В области производства полупроводников оборудование для автоматического оптического контроля (AOI) играет решающую роль в обеспечении качества микросхем. Даже небольшое повышение точности обнаружения может привести к кардинальным изменениям во всей отрасли. База оборудования, как ключевой компонент, оказывает огромное влияние на точность обнаружения. В последние годы в отрасли произошла революция в области базовых материалов. Гранит, обладая выдающимися характеристиками подавления вибрации, постепенно вытеснил традиционный чугун и стал новым фаворитом в оборудовании для автоматического оптического контроля (AOI). Его эффективность подавления вибрации увеличилась на 92% по сравнению с чугуном. Какие технологические прорывы и изменения в отрасли стоят за этими данными?
Строгие требования к вибрации в оборудовании контроля полупроводников АОИ
Производство полупроводниковых кристаллов вступило в наномасштабную эру. В процессе контроля методом АОИ даже мельчайшие вибрации могут привести к отклонениям в результатах контроля. Мелкие царапины, пустоты и другие дефекты на поверхности кристалла часто имеют микрометровый или даже нанометровый размер. Оптические линзы детекторного оборудования должны фиксировать эти детали с чрезвычайно высокой точностью. Любая вибрация, передаваемая основанием, приводит к смещению или дрожанию линзы, что приводит к размытости изображения и, следовательно, к снижению точности распознавания дефектов.
Чугунные материалы ранее широко использовались в основаниях контрольно-измерительного оборудования АОИ благодаря своей прочности и технологическим характеристикам при относительно низкой стоимости. Однако с точки зрения подавления вибрации чугун имеет очевидные недостатки. Внутренняя структура чугуна содержит большое количество графитовых пластин, которые эквивалентны мельчайшим пустотам и нарушают сплошность материала. При работе оборудования, генерирующего вибрацию, или при воздействии внешней вибрации окружающей среды, энергия вибрации не может эффективно гаситься в чугуне, а постоянно отражается и накладывается между графитовой пластиной и матрицей, что приводит к непрерывному распространению вибрации. Соответствующие эксперименты показывают, что после возбуждения чугунного основания внешней вибрацией время затухания вибрации может длиться несколько секунд, что оказывает серьёзное влияние на точность обнаружения в этот период. Кроме того, модуль упругости чугуна относительно низок. Под длительным воздействием силы тяжести оборудования и вибрационных нагрузок он склонен к деформации, что ещё больше усиливает передачу вибрации.
Секрет повышения эффективности гашения вибрации гранитными основаниями на 92%
Гранит, как вид природного камня, сформировал чрезвычайно плотную и однородную внутреннюю структуру в результате геологических процессов, продолжавшихся сотни миллионов лет. Он в основном состоит из тесно переплетённых кристаллов минералов, таких как кварц и полевой шпат, а химические связи между кристаллами прочны и стабильны. Эта структура наделяет гранит исключительной способностью к подавлению вибрации. При передаче вибрации на гранитное основание, минеральные кристаллы внутри него могут быстро преобразовывать энергию вибрации в тепловую энергию и рассеивать её. Исследования показывают, что демпфирование гранита в несколько раз выше, чем у чугуна, что означает, что он может эффективнее поглощать энергию вибрации, уменьшая амплитуду и продолжительность вибрации. После профессиональных испытаний при тех же условиях возбуждения вибрации время затухания вибрации гранитного основания составляет всего 8% от показателя чугуна, а эффективность подавления вибрации увеличивается на 92%.
Высокая твёрдость и модуль упругости гранита также играют важную роль. Высокая твёрдость гарантирует, что основание меньше деформируется под воздействием веса оборудования и внешних сил, и всегда сохраняет стабильное положение. Высокий модуль упругости гарантирует быстрое восстановление первоначальной формы основания при вибрации, снижая накопление вибрации. Кроме того, гранит обладает превосходной термостойкостью и практически не подвержен изменениям температуры окружающей среды, предотвращая термическое расширение и сжатие, вызванные колебаниями температуры, что дополнительно обеспечивает стабильность характеристик гашения вибрации.
Трансформация отрасли и перспективы, обусловленные гранитными основаниями
Оборудование для контроля AOI с гранитным основанием значительно повысило точность обнаружения. Оно позволяет надежно выявлять дефекты в микросхемах малого размера, снижая вероятность ошибок до 1% и значительно повышая выход годных микросхем. Кроме того, повысилась стабильность работы оборудования, что позволило сократить количество остановок для технического обслуживания из-за вибрации, увеличить срок его службы и снизить общие эксплуатационные расходы.
Время публикации: 14 мая 2025 г.