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高级运动控制网络大幅提高晶圆传送系统的性能

 

 

BlueShift™科技公司(BlueShift™ Technologies) 在真空自动化领域实现了一项技术革新。QuickLink通过创新的直线型可连接架构,比传统的放射型系统为OEM制造商提供了更大的竞争优势。BlueShift的可配置性优势主要在于可配置性,它为OEM制造商提供了跨工具跨处理应用的通用真空平台。

开发BlueShift QuickLink晶圆传送系统最大的难点之一就是设计出一种能够在极具竞争优势的价格下满足扩展性、分辨率、抗挠性和可靠性需求的运动控制系统。“我们尝试了采用Firewire A的运动控制卡,但却无法使它同时在多个轴上工作。”BlueShift Technologies工程副总裁Chris Kiley说。“系统集成商建议采用丹纳赫运动(Danaher Motion)的XMP系列运动控制器。我们发现采用这种设备以后可以添加最多至32个运动轴。XMP运动控制器的高质量帮助我们在可靠性上超出竞争对手四倍,轻松满足需要的可重复性和速度要求。”

晶圆传送半导体的革新技术是在称为集簇设备的小型无尘室中组装半导体。晶圆在无尘室中保持在真空环境下,并通过机器人在处理站间移动。传统的集簇设备在其圆周上将处理站和真空锁进行放射型排布,进行晶圆插入和移除,随着晶圆不断变大和半导体处理工作更为复杂,这些集簇设备的规模也在不断增加。即使在增加将晶圆转为有用的集成电路的处理室之前,现今的集簇设备中心的传送室也很容易就能达到10英尺长6英尺宽。

传送室设计为了保持极高的真空等级,需要通过加工极大的铝块进行生产。受到产能限制,它们的价格及其昂贵。在制造这些传送室时,一个小小的错误就可能意味着浪费了价值50000美元的铝块。BlueShift的直线结构比传统的放射型设计具有更多的成本和性能优势。晶圆传递通过处理模块流水线,从一端进入并进行设计。直线型传送室比放射型室要小的多,这就降低了原材料和加工成本,使新技术成本降低30%到40%。可连接设计允许在紧凑的结构内根据需要增加处理模块,比传统的放射型最多可缩小40%的占用空间,并使晶圆厂商通过平衡流量来优化产量,同时避免了处理室瓶颈。使用模块化建造易于将晶圆传送系统配置具有大容量长处理时间、高产量短处理时间或提升真空隔离度和污染控制。

机器人运动控制的挑战

对于QuickLink和所有晶圆传送系统来说,机器人设计都是非常重要的。机器人的可靠性是一个非常重要的因素,因为如果机器人停止工作,整个制造流程都会停止。高重复性的重要之处在于防止损伤晶圆,因为高产量要求高速度。QuickLink真空机器人系统的模块化设计带来了另一个重要挑战。QuickLink技术采用多机器人传送连接,它们可以绑定在一起满足晶圆厂商目前的需求,如果需求变化还可以在晶圆厂内重新配置。这种模块性技术同时也需要运动控制系统具有模块性。

“因为这些机器人被设计为在真空内工作,它们需要以尽可能少的可动零件来实现平滑精确的运动。” Kiley说。“这些系统在最初设计时,并没有现成的运动控制组件能够满足这些要求。因此设备制造商自行开发了运动控制系统。它们在这些系统的开发维护上已经投入了数千万美元和大量的控制工程师人力。这种技术的难题在于,一般来说仅内置的运动控制卡和放大器就有数百个之多,因此制造商没有机会获得用于改善可靠性的经验。制造成本明显要比以更大产量生产的现成组件要高的多。”