De la cinta a la cintaFOP:La evolución de los portadores de obleas
¿Por qué la caja que contiene obleas da forma a la automatización, el rendimiento y el costo?
En la fabricación de semiconductores, algunos de los componentes más críticos son también los menos llamativos.el portador de las obleas.
Cuando la gente se encuentra por primera vez con un FOUP, muchos asumen que es simplemente una caja de plástico más fuerte y limpia.
Un FOUP es ellenguaje comúnEn la actualidad, la tecnología de la información se ha convertido en una herramienta de proceso, un sistema automatizado de manipulación de materiales, un mini entorno controlado y estándares de la industria.
Su introducción no fue una mejora gradual, sino unael facilitador fundamentalEn la actualidad, la producción automática a gran escala en la era de los 300 mm.
Antes de que FOUP se hiciera dominante a mediados de la década de 1990, los portadores de obleas siguieron un camino evolutivo claro:
Cásete → SMIF → FOUP
Esta evolución refleja el cambio de la industria de semiconductores de las operaciones centradas en el hombre a la automatización a nivel de sistema.
Las salas limpias no son suficientes: los portadores como parte del control de la contaminación
Es tentador creer que los niveles más altos de sala limpia por sí solos pueden resolver los problemas de contaminación.
Con qué frecuencia una oblea pasa de estar aislada a estar expuesta a su entorno.
Una sola oblea puede pasar por cientos de pasos de proceso: litografía, deposición, grabado, limpieza y metrología.
Una de las ideas fundamentalesLas partes de los componentes de las unidades de producción de los equipos de producción de la Unión podrán utilizarse para la fabricación de los componentes de las unidades de producción de la Unión.El objetivo era separar las obleas de la sala limpia completa y protegerlas dentro de un sistema controlado.el miniambiente, donde el flujo de aire, presión y niveles de partículas son mucho más estables.
En este sentido, los transportadores de obleas no son sólo herramientas logísticas, sino un elemento clave de las fábricas.estrategia de control de la contaminación:
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Portadores abiertosdependen de la limpieza de toda la fábrica y son sensibles a la actividad humana y a las perturbaciones del flujo de aire.
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Portadores sellados con interfaces de equipo estandarizadasEmpujar el límite limpio hacia abajo a la interfaz portadora-herramienta, reduciendo drásticamente la exposición de la oblea.
También hay un factor práctico: a medida que las obleas se hacen más grandes, los portadores se vuelven más pesados, el rendimiento aumenta y el manejo manual se vuelve costoso e inestable.
Como resultado, la evolución de los portadores converge naturalmente en dos objetivos:
Más aislamiento de la contaminaciónymayor compatibilidad con la automatización.
La era de los casetes: la edad de oro de los portadores abiertos (150 mm / 200 mm)
En las épocas de 150 mm y 200 mm, el portador de obleas dominante era elel casete- una estructura abierta con soportes con ranuras que permiten que los operadores o los brazos del robot carguen fácilmente las obleas.
¿Por qué funcionan las cintas?
Las cintas prosperaron porque eran:
En una época en que la automatización de los equipos era limitada, los cassettes apoyaban adecuadamente el transporte de obleas, el almacenamiento en búfer y la carga de herramientas.
Los límites de la apertura
A medida que aumentaban las demandas manufactureras, se hicieron evidentes dos debilidades estructurales:
1La limpieza dependía del ambiente de fabricación.
Durante el transporte y la colocación en fila, las obleas estaban directamente expuestas al flujo de aire ambiente y a las perturbaciones de partículas causadas por las herramientas y el personal.
2. Mala escalabilidad a tamaños de obleas más grandes
A medida que los diámetros de las obleas aumentaban, el peso y los requisitos de rigidez de los portadores aumentaban bruscamente.
El cassette era esencialmente elcajas de envío de las primeras fábricas de semiconductores¢confiable y práctico, pero poco adecuado para un futuro de mayor automatización y presupuestos de contaminación más ajustados.
La era SMIF: Mini-entornos y el nacimiento del pensamiento de interfaz
A medida que los objetivos de rendimiento se endurecieron, la industria comenzó a hacer una nueva pregunta:
¿Qué tal si dejamos de depender de toda la sala limpia y en su lugar proteger la oblea localmente?
