Stäubli Sechsachser TX 60 L CR realiza manejo de obleas exigente

Stäubli Sechsachser TX 60 L CR übernimmt anspruchsvolles Waferhandling

Robot de sala limpia con carga valiosa

Cuando los robots mueven piezas de un lugar a otro, esto no es realmente emocionante. Sin embargo, en el manejo de obleas en el área trasera, la situación es diferente: el valor de una sola oblea puede llegar hasta 10.000 euros en esta etapa. Para garantizar la máxima seguridad en la manipulación de cargas valiosas, SÜSS MicroTec confía en el preciso robot Stäubli TX60L cr.

El mercado de semiconductores está firmemente en manos asiáticas, sin embargo, el grupo SÜSS MicroTec participa en la Liga de Campeones del procesamiento de obleas. Lo que los clientes en todo el mundo valoran es la competencia de la empresa. El grupo SÜSS MicroTec cuenta con más de sesenta años de experiencia en el desarrollo y fabricación de soluciones de proceso para aplicaciones de microestructuras. La oferta de soluciones abarca todos los pasos del procesamiento de obleas, desde el desbaste, el endurecimiento y el desarrollo, hasta el ajuste y el ensamblaje de las obleas.

Ya sea en la fabricación de chips de memoria, cámaras para teléfonos móviles o sensores de presión de neumáticos, las soluciones de SÜSS MicroTec se utilizan en un amplio espectro de procesos de fabricación para aplicaciones cotidianas o industriales. Una empresa del grupo es SÜSS MicroTec Lithography GmbH, con sedes en Garching y Vaihingen an der Enz. En la ubicación de Vaihingen an der Enz, que se trasladó y expandió a un nuevo edificio en Sternenfels a mediados de mayo, se especializan en procesos de litografía en el tratamiento de obleas en el área trasera y ofrecen una gama completa de productos, desde laboratorios económicos hasta instalaciones de producción de alto rendimiento para obleas de 300 mm.

El control total de los procesos, así como la manipulación rápida, precisa y segura de las obleas con tasas de rotura casi insignificantes en el rango ppm, son los argumentos que convencen a los clientes en todo el mundo. ¿Otra razón para nuestra fuerte posición en el mercado, especialmente en el mercado asiático? Nuestra flexibilidad. Como fabricante alemán de maquinaria especial, contamos con una gran competencia en cuanto a adaptaciones personalizadas de los equipos, mientras que nuestros competidores asiáticos se concentran principalmente en la construcción de sistemas estándar, explica el ingeniero Stefan Lutter, gerente de producto de Coater en SÜSS MicroTec.

Equipos innovadores de recubrimiento y desarrollo con manipulación robotizada

Incluso en su forma estándar, los equipos son muy flexibles, como se muestra en el cluster de desbaste y desarrollo ACS 300 Gen2. El equipo puede utilizarse sin modificaciones mecánicas para procesar obleas de 200 mm y 300 mm. Los principales campos de aplicación son procesos exigentes de desbaste en aplicaciones de empaquetado a nivel de oblea y en integración 3D. Una estructura compacta y dos módulos de carga directamente en el marco base garantizan costos operativos óptimos. Todas las tareas de manejo dentro del equipo las realiza el robot de sala limpia de alta precisión, Stäubli TX60L cr. En el área trasera, los requisitos de sala limpia van desde ISO 3 hasta ISO 4, requisitos que la variante limpia del TX60L cumple con creces.

El ACS300 Gen2 consta de un marco base y cuatro placas modulares diferentes. El usuario puede equipar las placas modulares con diferentes módulos. Disponibles están módulos de desbaste (Coater), módulos de desarrollo (Developer), así como pilas de placas de calefacción y enfriamiento. Además, hay una extensión de marco que permite alojar dos pilas adicionales de placas de calefacción y enfriamiento. Esto permite usar las máquinas solo para desbaste, solo para desarrollo o como sistemas combinados para ambos procesos. Se utiliza un sistema de control desarrollado internamente, cuya operación no solo es clara, sino también muy sencilla. Así, el operador puede asignar fácilmente recetas específicas a cada módulo, con las que la oblea pasa por cada estación.

