Από την κασέτα στηνΠΟΥΠΗ εξέλιξη των φορητών κυψελών

Γιατί το κουτί με τις βάφλες διαμορφώνει την αυτοματοποίηση, την απόδοση και το κόστος

Στην παραγωγή ημιαγωγών, μερικά από τα πιο κρίσιμα συστατικά είναι επίσης τα λιγότερο εντυπωσιακά.το φορείο πλακιδίων.

Όταν οι άνθρωποι συναντούν για πρώτη φορά ένα FOUP, πολλοί υποθέτουν ότι είναι απλώς ένα ισχυρότερο, καθαρότερο πλαστικό κουτί.

Το FOUP είναι τοκοινή γλώσσαΗ διαφορά μεταξύ εργαλείων διαδικασίας, αυτοματοποιημένων συστημάτων χειρισμού υλικών, ελεγχόμενων μικρών περιβάλλοντων και βιομηχανικών προτύπων.

Η εισαγωγή της δεν ήταν μια σταδιακή βελτίωση, ήταν μιαθεμελιώδης διευκολυντήςΗ Ελλάδα είναι η πρώτη χώρα στην Ευρώπη που έχει καταφέρει να αναπτύξει την αυτοματοποιημένη κατασκευή μεγάλης κλίμακας στην εποχή των 300 mm.

Πριν το FOUP γίνει κυρίαρχο στα μέσα της δεκαετίας του 1990, οι φορείς πλακών ακολούθησαν μια σαφή εξελικτική πορεία:

Κασέτα → SMIF → FOUP

Η εξέλιξη αυτή αντικατοπτρίζει τη μετατόπιση της βιομηχανίας ημιαγωγών από τις λειτουργίες που επικεντρώνονται στον άνθρωπο στην αυτοματοποίηση σε επίπεδο συστήματος.

Τα καθαρά δωμάτια δεν αρκούν: Οι φορείς ως μέρος του ελέγχου της μόλυνσης

Είναι δελεαστικό να πιστέψουμε ότι οι υψηλότερες ποιότητες καθαρής αίθουσας από μόνες τους μπορούν να λύσουν τα προβλήματα μόλυνσης.

Πόσο συχνά μια πλάκα μεταβαίνει από το να είναι απομονωμένη και να εκτίθεται στο περιβάλλον της.

Μια ενιαία πλάκα μπορεί να περάσει από εκατοντάδες στάδια διαδικασίας - λιθογραφία, εναπόθεση, χαρακτική, καθαρισμός και μετρολογία.

Μια από τις βασικές ιδέες πίσω απόSMIF (Standard Mechanical Interface)Η αποστολή του ήταν να αποσυνδέσει τις πλακίδες από το πλήρες καθαρό δωμάτιο και να τις προστατεύσει μέσα σε ένα αυστηρά ελεγχόμενοΜίνι περιβάλλον, όπου η ροή αέρα, η πίεση και τα επίπεδα σωματιδίων είναι πολύ πιο σταθερά.

Οι φορείς μεταφοράς κυψελών δεν αποτελούν απλώς εργαλεία εφοδιασμού· αποτελούν βασικό στοιχείο των εργοστασίωνστρατηγική ελέγχου της μόλυνσης:

• Ανοιχτοί φορείςεξαρτώνται από την καθαριότητα ολόκληρου του εργοστασίου και είναι ευαίσθητοι στην ανθρώπινη δραστηριότητα και στις διαταραχές της ροής αέρα.

• Σφραγισμένοι φορείς με τυποποιημένες διεπαφές εξοπλισμούΣπρώξτε το καθαρό όριο κάτω στην διεπαφή φορέα-εργαλείου, μειώνοντας δραματικά την έκθεση της πλάκας.

Υπάρχει επίσης ένας πρακτικός παράγοντας: καθώς οι πλακέτες μεγαλώνουν, οι φορείς γίνονται πιο βαρείς, η απόδοση αυξάνεται και η χειρισμός με το χέρι γίνεται τόσο δαπανηρός όσο και ασταθής.

Ως αποτέλεσμα, η εξέλιξη των φορέων συρρέει φυσικά σε δύο στόχους:

Ενισχυμένη απομόνωση από τη μόλυνσηκαιμεγαλύτερη συμβατότητα με την αυτοματοποίηση.

