От кассеты доФОУПЭволюция носителей пластинок

Почему "коробка с вафелями" влияет на автоматизацию, производительность и стоимость

В производстве полупроводников некоторые из наиболее важных компонентов также являются наименее привлекательными.носитель пластинки.

Когда люди впервые сталкиваются с FOUP, многие предполагают, что это просто более прочная, более чистая пластиковая коробка.

FOUP - этообщий языкмежду технологическими инструментами, автоматизированными системами обработки материалов, контролируемыми мини-средами и отраслевыми стандартами.

Ее введение не было постепенным улучшением, аосновополагающий механизмв эпоху 300 мм.

До того, как FOUP стал доминирующим в середине 1990-х годов, носители пластинок следовали четкому эволюционному пути:

Кассета → SMIF → FOUP

Эта эволюция отражает переход полупроводниковой промышленности от человекоориентированных операций к автоматизации на уровне системы.

Чистых помещений недостаточно: переносчики как часть борьбы с загрязнением

В действительности ключевой переменной в производстве пластинок является не абсолютная чистота, а:

Как часто пластинка переходит от изолированности к воздействию окружающей среды.

Один пластинка может пройти через сотни этапов процесса - литографии, осаждения, гравировки, очистки и метрологии.

Одна из основных идейSMIF (стандартный механический интерфейс)Это было отделить пластинки от полной чистой комнаты и вместо этого защитить их в строго контролируемоймини-среда, где воздушный поток, давление и уровень частиц гораздо более стабильны.

В этом смысле вафельные носители - это не просто логистические инструменты, они являются ключевым элементомстратегия контроля загрязнения:

• Открытые носителиполагаются на чистоту всей фабрики и чувствительны к деятельности человека и нарушениям воздушного потока.

• Запечатанные носители с стандартизированными интерфейсами оборудованияСпустить чистую границу вниз к интерфейсу носителя-инструмента, резко уменьшая воздействие пластины.

Существует также практический фактор: по мере увеличения размеров пластинки, грузоподъемность становится тяжелее, пропускная способность увеличивается, а ручная обработка становится дорогостоящей и нестабильной.

В результате эволюция носителей естественным образом сходится на две цели:

Более сильная изоляция от загрязненияиболее высокая совместимость с автоматизацией.

Эра кассет: Золотой век открытых носителей (150 мм / 200 мм)

В эпоху 150 мм и 200 мм доминирующим носителем пластин былКассета- открытая конструкция с отверстиями, которые позволяют операторам или роботам легко загружать пластины.

Почему кассеты работают

Кассеты процветали, потому что они были:

• Простая по структуре

• Низкая стоимость

• Высокая совместимость между инструментами

• Легко обрабатывается вручную

В то время, когда автоматизация оборудования была ограничена, кассеты адекватно поддерживали транспортировку пластин, буферизацию и загрузку инструментов.

Границы открытости

По мере роста спроса на производство, два структурных недостатка стали очевидными:

1Чистота зависит от производственной среды.

Во время транспортировки и выставления в очередь пластинки подвергались непосредственному воздействию воздушного потока и частиц, вызванных инструментами и персоналом.

2. Плохая масштабируемость к большим размерам пластин

По мере увеличения диаметров пластинок, вес носителя и требования к жесткости резко возросли.

Кассета была по существукоробка для доставки ранних полупроводниковых заводовнадежный и практичный, но не подходит для будущего более высокой автоматизации и более строгих бюджетов на загрязнение.

Эра SMIF: мини-среды и рождение интерфейсного мышления

По мере ужесточения целевых показателей производительности, отрасль начала задавать новый вопрос:

Что, если мы перестанем полагаться на всю чистую комнату и вместо этого защитим пластинку локально?

Это мышление привело кМСФО.

Концепция МСФО

СМИФ был введен:

• Запечатанные капсулы для транспортировки пластин

• Локализованный корпус на интерфейсе инструмента

• Управляемые мини-среды внутри технологических инструментов

Влияние было значительным:

• События, связанные с воздействием пластинки, резко сократились.

