräten verwendet, da es eine gewisse Festigkeit und Verarbeitungsleistung aufweist und relativ günstig ist. In Bezug auf die Schwingungsdämpfung weist Gusseisen jedoch offensichtliche Mängel auf. Die innere Struktur von Gusseisen enthält zahlreiche Graphitplatten, die winzige Hohlräume bilden und die Kontinuität des Materials unterbrechen. Wenn das Gerät in Betrieb ist und Vibrationen erzeugt oder durch externe Umgebungsvibrationen gestört wird, kann die Vibrationsenergie im Gusseisen nicht wirksam gedämpft werden, sondern wird ständig zwischen der Graphitplatte und der Matrix reflektiert und überlagert, was zu einer kontinuierlichen Vibrationsausbreitung führt. Entsprechende Experimente zeigen, dass die Vibrationsdämpfungszeit nach Anregung der Gusseisenbasis durch externe Vibrationen mehrere Sekunden dauern kann, was die Erkennungsgenauigkeit während dieses Zeitraums erheblich beeinträchtigt. Darüber hinaus ist der Elastizitätsmodul von Gusseisen relativ niedrig. Unter der langfristigen Einwirkung der Schwerkraft und Vibrationsbelastung des Geräts neigt es zu Verformungen, was die Vibrationsübertragung weiter verstärkt.
Das Geheimnis hinter einer 92%igen Steigerung der Vibrationsunterdrückungseffizienz von Granitsockeln
Granit ist eine Art Naturstein, dessen innere Struktur durch geologische Prozesse im Laufe von Hunderten von Millionen Jahren extrem dicht und gleichmäßig ist. Er besteht hauptsächlich aus eng miteinander verbundenen Mineralkristallen wie Quarz und Feldspat, und die chemischen Bindungen zwischen den Kristallen sind stark und stabil. Diese Struktur verleiht Granit eine hervorragende Fähigkeit zur Schwingungsdämpfung. Wenn die Schwingung auf die Granitbasis übertragen wird, können die darin enthaltenen Mineralkristalle die Schwingungsenergie schnell in Wärmeenergie umwandeln und ableiten. Studien zeigen, dass Granit eine um ein Vielfaches höhere Dämpfung als Gusseisen hat. Das bedeutet, dass er Schwingungsenergie effizienter absorbieren und so Amplitude und Dauer der Schwingung reduzieren kann. Nach professionellen Tests beträgt die Schwingungsdämpfungszeit der Granitbasis unter denselben Schwingungsanregungsbedingungen nur 8 % der von Gusseisen, und die Effizienz der Schwingungsdämpfung hat sich um 92 % erhöht.
Die hohe Härte und der hohe Elastizitätsmodul von Granit tragen ebenfalls wesentlich dazu bei. Die hohe Härte sorgt dafür, dass sich die Basis unter dem Gewicht der Ausrüstung und äußeren Krafteinwirkungen weniger verformt und stets stabil bleibt. Der hohe Elastizitätsmodul sorgt dafür, dass die Basis bei Vibrationen schnell ihre ursprüngliche Form annimmt, wodurch die Vibrationsakkumulation reduziert wird. Darüber hinaus verfügt Granit über eine ausgezeichnete thermische Stabilität und ist nahezu unempfindlich gegenüber Änderungen der Umgebungstemperatur. Dadurch werden thermische Ausdehnung und Kontraktion durch Temperaturschwankungen vermieden, was die Stabilität der Vibrationsdämpfung weiter gewährleistet.
Branchentransformation und Perspektiven durch Granitsockel
Die AOI-Inspektionsanlage mit Granitbasis hat ihre Erkennungsgenauigkeit deutlich verbessert. Sie kann Defekte in kleineren Chips zuverlässig erkennen, wodurch die Fehleinschätzungsrate auf 1 % reduziert und die Ausbeute der Chipproduktion deutlich gesteigert wird. Gleichzeitig wurde die Stabilität der Anlage verbessert, wodurch die Anzahl vibrationsbedingter Wartungsausfälle reduziert, die Lebensdauer der Anlage verlängert und die Gesamtbetriebskosten gesenkt werden.
Veröffentlichungszeit: 14. Mai 2025