In der Halbleiterfertigung spielt die automatische optische Inspektion (AOI) eine entscheidende Rolle für die Qualitätssicherung der Chips. Selbst geringfügige Verbesserungen der Detektionsgenauigkeit können die gesamte Branche grundlegend verändern. Das Gerätegehäuse, als Schlüsselkomponente, hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Detektionsgenauigkeit. In den letzten Jahren hat sich die Branche durch eine Revolution bei den Basismaterialien weiterentwickelt. Granit, mit seinen hervorragenden Schwingungsdämpfungseigenschaften, hat traditionelles Gusseisen zunehmend verdrängt und ist zum neuen Favoriten für AOI-Inspektionsgeräte geworden. Seine Schwingungsdämpfungseffizienz ist im Vergleich zu Gusseisen um 92 % gestiegen. Welche technologischen Durchbrüche und Branchenveränderungen stecken hinter diesen Zahlen?
Die strengen Anforderungen an Vibrationen in Halbleiter-AOI-Inspektionsgeräten
Die Halbleiterfertigung hat das Nanozeitalter erreicht. Bei der AOI-Inspektion können selbst kleinste Vibrationen die Ergebnisse verfälschen. Feine Kratzer, Fehlstellen und andere Defekte auf der Chipoberfläche liegen oft im Mikrometer- oder sogar Nanometerbereich. Die optischen Linsen der Detektionsgeräte müssen diese Details mit höchster Präzision erfassen. Jegliche Vibrationen, die vom Gerät übertragen werden, führen zu einer Verschiebung oder einem Wackeln der Linse, was unscharfe Bilder und somit eine Beeinträchtigung der Genauigkeit der Fehlererkennung zur Folge hat.
Gusseisen wurde aufgrund seiner Festigkeit, guten Verarbeitbarkeit und der vergleichsweise geringen Kosten früher häufig für die Sockel von AOI-Prüfgeräten verwendet. Allerdings weist Gusseisen hinsichtlich der Schwingungsdämpfung deutliche Nachteile auf. Die innere Struktur von Gusseisen enthält zahlreiche Graphitschichten, die winzigen Hohlräumen entsprechen und die Materialkontinuität unterbrechen. Wenn das Gerät im Betrieb Vibrationen erzeugt oder durch äußere Vibrationen gestört wird, kann die Schwingungsenergie im Gusseisen nicht effektiv gedämpft werden, sondern wird ständig zwischen den Graphitschichten und der Matrix reflektiert und überlagert, was zu einer kontinuierlichen Schwingungsausbreitung führt. Entsprechende Experimente zeigen, dass die Schwingungsdämpfung nach Anregung des Gusseisensockels durch äußere Vibrationen mehrere Sekunden dauern kann, was die Messgenauigkeit in diesem Zeitraum erheblich beeinträchtigt. Darüber hinaus ist der Elastizitätsmodul von Gusseisen relativ niedrig. Unter der langfristigen Einwirkung der Gerätegewichte und der Schwingungsspannungen neigt es zur Verformung, was die Schwingungsübertragung zusätzlich verstärkt.
Das Geheimnis hinter der 92%igen Steigerung der Vibrationsdämpfungseffizienz von Granitfundamenten
Granit, ein Naturstein, hat durch geologische Prozesse über Hunderte von Millionen Jahren eine extrem dichte und gleichmäßige innere Struktur entwickelt. Er besteht hauptsächlich aus eng miteinander verbundenen Mineralkristallen wie Quarz und Feldspat, deren chemische Bindungen stark und stabil sind. Diese Struktur verleiht Granit eine hervorragende Schwingungsdämpfung. Wenn Schwingungen auf den Granitsockel übertragen werden, können die darin enthaltenen Mineralkristalle die Schwingungsenergie schnell in Wärmeenergie umwandeln und ableiten. Studien zeigen, dass die Dämpfung von Granit um ein Vielfaches höher ist als die von Gusseisen. Das bedeutet, dass Granit Schwingungsenergie effizienter absorbieren und so Amplitude und Dauer der Schwingungen reduzieren kann. Professionelle Tests ergaben, dass die Schwingungsdämpfungszeit des Granitsockels unter gleichen Anregungsbedingungen nur 8 % derjenigen des Gusseisens beträgt und die Schwingungsdämpfungseffizienz um 92 % gesteigert wurde.
Die hohe Härte und der hohe Elastizitätsmodul von Granit tragen ebenfalls wesentlich dazu bei. Die hohe Härte sorgt dafür, dass sich das Fundament unter dem Gewicht der Geräte und bei Einwirkung äußerer Kräfte weniger leicht verformt und stets stabil steht. Der hohe Elastizitätsmodul gewährleistet, dass das Fundament nach Vibrationen schnell in seine ursprüngliche Form zurückkehrt und so die Vibrationsakkumulation reduziert wird. Darüber hinaus besitzt Granit eine ausgezeichnete thermische Stabilität und ist nahezu unempfindlich gegenüber Änderungen der Umgebungstemperatur. Dadurch werden Verformungen durch thermische Ausdehnung und Kontraktion aufgrund von Temperaturschwankungen vermieden, was die Stabilität der Vibrationsdämpfung zusätzlich sicherstellt.
Branchenwandel und Perspektiven, hervorgerufen durch Granitbasen
Die AOI-Prüfanlage mit Granitsockel zeichnet sich durch eine deutlich verbesserte Erkennungsgenauigkeit aus. Sie erkennt zuverlässig Defekte in kleineren Chips, reduziert die Fehlbeurteilungsrate auf unter 1 % und steigert die Ausbeute der Chipproduktion erheblich. Gleichzeitig wurde die Stabilität der Anlage verbessert, wodurch vibrationsbedingte Wartungsstillstände reduziert, die Lebensdauer verlängert und die Gesamtbetriebskosten gesenkt werden.
Veröffentlichungsdatum: 14. Mai 2025