Od kasety doFOUP:Ewolucja nośników płytek

Dlaczego ‘sklepka z płytkami’ wpływa na automatyzację, wydajność i koszty

W produkcji półprzewodników niektóre z najważniejszych komponentów są również najmniej widoczne.nośnik płytki.

Kiedy ludzie po raz pierwszy spotykają FOUP, wielu zakłada, że jest to po prostu mocniejsza, czystsza plastikowa skrzynka.

FOUP jestwspólny językW tym celu należy zbadać różnice między narzędziami procesowymi, zautomatyzowanymi systemami obróbki materiałów, kontrolowanymi mini-środowiskami i normami przemysłowymi.

Jego wprowadzenie nie było stopniową poprawą, aleFundamentalna funkcjonalnośćw epoce 300 mm.

Zanim FOUP stał się dominujący w połowie lat 90., nośniki płytek podążyli jasną ścieżką ewolucyjną:

Kaseta → SMIF → FOUP

Ewolucja ta odzwierciedla przejście przemysłu półprzewodnikowego od operacji skoncentrowanych na człowieku do automatyzacji na poziomie systemu.

Niewystarczające pomieszczenia czyste: nosiciele jako część kontroli zanieczyszczeń

W rzeczywistości kluczową zmienną w produkcji płytek nie jest absolutna czystość, ale:

Jak często płytka przechodzi od izolacji do ekspozycji na środowisko.

Jedna płytka może przechodzić setki etapów procesu - litografii, osadzenia, etsu, czyszczenia i metrologii.

Jedną z podstawowych ideiSMIF (Standardowy Interfejs Mechaniczny)W celu oddzielenia płytek od pełnego pokoju czystego i zamiast tego chronić je w ściśle kontrolowanymmini środowisko, gdzie przepływ powietrza, ciśnienie i poziom cząstek są znacznie bardziej stabilne.

W tym sensie przewoźniki płytek nie są tylko narzędziami logistycznymi, ale są kluczowym elementem fabryk.Strategia kontroli zanieczyszczeń:

• Otwarte nośnikizależą od czystości całego zakładu i są wrażliwe na działanie człowieka i zakłócenia przepływu powietrza.

• Zapełnione pieczęcią nośniki ze znormalizowanymi interfejsami urządzeńPrzesunięcie czystej granicy w dół do interfejsu nośnika-narzędzia, znacznie zmniejszając ekspozycję płytki.

Istnieje również praktyczny czynnik: jak płytki rosną, nośniki stają się cięższe, przepustowość wzrasta, a ręczne obsługiwanie staje się zarówno kosztowne, jak i niestabilne.

W rezultacie ewolucja nośników naturalnie zbliża się do dwóch celów:

Większa izolacja przed zanieczyszczeniema takżewiększa zgodność z automatyzacją.

Era kaset: Złoty wiek otwartych nośników (150 mm / 200 mm)

W epoce 150 mm i 200 mm dominującym nośnikiem płytki byłakaseta otwarta konstrukcja z podkładami z szczelinami, które umożliwiają łatwe załadunek płytek przez operatorów lub ramiona robota.

Dlaczego kasety działały?

Kasety rozwijały się, ponieważ były:

• Prosta struktura

• Niskie koszty

• Wysoce kompatybilne między narzędziami

• Łatwe w obsłudze ręcznej

W czasach, gdy automatyzacja sprzętu była ograniczona, kasety odpowiednio wspierały transport płytek, buforowanie i ładowanie narzędzi.

Granice otwartości

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania przemysłu produkcyjnego, pojawiły się dwa słabe punkty strukturalne:

1Czystość zależała od środowiska fabrycznego.

Podczas transportu i stawiania w kolejce płytki były bezpośrednio narażone na wpływ strumienia powietrza otoczenia i zakłóceń cząstek powodowanych przez narzędzia i personel.

2Słaba skalowalność do większych rozmiarów płytek

Wraz ze wzrostem średnicy płytki, gwałtownie wzrosła masa i sztywność nośnika.

Kaseta była zasadniczoskrzynia przewozowa wczesnych fabryk półprzewodnikówniewygodne i praktyczne, ale nieodpowiednie dla przyszłości z większą automatyzacją i ściślejszymi budżetami na zanieczyszczenie.

Era SMIF: mini-środowiska i narodziny interfejsu myślenia

Wraz ze wzrostem wydajności przemysł zaczął zadawać sobie nowe pytanie:

Co jeśli przestaniemy polegać na całej czystości i zamiast tego ochronimy płytkę lokalnie?

Takie myślenie doprowadziło doWpływ.

