Stäubli Sechsachser TX 60 L CR przejmuje wymagające obsługiwań wafli

Stäubli Sechsachser TX 60 L CR przejmuje wymagające obsługiwań wafli

Roboty w klasie cleanroom z cennym ładunkiem

Gdy roboty przenoszą części z punktu A do punktu B, nie jest to szczególnie ekscytujące. Przy obsłudze wafli w obszarze backend wygląda to jednak inaczej: wartość pojedynczej tafli może sięgać nawet 10 000 euro. Aby zapewnić maksymalne bezpieczeństwo podczas obsługi cennego ładunku, SÜSS MicroTec korzysta z precyzyjnego robota Stäubli TX60L cr.

Rynek półprzewodników jest mocno zdominowany przez Azję, jednak grupa SÜSS MicroTec plasuje się w Lidze Mistrzów obróbki wafli. To, co doceniają klienci na całym świecie, to kompetencje firmy. Grupa SÜSS MicroTec posiada ponad sześćdziesięcioletnie doświadczenie w rozwoju i produkcji rozwiązań procesowych dla mikrostruktur. Oferta obejmuje wszystkie etapy obróbki wafli, od oczyszczania, utwardzania i rozwoju, przez kalibrację, aż po bondowanie wafli.

Bez względu na to, czy chodzi o produkcję układów pamięci, kamer do telefonów komórkowych czy czujników ciśnienia w oponach – rozwiązania SÜSS MicroTec są wykorzystywane w szerokim zakresie procesów produkcyjnych dla zastosowań codziennych i przemysłowych. Jednym z przedsiębiorstw grupy jest SÜSS MicroTec Lithography GmbH z lokalizacjami w Garching i Vaihingen an der Enz. W lokalizacji w Vaihingen an der Enz, która na początku maja została przeniesiona i rozbudowana do nowego budynku w Sternenfels, specjalizuje się w procesach lithograficznych w obszarze obsługi wafli w backend i oferuje pełną gamę produktów od tanich urządzeń laboratoryjnych po wysokowydajne linie produkcyjne dla wafli 300 mm.

100-procentowa kontrola procesów oraz szybka, precyzyjna i bezpieczna obsługa wafli z niemal niezauważalnym wskaźnikiem uszkodzeń na poziomie ppm to argumenty, które przekonują klientów na całym świecie. ?Kolejnym powodem naszej silnej pozycji na rynku azjatyckim jest nasza elastyczność. Jako niemiecki producent maszyn specjalistycznych posiadamy bardzo wysokie kompetencje w zakresie dostosowań urządzeń do potrzeb klienta, podczas gdy nasi azjatyccy konkurenci koncentrują się głównie na budowie standardowych maszyn?, wyjaśnia Dipl.-Ing. Stefan Lutter, menedżer produktu Coater w SÜSS MicroTec.

Innowacyjne urządzenia do nanoszenia powłok i rozwoju z robotycznym obsługiwaniem

Już w wersji podstawowej urządzenia te są bardzo elastyczne, co widać na przykładzie klastrów ACS 300 Gen2 do oczyszczania i rozwoju. Urządzenie można używać bez konieczności mechanicznej zmiany konfiguracji do obsługi wafli 200 mm i 300 mm. Główne zastosowania to wymagające procesy oczyszczania w obszarze pakowania na poziomie wafli oraz integracji 3D. Kompaktowa budowa i dwa moduły załadunkowe bezpośrednio przy podstawie gwarantują optymalne koszty eksploatacji. Wszystkie zadania związane z obsługą w obrębie urządzenia wykonuje wysoce precyzyjny robot cleanroom Stäubli TX60L cr. W obszarze backend wymagania dotyczące czystości powietrza mieszczą się w zakresie od ISO 3 do ISO 4, co spełnia wersja czystego pomieszczenia robota TX60L.

ACS300 Gen2 składa się z podstawy i czterech różnych modułów. Użytkownik może wyposażyć moduły w różne elementy, takie jak moduły oczyszczania (Coater), rozwoju (Developer), a także stosy grzejne i chłodzące. Dodatkowo dostępne jest rozszerzenie ramy, w którym można umieścić dwa dodatkowe stosy grzejne i chłodzące. Dzięki temu można używać urządzenia wyłącznie do oczyszczania, wyłącznie do rozwoju lub jako hybrydowe do obu tych zadań. Sterowanie opracowane samodzielnie jest nie tylko przejrzyste, ale także bardzo proste w obsłudze. Operator może łatwo przypisać poszczególnym modułom określone receptury, według których wafle przechodzą przez poszczególne stacje.

ACS 300 Gen2 to urządzenie backend, w którym wafle przechodzą ostatnie etapy obróbki. W tym momencie wafle są bardzo cenne, ponieważ ponad 90 procent etapów produkcji jest już zakończonych, dlatego urządzenia SÜSS MicroTec muszą spełniać wysokie wymagania dotyczące niezawodności, powtarzalności, dostępności i bezpiecznej obsługi. ?To fatalne, gdy wafel pęka w naszej maszynie. Wartość takiego wafla, w zależności od wersji i typu, wynosi od 1 000 do 10 000 euro. Z takiego wafla powstaje od tysiąca do nawet kilkudziesięciu tysięcy układów, które trafiają do komputerów, telefonów komórkowych czy diod LED?, wyjaśnia Lutter, podkreślając: ?Odpady w tym stadium produkcji nie są już do przyjęcia.? W związku z tym wysokie są wymagania dotyczące obsługi wafli i wydajności robota.

