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【微納加工】晶圓傳輸設備,是智能制造加速器還是成本黑洞?
點擊量:1777 日期:2024-11-05 編輯:硅時代
在半導體芯片制造中,從原材料處理到最終封裝測試,整個流程涉及上千道工序,每一環(huán)節(jié)都需要精確控制,以確保芯片的性能與質量。隨著科技的飛速發(fā)展,市場對半導體芯片的需求日益提升,不僅要求更高的集成度和更低的功耗,還推動了生產技術的不斷革新。在這樣的背景下,半導體自動搬運設備應運而生,成為連接各生產工序的重要紐帶,其中,半導體晶圓傳輸設備更是扮演著舉足輕重的角色,半導體晶圓傳輸設備作為半導體制造中的關鍵設備之一,其性能和技術水平直接影響到整個生產線的效率和產品質量。
一、半導體自動搬運設備有哪些?
半導體自動搬運設備主要包括兩大方面:物料自動化搬運系統(tǒng)(AMHS)和晶圓傳輸設備。AMHS是晶圓制造廠內物料運輸的綜合體系,它像是一條無形的血脈,確保了生產線的順暢運行。該系統(tǒng)由兩大子系統(tǒng)構成:一是各車間之間的運輸系統(tǒng),負責晶圓容器在不同生產區(qū)域間的快速流轉;二是車間內運輸系統(tǒng),專注于單個車間內部的高效搬運。這兩大系統(tǒng)協(xié)同工作,共同支撐起整個晶圓制造廠的物料流通體系。
二、晶圓傳輸設備的核心構成
晶圓傳輸設備作為半導體制造中的單一傳輸設備模塊,主要由晶圓自動裝卸系統(tǒng)和各類高清潔、多關節(jié)型機械手臂組成。這些設備不僅要求極高的精度和穩(wěn)定性,還必須具備在高潔凈度環(huán)境下持續(xù)工作的能力。目前,市場上主流的晶圓傳輸設備主要分為兩大類:晶圓分選機(Wafer Sorter)和設備前端模塊(Equipment Front End Module,EFEM)。
晶圓分選機(Sorter)
晶圓分選機作為晶圓制造流程中的關鍵一環(huán),主要負責晶圓的中轉和分選工作,確保生產流程的連續(xù)性和高效性。它如同晶圓制造廠的“交通樞紐”,通過精準的操作,實現了晶圓在不同生產階段的無縫對接。Sorter能夠完成晶圓的上下線操作、制程前的分批處理、制程后的合并整理、制程間的倒片控制,以及產品出廠前的校驗、排序和料盒交換等功能。
晶圓分選機的核心部件包括晶圓運輸機器人、晶圓裝載系統(tǒng)、晶圓對準裝置、OCR(Optical Character Recognition)光學字符識別系統(tǒng)、FFU(Fan Filter Unit,風機過濾機組)以及一系列電子相關部件。其中,晶圓運輸機器人作為Sorter的“心臟”,其性能直接影響到整機的傳輸速度和精度,占據了產品成本的約30%。通過高速直線走行軸和先進的機器人技術,Sorter能夠實現與OHT(Overhead Hoist Transport,天車系統(tǒng))/AGV(Automated Guided Vehicle,智能搬運機器人)的快速對接,無論是手動還是自動模式,都能確保晶圓的高效傳輸。
晶圓分選機的內部氣流導向結構設計巧妙,能夠維持晶圓傳輸過程中的內部空間潔凈度達到ISO Class 1級別,這是半導體制造中對潔凈度的極高要求,確保了晶圓在生產過程中不受污染。
設備前端模塊(EFEM)
設備前端模塊作為連接物料搬運系統(tǒng)和硅片處理系統(tǒng)的關鍵部件,它確保了晶圓能夠在高潔凈度的環(huán)境下安全、準確地傳輸到工藝和檢測模塊。設備前端模塊的結構與晶圓分選機相似,但它在功能上更加專注于與半導體主設備的協(xié)同作業(yè),因此其主要客戶是半導體主設備制造商。
設備前端模塊內部集成了晶圓運輸機器人、晶圓對準裝置、晶圓載運盒、自動化控制模塊、化學蒸汽過濾器和空氣過濾器等關鍵組件。其中,晶圓運輸機器人、晶圓裝載系統(tǒng)和晶圓對準裝置是EFEM的三大核心部件,它們共同占據了整機物料成本的約70%。這些部件不僅要求極高的精度和可靠性,還必須能夠適應各種復雜的工藝環(huán)境。
在某些特定的半導體生產工藝中,如光刻、蝕刻等,需要在真空環(huán)境下進行作業(yè)。為了適應這些特殊環(huán)境,晶圓傳輸設備需要具備更高的潔凈度和可靠性,這類設備被稱為VTM(Vacuum Transfer Module,晶圓真空傳送腔室)。VTM通過特殊的設計和制造工藝,確保了晶圓在真空環(huán)境下的安全傳輸,為半導體生產提供了更為靈活和高效的解決方案。
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