از کاسه تاFOUP: تکامل حامل های وافره

چرا جعبه ای که وافل ها را در خود دارد، اتوماتیک سازی، بهره وری و هزینه را شکل می دهد؟

در تولید نیمه هادی، برخی از مهم ترین اجزای آن نیز کمترین چشمگیری را دارند. یکی از آن ها همراه با یک وافر از Fab-in به Fab-out است، اما به ندرت در معرض توجه قرار می گیرد:حامل وافره.

هنگامی که مردم برای اولین بار با FOUP روبرو می شوند، بسیاری تصور می کنند که این یک جعبه پلاستیکی قوی تر و تمیزتر است.

یک FOUPزبان مشترکبین ابزارهای فرآیند، سیستم های دستی مواد خودکار، محیط های کنترل شده کوچک و استانداردهای صنعت.

معرفی آن یک پیشرفت تدریجی نبود، بلکه یکفعال کننده پایه ایتولید خودکار در مقیاس بزرگ در دوران 300 میلی متر.

قبل از اینکه FOUP در اواسط دهه 1990 غالب شود، حامل های وافر یک مسیر تکاملی روشن را دنبال کردند:

کاسه → SMIF → FOUP

این تحول منعکس کننده تغییر صنعت نیمه هادی از عملیات متمرکز بر انسان به اتوماسیون در سطح سیستم است.

اتاق های تمیز کافی نیستند: حامل ها به عنوان بخشی از کنترل آلودگی

این وسوسه انگیز است که باور کنید که درجه های بالاتر اتاق پاک به تنهایی می توانند مشکلات آلودگی را حل کنند. در واقع متغیر کلیدی در تولید وافر، تمیز مطلق نیست، بلکه:

چقدر اوقات یک وافر بین انزوا و در معرض محیط خود قرار می گیرد.

یک وافر تنها ممکن است صدها مرحله از فرآیند - لیتوگرافی، سپرده گذاری، حکاکی، تمیز کردن و سنجش را طی کند. هر عملیات انتقال، صف بندی و بارگذاری خطر آلودگی را ایجاد می کند.

یکی از ایده های اصلیSMIF (مواصفات مکانیکی استاندارد)و در عوض آنها را در یک اتاق کاملا کنترل شده محافظت می کند.محیط کوچک، جایی که جریان هوا، فشار و سطح ذرات بسیار پایدارتر است.

در این مفهوم، حامل های وافر فقط ابزار لجستیکی نیستند، بلکه یک عنصر کلیدی از کارخانه ها هستند.استراتژی کنترل آلودگی:

• حاملهای بازبه تمیز بودن کل کارخانه متکی هستند و به فعالیت های انسانی و اختلالات جریان هوا حساس هستند.

• حامل های مهر و موم شده با رابط های استاندارد تجهیزاتمرز تمیز را به سمت پایین به رابط ابزار حامل فشار دهید، به طور چشمگیری قرار گرفتن در معرض وافره را کاهش دهید.

یک عامل عملی نیز وجود دارد: همانطور که وافرها بزرگتر می شوند، حامل ها سنگین تر می شوند، خروجی افزایش می یابد و دستکاری دستی هم گران و هم ناپایدار می شود.

در نتیجه، تکامل حامل به طور طبیعی به دو هدف می رسد:

جداسازی قوی تر از آلودگیوسازگاری بیشتر با اتوماسیون.

عصر كاسيت: عصر طلایی حاملهای باز (150 میلیمتر / 200 میلیمتر)

در دوره های 150 و 200 میلی متری، حامل غالب وافرهکاسهیک ساختار فریم باز با پشتیبانان سوراخ شده که اجازه می دهد که وافرها به راحتی توسط اپراتورها یا بازوهای ربات بارگیری شوند.

چرا کامپيوتر کار مي کرد؟

کاسه ها رشد کردند چون:

• ساختار ساده

• هزینه کم

• بسیار سازگار با ابزارهای مختلف

• آسان برای دستکاری

در زمانی که اتوماسیون تجهیزات محدود بود، کاست به طور کافی از حمل و نقل و بوفر و بارگذاری ابزار پشتیبانی می کرد.

محدودیت های شفافیت

با افزایش تقاضای تولید، دو ضعف ساختاری آشکار شد:

1. تمیز بودن بستگی به محیط کارخانه داشت

در طول حمل و نقل و صف بندی، وافرها به طور مستقیم در معرض جریان هوای محیطی و اختلال ذرات ناشی از ابزار و پرسنل قرار داشتند.

2مقیاس پذیری ضعیف به اندازه های بزرگتر وافر

با افزایش قطر وافره، وزن حامل و الزامات سفتی به شدت افزایش یافت. سازه های باز کمکی در تثبیت محیط میکرو وافره کردند و خطر دستکاری را افزایش دادند.

کليپ اساساًجعبه حمل و نقل کارخانه های نیمه هادی اولیه¥قابل اعتماد و عملی، اما برای آینده با اتوماسیون بیشتر و بودجه های آلودگی تنگ تر مناسب نیست.

عصر SMIF: محیط های کوچک و تولد تفکر رابط

با سخت شدن اهداف حاصلات، صنعت شروع به پرسیدن یک سوال جدید کرد:

اگه از کل اتاق پاک استفاده نکنیم و در عوض، وفر رو در محل محافظت کنیم چی؟

این تفکر منجر بهSMIF.