El ACS 300 Gen2 es un equipo de área trasera en el que las obleas pasan por los últimos pasos de tratamiento. En ese momento, las obleas son muy costosas, ya que más del 90 por ciento de los pasos de fabricación ya están completados, por lo que los requisitos en cuanto a fiabilidad, repetibilidad, tiempo de actividad y manejo seguro son muy altos en los equipos SÜSS MicroTec. ¿Es fatal que una oblea se rompa en nuestro equipo? La respuesta es sí, ya que su valor, dependiendo del modelo y tipo, oscila entre 1.000 y 10.000 euros. De una sola oblea se pueden producir entre 1.000 y varias decenas de miles de chips, que se utilizan en ordenadores, teléfonos móviles o LEDs, explica Lutter y subraya: "No podemos permitirnos desperdicios en esta etapa de fabricación". Por lo tanto, los requisitos para el manejo de las obleas y el rendimiento del robot son muy altos.

Robot de seis ejes en lugar de robot de 3 enlaces

En el moderno recubridor ACS 300 Gen2, SÜSS MicroTec apuesta de manera consistente por el uso del robot de seis ejes TX 60L cr de Stäubli. La razón por la que el robot compacto de articulación articulada gana en lugar de uno de los robots de 3 enlaces, que es lo habitual en la industria, está claramente en el rendimiento de la máquina Stäubli, explica Rainer Targus del departamento de investigación y desarrollo de SÜSS MicroTec: "En comparación con los robots de 3 enlaces con solo tres grados de libertad, el uso del de seis ejes ofrece mucha más flexibilidad. Especialmente el TX60L, con su brazo largo, puede alcanzar muy lejos. Su mayor espacio de trabajo permite una disposición mucho más flexible de los módulos dentro del equipo. Además, el robot Stäubli destaca en comparación con los manipuladores de 3 enlaces por su capacidad de carga mucho mayor, lo cual puede ser un factor decisivo en los momentos de aceleración extrema en relación con el peso de la pinza y las obleas."

Además, el TX60L ofrece en su rango de alcance una mayor precisión y repetibilidad en la colocación en comparación con sistemas de 3 enlaces similares, lo cual es crucial en el recubrimiento en los bordes de las obleas.

El robot tiene mucho trabajo en el equipo, ya que, con excepción de la carga manual, todos los pasos siguientes son completamente automáticos. El operador carga el equipo y coloca una cesta con 25 obleas, llamada en terminología técnica FOUP (Front Opening Unified Pod). Un módulo de puerto de carga abre el FOUP y escanea su contenido. El sistema reconoce la cantidad de obleas y su posición exacta. Con esto, la controladora del equipo recibe la información sobre el número de obleas a procesar. La clave del control es la programación inteligente y autóptima. Después de que el operador introduce la tarea y las recetas, la controladora determina por sí misma la gestión de tiempo óptima para las tareas complejas, sin intervención del operador.

Así, se da el inicio y llega el momento del TX60L cr de Stäubli. El robot recoge la oblea del cassette y se desplaza sobre una estación de centrado. Aquí, mediante procesamiento de imagen, se determina la posición exacta de la oblea en la pinza. La visión por computadora transmite las coordenadas de desviación a la controladora del robot, de modo que este pueda centrar exactamente la oblea en el módulo asignado. La colocación y recuperación de las obleas en los cuatro módulos del proceso, así como su devolución al FOUP tras el acabado, son tareas del robot.

Precisión de colocación de +- 50 micrómetros

"Al colocar las obleas en los módulos del proceso, se requiere precisión por parte del robot. Con el altamente preciso TX60L de Stäubli, podemos convertir nuestro objetivo declarado de una precisión absoluta de colocación de +/- 50 micrómetros en realidad", dice Stefan Lutter. Esto se debe en parte a la tecnología patentada de accionamiento JCM de los robots Stäubli. La alta precisión en la trayectoria del robot también se refleja al recoger o colocar las obleas en cassettes y módulos. Sin temblar, el robot maneja las costosas obleas con una seguridad ejemplar. La rotura de obleas está completamente descartada.

Los tiempos de ciclo en el equipo varían mucho según la tarea. En ciertos recetarios y secuencias, los tiempos de módulo son los elementos limitantes; en otras tareas, el robot es el factor que determina el ciclo. "En ambos casos, nos beneficiamos de los ciclos ultrarrápidos del robot Stäubli, que, a pesar de sus altos valores de aceleración, trabaja con precisión y evita daños en las obleas", comenta Rainer Targus.

Que en los sistemas de cluster innovadores ACS300 Gen2 de SÜSS MicroTec solo se utilicen robots de seis ejes de Stäubli no es casualidad: "Hemos examinado y comparado cuidadosamente robots de diferentes fabricantes. Para lograr la mejor combinación de alcance, velocidad, precisión de colocación y manejo seguro, solo consideramos el mejor robot para esta aplicación. Por eso, confiamos en Stäubli", resume Stefan Lutter.

Texto y fotos: Dipl.-Ing. Ralf Högel