Η εποχή των κασετών: Η χρυσή εποχή των ανοιχτών φορέων (150 mm / 200 mm)

Στις εποχές των 150 mm και 200 mm, η κυρίαρχη συσκευή μεταφοράς πλακών ήταν ηκασέτα∆ιαχείριση των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των πλακών

Γιατί λειτουργούσαν οι κασέτες

Οι κασέτες ευημερούσαν επειδή ήταν:

• Διαρθρωτικά απλή

• Χαμηλό κόστος

• Υψηλή συμβατότητα μεταξύ εργαλείων

• Εύκολο χειρισμός με το χέρι

Σε μια εποχή που η αυτοματοποίηση του εξοπλισμού ήταν περιορισμένη, οι κασέτες υποστήριζαν επαρκώς τη μεταφορά των πλακιδίων, την αποθήκευση και την φόρτωση εργαλείων.

Τα όρια της διαφάνειας

Καθώς αυξήθηκαν οι απαιτήσεις της βιομηχανίας, δύο διαρθρωτικές αδυναμίες έγιναν σαφείς:

1Η καθαριότητα εξαρτάται από το περιβάλλον της κατασκευής.

Κατά τη διάρκεια της μεταφοράς και της θέσης σε ουρά, τα πλακάκια εκτέθηκαν άμεσα στην ατμοσφαιρική ροή του περιβάλλοντος και στις διαταραχές σωματιδίων που προκαλούνται από εργαλεία και προσωπικό.

2. Κακή κλιμακωτότητα σε μεγαλύτερα μεγέθη πλακιδίων

Καθώς αυξήθηκαν οι διάμετροι των πλακών, αυξήθηκαν σημαντικά το βάρος και οι απαιτήσεις ακαμψίας του φορέα.

Η κασέτα ήταν ουσιαστικά ηΚουτί μεταφοράς πρώιμων εργοστασίων ημιαγωγώναξιόπιστο και πρακτικό, αλλά ακατάλληλο για ένα μέλλον υψηλότερης αυτοματοποίησης και αυστηρότερων προϋπολογισμών ρύπανσης.

Η εποχή SMIF: Μίνι περιβάλλοντα και η γέννηση της σκέψης διεπαφών

Καθώς οι στόχοι απόδοσης αυξήθηκαν, η βιομηχανία άρχισε να κάνει ένα νέο ερώτημα:

Τι θα γινόταν αν σταματούσαμε να στηριζόμαστε σε όλο το καθαρό δωμάτιο και αντ 'αυτού προστατεύαμε την πλάκα τοπικά;

Αυτή η σκέψη οδήγησεΜΜΕΧ.

Η έννοια του SMIF

Το SMIF εισήγαγε:

• Σφραγισμένες κάψουλες για τη μεταφορά πλακιδίων

• Τοποθετημένο περίβλημα στη διεπαφή εργαλείου

• Ελεγχόμενα μικρά περιβάλλοντα στο εσωτερικό εργαλείων διεργασίας

Ο αντίκτυπος ήταν σημαντικός:

• Τα γεγονότα έκθεσης σε κυψέλες μειώθηκαν δραστικά

• Ο έλεγχος της μόλυνσης μετατοπίστηκε από τοεπίπεδο εγκατάστασηςπρος τηνεπίπεδο διεπαφής

Πιο σημαντικό, η SMIF εισήγαγε μια έννοια που θα διαμόρφωνε όλα τα μελλοντικά σχέδια αερομεταφορέων:

Το φορτηγό αποτελεί μέρος του συστήματος εξοπλισμού και όχι παθητικό δοχείο.

Περιορισμοί των ΜΜΟΕ

Το SMIF ήταν σε μεγάλο βαθμό μια λύση 200 mm.

• Περιορισμένη επεκτασιμότητα για πλήρη αυτοματοποίηση εργοστασίου

• Μηχανική πολυπλοκότητα

• Ανεπαρκής ολοκλήρωση με την αυτοματοποιημένη εφοδιαστική

Η μετάβαση στην κατασκευή 300 mm απαιτούσε μια καθαρότερη, απλούστερη και πιο αυτοματοποιημένη λύση.

FOUP: Τα θεμέλια της αυτοματοποιημένης παραγωγής 300 mm

ΠΟΥΠ (Προσωρινή εναρμόνιση) εμφανίστηκαν παράλληλα με εξοπλισμό επεξεργασίας 300 mm στα μέσα της δεκαετίας του '90, σχεδιασμένο από την αρχή για πλήρως αυτοματοποιημένα εργοστάσια.

Το FOUP δεν ήταν μια σταδιακή αναβάθμιση, ήταν έναεπανασχεδιασμός σε επίπεδο συστήματος.

Τρία χαρακτηριστικά της FOUP

1Πλήρως σφραγισμένο μίνι περιβάλλον.