مفهوم SMIF

SMIF معرفی شد:

• ظرف های مهر و موم شده برای حمل و نقل وافر

• محوطه محلی در رابط ابزار

• محیط های کوچک کنترل شده در داخل ابزار فرآیند

تاثیر آن قابل توجه بود:

• حادثه های قرار گرفتن در معرض وافر به شدت کاهش یافته است

• کنترل آلودگی ازسطح تاسیساتبهسطح رابط

مهمتر از همه، SMIF یک مفهوم را معرفی کرد که تمام طرح های حامل آینده را شکل می دهد:

حامل بخشی از سیستم تجهیزات است نه یک کانتینر منفعل.

محدودیت های SMIF

SMIF عمدتاً یک راه حل 200 میلی متری بود. در حالی که کنترل آلودگی را بهبود بخشید، با:

• مقیاس پذیری محدود برای اتوماسیون کامل کارخانه

• پیچیدگی مکانیکی

• ادغام ناقص با لجستیک خودکار

انتقال به تولید 300 میلی متر نیاز به یک راه حل تمیزتر، ساده تر و اتوماتیک تر دارد.

FOUP: پایه و اساس تولید اتوماتیک 300 میلی متر

FOUP (کپسول واحد باز کردن جلویی) در اواسط دهه ۱۹۹۰ در کنار تجهیزات پردازش ۳۰۰ میلی متری که از ابتدا برای کارخانه های کاملا خودکار طراحی شده بودند، ظهور کرد.

FOUP یک ارتقاء تدریجی نبود.طراحی مجدد در سطح سیستم.

سه ویژگی مشخص از FOUP

1محیط کوچک کاملا بسته شده

• جریان هوایی داخلی پایدار و کنترل ذرات

• حداقل قرار گرفتن در معرض وافره

• بهبود ثبات حاصلات

2معماری باز کردن جلویی

• رابط مستقیم با انتهای جلو ابزار

• نیازی به دخالت انسان نیست

• برای دستکاری رباتیک بهینه شده است

3استانداردهای یکپارچه در سراسر صنعت

FOUP امکان ایجاد یک اکوسیستم استاندارد جامع را فراهم کرد که شامل:

• ابعاد مکانیکی

• رفتار اتصال

• مکانیسم های درب

• شناسایی و ارتباطات

این اجازه می دهد تا کارخانه ها و فروشندگان تجهیزات در یک چارچوب مشترک و قابل همکاری کار کنند.

اختصاری که آن را کارآمد ساختند: FIMS، PIO، و AMHS

قدرت FOUP نه تنها در خود کابین است بلکه در نحوه اتصال آن به زیرساخت های اتوماسیون کارخانه است.

FIMS: استاندارد مکانیکی رابط باز کننده جلو

تعریف رابط مکانیکی بین FOUP و ابزار:

• هندسه لنگر انداز

• دنباله باز شدن در

• رفتار مهر و موم

FIMS تضمین می کند که FOUP ها به طور مداوم در تجهیزات از فروشندگان مختلف کار می کنند.

PIO: رابط I/O موازی

سیگنال های دست دادن بین FOUP و ابزار را تعریف می کند:

• تشخیص حضور

• تایید لنگر انداختن

• ایالت های انتقال امن

PIO به ابزارها اجازه می دهد تا دقیقاً بدانند که چه زمانی می توان وفت ها را عوض کرد.

AMHS: سیستم دستی مواد خودکار

لایه لجستیک در سراسر کارخانه، از جمله:

• حمل و نقل بالابر (OHT)

• وسایل نقلیه هدایت شده خودکار (AGV)

• مخزن ها و بافرها

با هم، این سیستم ها یک کارخانه مدرن را به چیزی نزدیک به یکبندر کاملا اتوماتیک:

• FOUPها مخزن هستند

• AMHS شبکه ي لجستيکي است

• ابزار فرآیند ترمینال های اتصال هستند

چرا یک جعبه به طور مستقیم بر درآمد و هزینه تاثیر می گذارد؟

حامل وافر سه نتیجه مهم را تعیین می کند:

1. فرکانس قرار گرفتن در معرض وافره

هر قرار گرفتن در معرض خطر نقص را افزایش می دهد
ریسک کمتر به طور مستقیم به بازده بالاتر تبدیل می شود.

2درجه اتوماسیون

اتوماسیون:

• زمان تاکتی پایدار

• کاهش تنوع انسانی

• کاهش هزینه های عملیاتی بلند مدت

3. قابلیت همکاری تجهیزات

رابط های استاندارد به معنی:

• صلاحیت ابزار سریعتر

• کاهش هزینه های ادغام

• گسترش و ارتقاء آسان کارخانه

نتیجه گیری: از کانتینر به گره سیستم

تکامل حامل های وافر منعکس کننده یک تغییر عمیق در فلسفه تولید نیمه هادی است:

امروزه FOUP دیگر یک ظروف ساده نیست.
این یکگره بحرانیدر یک سیستم تولیدی بسیار صنعتی.

وقتی صف هایی از FOUP را در یک کارخانه می بینید که در حال حرکت هستند، شما فقط در حال مشاهده انتقال وافرهایی نیستید، شما یک سیستم پیچیده، استاندارد و خودکار را می بینید که دقیقاً همانطور که طراحی شده است کار می کند.