In der Halbleiterfertigung spielen automatische optische Inspektionsgeräte (AOI) eine entscheidende Rolle bei der Qualitätssicherung von Chips. Schon eine geringfügige Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit könnte einen tiefgreifenden Wandel für die gesamte Branche bewirken. Die Gerätebasis 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 traditionelle Gusseisenmaterialien nach und nach ersetzt 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 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 Prüfgeräte 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 Nachteile auf. Die innere Struktur von Gusseisen enthält zahlreiche Graphitschichten, die winzige Hohlräume bilden und die Materialkontinuität unterbrechen. Wenn das Gerät in Betrieb ist und Vibrationen erzeugt oder durch externe Umgebungsvibrationen gestört wird, kann die Schwingungsenergie im Gusseisen nicht effektiv gedämpft werden, sondern wird ständig zwischen Graphitschicht und Matrix reflektiert und überlagert, was zu einer kontinuierlichen Schwingungsausbreitung führt. Experimente zeigen, dass die Schwingungsdämpfung nach Anregung der Gusseisenbasis durch externe Vibrationen mehrere Sekunden dauern kann, was die Detektionsgenauigkeit in diesem Zeitraum erheblich beeinträchtigt. Zudem ist der Elastizitätsmodul von Gusseisen relativ niedrig. Unter der langfristigen Einwirkung der Schwerkraft und der Vibrationsbelastung des Geräts neigt es zu Verformungen, was die Schwingungsübertragung weiter verstärkt.
Das Geheimnis hinter einer 92%igen Steigerung der Vibrationsunterdrückungseffizienz von Granitsockeln
Granit ist ein 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 den Granitträger 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. Professionelle Tests ergaben, dass die Schwingungsdämpfungszeit des Granitträgers unter denselben Schwingungsanregungsbedingungen nur 8 % der von Gusseisen 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 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 wieder 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 Granitsockel 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 vibrationsbedingte Wartungsausfälle reduziert, die Lebensdauer der Anlage verlängert und die Gesamtbetriebskosten gesenkt werden.
Veröffentlichungszeit: 14. Mai 2025