• Σταθερή εσωτερική ροή αέρα και έλεγχος σωματιδίων

• Ελάχιστη έκθεση της πλάκας

• Βελτιωμένη συνέπεια της απόδοσης

2Αρχιτεκτονική με μπροστινό άνοιγμα

• Άμεση διεπαφή με τα μπροστινά άκρα του εργαλείου

• Δεν απαιτείται ανθρώπινη παρέμβαση

• Βελτιστοποιημένο για χειρισμό από ρομπότ

3Ενιαία πρότυπα σε ολόκληρο τον κλάδο

Το FOUP επέτρεψε ένα ολοκληρωμένο οικοσύστημα προτύπων που καλύπτει:

• Μηχανικές διαστάσεις

• Συμπεριφορά δέσμευσης

• Μηχανισμοί πόρτας

• Προσδιορισμός και επικοινωνία

Αυτό επέτρεψε στα εργοστάσια και στους προμηθευτές εξοπλισμού να λειτουργούν μέσα σε ένα κοινό, διαλειτουργικό πλαίσιο.

Τα ακρωνύμια που το έκαναν αποτελεσματικό: FIMS, PIO, και AMHS

Η δύναμη του FOUP δεν έγκειται μόνο στην ίδια την κάψουλα, αλλά στο πώς συνδέεται με την υποδομή αυτοματισμού του εργοστασίου.

FIMS: Μηχανολογικό πρότυπο μετωπικής ανοίξεως διεπαφής

Ορίζει τη μηχανική διεπαφή μεταξύ του FOUP και του εργαλείου:

• Γεωμετρία δέσμευσης

• Ακολουθία ανοίγματος πόρτας

• Συμπεριφορά σφράγισης

Το FIMS διασφαλίζει ότι τα FOUP λειτουργούν με συνέπεια σε εξοπλισμό από διαφορετικούς προμηθευτές.

PIO: Παράλληλη διεπαφή I/O

Ορίζει τα σήματα χειραψίας μεταξύ FOUP και εργαλείου:

• Ανίχνευση παρουσίας

• Επιβεβαίωση προσάρτησης

• Ασφαλείς πολιτείες μεταφοράς

Το PIO επιτρέπει στα εργαλεία να γνωρίζουν ακριβώς πότε μπορούν να ανταλλάσσονται οι πλάκες.

AMHS: Αυτοματοποιημένο σύστημα επεξεργασίας υλικών

Το επίπεδο εφοδιαστικής σε ολόκληρο το εργοστάσιο, συμπεριλαμβανομένων:

• Μεταφορά με ανελκυστήρα (OHT)

• Αυτοματοποιημένα οχήματα καθοδήγησης (AGV)

• Συσκευές αποθήκευσης

Μαζί, αυτά τα συστήματα μετατρέπουν ένα σύγχρονο εργοστάσιο σε κάτι πιο κοντά σε έναπλήρως αυτοματοποιημένο λιμάνι:

• Τα FOUP είναι τα δοχεία

• Το AMHS είναι το δίκτυο εφοδιασμού

• Τα εργαλεία της διαδικασίας είναι τα τερματικά αγκυρώσεων

Γιατί ένα ∆ιαγωνισμό επηρεάζει άμεσα την απόδοση και το κόστος

Ο φορέας της πλάκας καθορίζει τρία κρίσιμα αποτελέσματα:

1. Συχνότητα έκθεσης της πλάκας

Κάθε έκθεση αυξάνει τον κίνδυνο ελαττώματος.
Λιγότερα ανοίγματα μεταφράζονται άμεσα σε υψηλότερη απόδοση.

2. Στον βαθμό αυτοματοποίησης

Η αυτοματοποίηση παρέχει:

• Σταθεροί χρόνοι τακτικής

• Μειωμένη ανθρώπινη μεταβλητότητα

• Λιγότερο μακροπρόθεσμο λειτουργικό κόστος

3Διαλειτουργικότητα εξοπλισμού

Οι τυποποιημένες διεπαφές σημαίνουν:

• Ταχύτερη κατάρτιση εργαλείων

• Λιγότερο κόστος ένταξης

• Εύκολη επέκταση και αναβάθμιση εργοστασίου

Συμπέρασμα: Από το δοχείο στον κόμβο συστήματος

Η εξέλιξη των φορητών πλακών αντανακλά μια βαθύτερη αλλαγή στη φιλοσοφία κατασκευής ημιαγωγών:

Το σημερινό FOUP δεν είναι πλέον ένα απλό δοχείο.
Είναι ένακρίσιμο κόμβοσε ένα εξαιρετικά βιομηχανοποιημένο σύστημα παραγωγής.

Όταν βλέπετε σειρές FOUPs να κινούνται πάνω από ένα εργοστάσιο, δεν βλέπετε μόνο τα πλακίδια να μεταφέρονται, βλέπετε ένα περίπλοκο, τυποποιημένο, αυτοματοποιημένο σύστημα που λειτουργεί ακριβώς όπως έχει σχεδιαστεί.