Sześciostanowiskowy robot zamiast 3-linkowego

W nowoczesnym urządzeniu do nanoszenia powłok ACS 300 Gen2 SÜSS MicroTec konsekwentnie stawia na wykorzystanie sześciostanowiskowego robota Stäubli TX 60L cr. To, że kompaktowy robot z ramieniem skrętnym wygrywa i nie jest jak to zwykle w branży 3-linkowym robotem, wynika jednoznacznie z wydajności maszyny Stäubli, jak wyjaśnia Rainer Targus z działu badań i rozwoju SÜSS MicroTec: ?W porównaniu do 3-linkowych robotów z trzema stopniami swobody, zastosowanie sześciostanowiskowego robota daje znacznie większą elastyczność. Szczególnie model TX60L z długim ramieniem może sięgać bardzo daleko. Większa przestrzeń robocza pozwala na znacznie bardziej elastyczne rozmieszczenie modułów w urządzeniu. Ponadto, robot Stäubli w porównaniu do manipulatorów 3-linkowych wyróżnia się znacznie wyższą udźwignię, co w przypadku ekstremalnych momentów przyspieszeń i masy chwytaka oraz wafli może szybko stać się kluczowym kryterium.?

Dodatkowo, TX60L w swoim zakresie zasięgu zapewnia wyższą dokładność i powtarzalność ułożenia, co jest kluczowe przy brzegowym lakierowaniu wafli.

Robot ma w urządzeniu dużo do roboty, ponieważ z wyjątkiem ręcznego załadunku wszystkie pozostałe kroki są wykonywane w pełni automatycznie. Operator ładuje urządzenie i wkłada kasetę z 25 waflami, nazywaną w branży FOUP (Front Opening Unified Pod). Moduł ładowania otwiera FOUP i skanuje zawartość. System rozpoznaje liczbę wafli i ich dokładną pozycję. W ten sposób system sterowania otrzymuje informację o liczbie wafli do obróbki. Kluczowym elementem sterowania jest inteligentne, samouczące się planowanie zadań. Po wprowadzeniu przez operatora zadań i receptur, system samodzielnie ustala optymalny harmonogram dla złożonych zadań, bez udziału operatora.

W ten sposób uruchamia się proces i rozpoczyna się praca robota TX60L cr. Robot pobiera wafla z kasety i przejeżdża nad stacją centrowania. Tu, za pomocą wizji komputerowej, określa się dokładne położenie tafli w chwytaku. Obrazowanie przekazuje wyznaczone współrzędne odchylenia do sterowania robotem, dzięki czemu robot może dokładnie wycentrować wafla i umieścić go w wyznaczonym module. Wkładanie i wyjmowanie wafli ze wszystkich czterech modułów procesu jest oczywiście również zadaniem robota, podobnie jak odłożenie gotowego wafla z powrotem do FOUP.

Dokładność ułożenia +- 50 mikrometrów

?Przy wkładaniu wafli do modułów procesowych wymagana jest precyzja ze strony robota. Dzięki wysokiej precyzji robota Stäubli TX60L możemy zrealizować założony cel, czyli dokładność ułożenia absolutnego na poziomie +/- 50 mikrometrów w module?, mówi Stefan Lutter. Częściowo jest to zasługa opatentowanej technologii napędu JCM stosowanej w robotach Stäubli. Wysoka dokładność trajektorii robota przekłada się także na jego skuteczność przy pobieraniu i wkładaniu wafli do kaset i modułów. Robot bez drżenia obsługuje drogie tafle z niespotykaną bezpieczeństwem. Pęknięcie wafla jest wykluczone.

Taktowania na urządzeniu bardzo się różnią w zależności od zadania. Przy niektórych recepturach i sekwencjach to czas modułu jest ograniczeniem, przy innych zadaniach to robot wyznacza takt. ?W obu przypadkach korzystamy z ultra szybkich cykli robota Stäubli, który mimo wysokich wartości przyspieszeń pracuje precyzyjnie i bezpiecznie unika uszkodzeń wafli?, mówi Rainer Targus.

To, że w innowacyjnych systemach klastrowych ACS300 Gen2 firmy SÜSS MicroTec używa się wyłącznie sześciostanowiskowych robotów Stäubli, to żadna przypadkowość: ?Przeanalizowaliśmy i porównaliśmy roboty różnych producentów. Aby osiągnąć optymalną kombinację zasięgu, prędkości, dokładności ułożenia i bezpiecznej obsługi, wybieramy tylko najlepszy robot do tej aplikacji. Dlatego stawiamy na Stäubli?, podsumowuje Stefan Lutter.

Tekst i zdjęcia: Dipl.-Ing. Ralf Högel