• Контроль за загрязнениемуровень объектакуровень интерфейса

Что еще более важно, SMIF представил концепцию, которая будет формировать все будущие конструкции авианосцев:

Перевозчик является частью системы оборудования, а не пассивным контейнером.

Ограничения МСФО

SMIF был в основном раствором размером 200 мм. Хотя он улучшил контроль загрязнения, он боролся с:

• Ограниченная масштабируемость для полной автоматизации заводов

• Механическая сложность

• Неполная интеграция с автоматизированной логистикой

Переход на 300-миллиметровое производство требовал более чистого, простого и более автоматизированного решения.

FOUP: Основы автоматизированного производства на 300 мм

ФОУП (Передняя открывающаяся единая капсулаВ середине 1990-х годов наряду с 300-миллиметровым технологическим оборудованием появилось оборудование, предназначенное с самого начала для полностью автоматизированных заводов.

FOUP не была постепенной модернизацией, это былаперепроектирование на уровне системы.

Три определяющих черты FOUP

1Полностью закрытая мини-среда

• Стабильный внутренний воздушный поток и контроль частиц

• Минимальная экспозиция пластинки

• Улучшение последовательности урожая

2Архитектура с передним открытием

• Прямой интерфейс с передними концами инструмента

• Не требуется вмешательство человека

• Оптимизирован для роботизированной обработки

3Единые отраслевые стандарты

FOUP позволил создать всеобъемлющую экосистему стандартов, охватывающую:

• Механические размеры

• Поведение стыковки

• Дверные механизмы

• Идентификация и сообщение

Это позволило заводам и поставщикам оборудования работать в рамках общей, совместимой структуры.

Сокращения, которые помогли: FIMS, PIO и AMHS

Сила FOUP заключается не только в самой капсуле, но и в том, как она соединяется с инфраструктурой автоматизации завода.

FIMS: Механический стандарт интерфейса с передним открытием

Определяет механический интерфейс между FOUP и инструментом:

• Геометрия стыковки

• Последовательность открытия двери

• Поведение уплотнения

FIMS обеспечивает последовательную работу FOUP на оборудовании разных производителей.

PIO: параллельный интерфейс В/В

Определяет сигналы рукопожатия между FOUP и инструментом:

• Выявление присутствия

• Подтверждение стыковки

• Безопасные государства передачи

PIO позволяет инструментам точно знать, когда можно обменять пластинки.

AMHS: Автоматизированная система обработки материалов

Логистический уровень на всей фабрике, включая:

• Перевозка воздушными подъемниками (OHT)

• Автоматически управляемые транспортные средства (AGV)

• Склады и буферы

Вместе эти системы превращают современный завод в нечто близкое кполностью автоматизированный порт:

• FOUP - это контейнеры

• AMHS - это логистическая сеть

• Процессные инструменты - это док-терминалы

Почему коробка напрямую влияет на доходность и стоимость

Носитель пластины определяет три критических результата:

1. Частота воздействия пластинки

Каждое воздействие увеличивает риск дефекта.
Меньшее количество рисков напрямую означает более высокую доходность.

2Степень автоматизации

Автоматизация обеспечивает:

• Стабильное время такта

• Уменьшенная изменчивость человека

• Более низкие долгосрочные эксплуатационные издержки

3. Интерoperability оборудования

Стандартные интерфейсы означают:

• Ускоренная квалификация инструмента

• Более низкие затраты на интеграцию

• Проще расширение и модернизация завода

Заключение: от контейнера до узла системы

Эволюция носителей пластин отражает более глубокий сдвиг в философии производства полупроводников:

Нынешний FOUP больше не просто контейнер.
Этокритический узелв высокоиндустриальной производственной системе.

Когда вы видите ряды FOUP, движущихся над головой на фабрике, вы не просто смотрите на перевозку пластин, вы видите сложную, стандартизированную, автоматизированную систему, работающую точно так же, как и проектировалась.