Este pensamiento condujo aFMIE.
El concepto de SMIF
El SMIF ha introducido:
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Las capas selladas para el transporte de obleas
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Revestimiento localizado en la interfaz de la herramienta
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Minientornos controlados dentro de las herramientas de proceso
El impacto fue significativo:
Más importante aún, SMIF introdujo un concepto que daría forma a todos los futuros diseños de portaaviones:
El transportador es parte del sistema de equipos, no un contenedor pasivo.
Limitaciones de los FMI
SMIF era en gran parte una solución de 200 mm. Aunque mejoró el control de la contaminación, tuvo problemas con:
La transición a la fabricación de 300 mm exigió una solución más limpia, más simple y más nativa de la automatización.
FOUP: La fundación de la fabricación automatizada de 300 mm
El Consejo EuropeoCapsula unificada de apertura delanteraEn la actualidad, la industria de la fabricación de productos industriales se ha convertido en un sector de la industria de la fabricación.
La FOUP no fue una actualización incremental, sino unarediseño a nivel del sistema.
Tres rasgos que definen el FOUP
1En un mini-ambiente completamente cerrado.
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Flujo de aire interno estable y control de partículas
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Exposición mínima de las obleas
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Mejora de la consistencia del rendimiento
2Arquitectura de apertura delantera
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Interfaz directa con los extremos delanteros de las herramientas
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No se requiere intervención humana
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Optimizado para el manejo robótico
3Normas unificadas para toda la industria
La FOUP ha permitido un ecosistema de normas completo que abarca:
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Las dimensiones mecánicas
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Comportamiento de atraque
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Mecanismos de las puertas
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Identificación y comunicación
Esto permitió que las fábricas y los proveedores de equipos operaran dentro de un marco compartido e interoperable.
Las siglas que lo hicieron funcionar: FIMS, PIO y AMHS
El poder de FOUP no reside sólo en la cápsula en sí, sino en cómo se conecta con la infraestructura de automatización de la fábrica.
FIMS: Estándar mecánico de interfaz de apertura frontal
Define la interfaz mecánica entre el FOUP y la herramienta:
El FIMS garantiza que los FOUP funcionen de manera coherente en equipos de diferentes proveedores.
PIO: Interfaz de E/S paralela
Define las señales de apretón de manos entre FOUP y la herramienta:
PIO permite a las herramientas saber exactamente cuándo se pueden intercambiar las obleas.
AMHS: Sistema automatizado de manipulación de materiales
La capa de logística de toda la fábrica, que incluye:
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Transporte por elevadores aéreos (OHT)
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Vehículos guiados automáticamente (AGV)
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Las demás máquinas de la partida 9303
Juntos, estos sistemas convierten una fábrica moderna en algo más cercano a unpuerto totalmente automatizado:
¿Por qué una caja afecta directamente el rendimiento y el costo?
El portador de la oblea determina tres resultados críticos:
1Frecuencia de exposición de la oblea
Cada exposición aumenta el riesgo de defectos.
Menos exposiciones se traducen directamente en un mayor rendimiento.
2Grado de automatización
La automatización ofrece:
3Interoperabilidad de los equipos
Las interfaces estandarizadas significan:
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Calificación más rápida de las herramientas
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Menor coste de integración
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Expansión y mejoras fábricas más fáciles
Conclusión: desde el contenedor hasta el nodo del sistema
La evolución de los portadores de obleas refleja un cambio más profundo en la filosofía de fabricación de semiconductores:
| La época |
Filosofía del diseño |
| Cásete |
Mientras tenga obleas. |
| FMIE |
Reducir al mínimo la exposición a los mini-ambientes |
| FOP |
Automatización en primer lugar, estándares |
La FOUP de hoy ya no es un simple contenedor.
Es unaNodo críticoen un sistema de fabricación altamente industrializado.
Cuando se ven filas de FOUPs moviéndose por encima de la cabeza en una fábrica, no sólo se están viendo las obleas siendo transportadas sino que se está viendo un sistema complejo, estandarizado y automatizado que funciona exactamente como fue diseñado.
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