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Proceedings

Eigenfrequenzbestimmung von Wafern

Natural frequencies determination of wafers

  1. Dipl.-Ing. Tobias Müller Professur für Technische Logistik und Arbeitssysteme, Fakultät Maschinenbau, Technische Universität Dresden
  2. Prof. Dr.-Ing. habil. Thorsten Schmidt Professur für Technische Logistik und Arbeitssysteme, Fakultät Maschinenbau, Technische Universität Dresden
  3. Dr.-Ing. Sebastian Rank Professur für Technische Logistik und Arbeitssysteme, Fakultät Maschinenbau, Technische Universität Dresden
  4. Dr. Germar Schneider Infineon Technologies Dresden GmbH

Abstracts

Wafer werden in modernen Halbleiterfabriken mit automatisierten, schienengebundenen Deckenfahrzeugen (OHT) durch die Fertigungslinien transportiert. Die dabei entstehenden Schwingungen, z. B. durch Schienenstöße oder durch Hub- und Senkvorgänge, werden auf den Transportbehälter und schließlich auf die Wafer übertragen. Stimmt die Betriebsfrequenz aus dem Transport mit der Eigenschwingung des jeweiligen Wafers überein, entsteht eine Resonanz, die zum Bruch der Wafer und hohen wirtschaftlichen Schaden führen können. Um dies zu vermeiden, müssen die Eigenfrequenzen der beteiligten Systemelemente untersucht werden. In einem Schwingprüfstand wurden die Eigenfrequenzen von Wafern separat und in Verbindung mit ihrer Transportbox, dem Front Opening Unified Pod (FOUP) bestimmt. Dabei wurde der FOUP wie im Betrieb hängend an der dafür vorgesehenen Halterung befestigt und mit einem Schwingerreger erregt. Mithilfe einer Modalanalyse im FE-Modell konnten die Eigenfrequenzen und Frequenzverläufe ermittelt sowie die Schwingformen an den jeweiligen Messpositionen reproduziert werden. Weiterhin wurden simulativ wie auch experimentell schwingungsmindernde Maßnahmen durchgeführt. Die Ergebnisse sehen eine Versteifung der Halterung des FOUP als wirksamste Lösung.

Wafers are transported through the manufacturing lines in modern semiconductor factories with automated, rail mounted and ceiling mounted vehicles (OHT). The resulting vibrations, for example, by shaving or lifting and lowering operations, are transferred to the transport container and finally to the wafers. If the operating frequency from the transport and the natural frequency of the respective wafer is accord, a resonance is formed, which can lead to the breakage of the wafers and high economic damage. In order to avoid this, the natural frequencies of the involved system elements have to be investigated. In a vibration test bench, the natural frequencies of wafers were determined separately and in conjunction with their transport box, the Front Opening Unified Pod (FOUP). As in operation, the FOUP was hanging mounted on the provided fixture and excited with a shaker. By means of a modal analysis in the FE simulation, the natural frequencies and frequency profiles were determined and the vibration forms were reproduced at the respective measuring positions. Furthermore, simulations as well as experimentally vibration reducing measures were carried out. The results see a stiffening of the fixture of the FOUP as the most effective solution.

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