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【微纳加工】晶圆传输设备,是智能制造加速器还是成本黑洞?
点击量:1347 日期:2024-11-05 编辑:硅时代
在半导体芯片制造中,从原材料处理到最终封装测试,整个流程涉及上千道工序,每一环节都需要精确控制,以确保芯片的性能与质量。随着科技的飞速发展,市场对半导体芯片的需求日益提升,不仅要求更高的集成度和更低的功耗,还推动了生产技术的不断革新。在这样的背景下,半导体自动搬运设备应运而生,成为连接各生产工序的重要纽带,其中,半导体晶圆传输设备更是扮演着举足轻重的角色,半导体晶圆传输设备作为半导体制造中的关键设备之一,其性能和技术水平直接影响到整个生产线的效率和产品质量。
一、半导体自动搬运设备有哪些?
半导体自动搬运设备主要包括两大方面:物料自动化搬运系统(AMHS)和晶圆传输设备。AMHS是晶圆制造厂内物料运输的综合体系,它像是一条无形的血脉,确保了生产线的顺畅运行。该系统由两大子系统构成:一是各车间之间的运输系统,负责晶圆容器在不同生产区域间的快速流转;二是车间内运输系统,专注于单个车间内部的高效搬运。这两大系统协同工作,共同支撑起整个晶圆制造厂的物料流通体系。
二、晶圆传输设备的核心构成
晶圆传输设备作为半导体制造中的单一传输设备模块,主要由晶圆自动装卸系统和各类高清洁、多关节型机械手臂组成。这些设备不仅要求极高的精度和稳定性,还必须具备在高洁净度环境下持续工作的能力。目前,市场上主流的晶圆传输设备主要分为两大类:晶圆分选机(Wafer Sorter)和设备前端模块(Equipment Front End Module,EFEM)。
晶圆分选机(Sorter)
晶圆分选机作为晶圆制造流程中的关键一环,主要负责晶圆的中转和分选工作,确保生产流程的连续性和高效性。它如同晶圆制造厂的“交通枢纽”,通过精准的操作,实现了晶圆在不同生产阶段的无缝对接。Sorter能够完成晶圆的上下线操作、制程前的分批处理、制程后的合并整理、制程间的倒片控制,以及产品出厂前的校验、排序和料盒交换等功能。
晶圆分选机的核心部件包括晶圆运输机器人、晶圆装载系统、晶圆对准装置、OCR(Optical Character Recognition)光学字符识别系统、FFU(Fan Filter Unit,风机过滤机组)以及一系列电子相关部件。其中,晶圆运输机器人作为Sorter的“心脏”,其性能直接影响到整机的传输速度和精度,占据了产品成本的约30%。通过高速直线走行轴和先进的机器人技术,Sorter能够实现与OHT(Overhead Hoist Transport,天车系统)/AGV(Automated Guided Vehicle,智能搬运机器人)的快速对接,无论是手动还是自动模式,都能确保晶圆的高效传输。
晶圆分选机的内部气流导向结构设计巧妙,能够维持晶圆传输过程中的内部空间洁净度达到ISO Class 1级别,这是半导体制造中对洁净度的极高要求,确保了晶圆在生产过程中不受污染。
设备前端模块(EFEM)
设备前端模块作为连接物料搬运系统和硅片处理系统的关键部件,它确保了晶圆能够在高洁净度的环境下安全、准确地传输到工艺和检测模块。设备前端模块的结构与晶圆分选机相似,但它在功能上更加专注于与半导体主设备的协同作业,因此其主要客户是半导体主设备制造商。
设备前端模块内部集成了晶圆运输机器人、晶圆对准装置、晶圆载运盒、自动化控制模块、化学蒸汽过滤器和空气过滤器等关键组件。其中,晶圆运输机器人、晶圆装载系统和晶圆对准装置是EFEM的三大核心部件,它们共同占据了整机物料成本的约70%。这些部件不仅要求极高的精度和可靠性,还必须能够适应各种复杂的工艺环境。
在某些特定的半导体生产工艺中,如光刻、蚀刻等,需要在真空环境下进行作业。为了适应这些特殊环境,晶圆传输设备需要具备更高的洁净度和可靠性,这类设备被称为VTM(Vacuum Transfer Module,晶圆真空传送腔室)。VTM通过特殊的设计和制造工艺,确保了晶圆在真空环境下的安全传输,为半导体生产提供了更为灵活和高效的解决方案。