Koncepcja SMIF

Wprowadzenie SMIF:

• Zęby zamknięte do transportu płytek

• Lokalizowana obudowa w interfejsie narzędzia

• Sterowane mini środowiska wewnątrz narzędzi procesowych

Wpływ był znaczący:

• Dramatycznie zmniejszono liczbę zdarzeń związanych z ekspozycją płytek

• Kontrola zanieczyszczeń przeniesiona zpoziom obiektudopoziom interfejsu

Co ważniejsze, SMIF wprowadził koncepcję, która kształtowałaby wszystkie przyszłe projekty nośników:

Przewoźnik jest częścią systemu sprzętu, a nie biernym pojemnikiem.

Ograniczenia MIF

SMIF był w dużej mierze roztworem o średnicy 200 mm.

• Ograniczona skalowalność dla pełnej automatyzacji fab

• Złożoność mechaniczna

• Niepełna integracja z automatyczną logistyką

Przejście na produkcję 300 mm wymagało czystszego, prostszego i bardziej automatycznego rozwiązania.

FOUP: Podstawa automatycznej produkcji 300 mm

FOUP (Przednie otwieranie zjednoczone podłożeW połowie lat dziewięćdziesiątych XX wieku pojawiły się również urządzenia do obróbki 300 mm, zaprojektowane od samego początku dla fabryk w pełni zautomatyzowanych.

FOUP nie był stopniową modernizacją, aleprzeprojektowanie na poziomie systemu.

Trzy charakterystyczne cechy FOUP

1Całkowicie zamknięte mini środowisko.

• Stabilny wewnętrzny przepływ powietrza i kontrola cząstek stałych

• Minimalna ekspozycja płytki

• Poprawa spójności plonów

2Architektura otwierająca się z przodu

• Bezpośredni interfejs z przednimi końcami narzędzi

• Brak interwencji człowieka

• Optymalizowane do obsługi przez roboty

3Jednolite standardy dla całej branży

FOUP umożliwił stworzenie kompleksowego ekosystemu norm obejmującego:

• Wymiary mechaniczne

• Zachowanie w doku

• Mechanizmy drzwi

• Identyfikacja i komunikacja

Umożliwiło to fabrykom i dostawcom sprzętu prowadzenie działalności w ramach wspólnych, interoperacyjnych ram.

Akronimy, które pomogły: FIMS, PIO i AMHS

Siła FOUP'a leży nie tylko w kapsułce, ale także w jej połączeniu z infrastrukturą automatyki fabryki.

FIMS: Standardy mechaniczne interfejsu otwierającego z przodu

Określa mechaniczne interfejsy między FOUP a narzędziem:

• Geometria dokująca

• Sekwencja otwierania drzwi

• Zachowanie uszczelniające

System FIMS zapewnia, że urządzenia FOUP działają spójnie na urządzeniach różnych dostawców.

PIO: Równoległy interfejs I/O

Określa sygnały uścisku dłoni między FOUP a narzędziem:

• Wykrywanie obecności

• Potwierdzenie dokowania

• Bezpieczne państwa przekazywania

PIO pozwala narzędziom dokładnie wiedzieć, kiedy płytki mogą być wymieniane.

AMHS: Zautomatyzowany system obróbki materiałów

Poziom logistyczny w całej fabryce, w tym:

• Transport dźwigni powietrznej (OHT)

• Automatycznie sterowane pojazdy (AGV)

• Zbiorniki i bufory

Te systemy razem przekształcają nowoczesny fabryk w coś bliższegow pełni zautomatyzowany port:

• FOUP to pojemniki

• AMHS to sieć logistyczna

• Narzędzia procesowe to terminale dokujące

Dlaczego box bezpośrednio wpływa na wydajność i koszty

Nośnik płytek określa trzy krytyczne wyniki:

1. Częstotliwość ekspozycji płytki

Każda ekspozycja zwiększa ryzyko uszkodzenia.
Mniej ekspozycji bezpośrednio przekłada się na wyższy zysk.

2Stopień automatyzacji

Automatyzacja zapewnia:

• Stabilne czasy taktów

• Zmniejszona zmienność u ludzi

• Niższe długoterminowe koszty operacyjne

3Interoperacyjność urządzeń

Standaryzowany interfejs oznacza:

• Szybsza kwalifikacja narzędzi

• Niższe koszty integracji

• Łatwiejsze rozbudowy i modernizacje fabryk

Wniosek: Od kontenera do węzła systemu

Ewolucja nośników płytek odzwierciedla głębszą zmianę w filozofii produkcji półprzewodników:

Dzisiejsze FOUP nie jest już prostym pojemnikiem.
Jest towęzeł krytycznyw wysoko uprzemysłowionym systemie produkcyjnym.

Kiedy widzisz rzędy FOUP przemieszczających się nad głową w fabryce, nie obserwujesz tylko przewozu płytek, ale widzisz skomplikowany, standaryzowany, zautomatyzowany system działający dokładnie tak, jak zaprojektowano.