웨이퍼 로봇 Arm 정확도 연구 및 3D

웨이퍼 핸들링 로봇 암은 반도체 제조에서 웨이퍼 이송에 널리 사용됩니다! 웨이퍼, 기판 및 칩을 리소그래피, 에칭, 증착, 검사 및 테스트와 같은 반도체 제조의 여러 단계 간에 운송하는 데 사용할 수 있습니다. 이 디자인은 매우 깨끗한 환경에서 정밀도, 청결성 및 신뢰성을 강조합니다.

  다음은 로봇 팔의 구조에 대한 소개와 기술 응용 프로그램에 대한 개요입니다.

1. 주요 구조상 분대:

• 로봇 암(매니퓰레이터), 웨이퍼 엔드 이펙터(그리퍼), 웨이퍼 정렬 테이블, Z축 메커니즘, 감지 및 피드백 시스템, 제어 시스템
  

2. 주요 응용 프로그램:

 

웨이퍼 전송: FOUP 및 공정 도구(예: 얼라인너, CMP, 에칭 기계)와 함께 사용하여 웨이퍼의 정확한 위치를 파악하고 입자 생성 또는 웨이퍼 가장자리 손상을 방지할 수 있습니다!

로딩 포트 처리: 자동 웨이퍼 검사, FOUP ID 스캔을 위한 EFEM(Device Front End Module)과 통합

얇은 웨이퍼 & TAIKO 웨이퍼 처리: 스트레스를 줄이고 깨지기 쉬운 웨이퍼를 지원하기 위해 특별히 설계되었으며, 고급 엔드 이펙터 및 소프트 컨택 기술

고급 패키징 통합: 2.5D/3D IC 웨이퍼 또는 다이 트랜스퍼(Wafer-to-Wafer, Wafer-to-Wafer Stacking 또는 Flip Chip Bonding)!

 

3. 현재 주류 브랜드:

• 가와사키 로보틱스 
• 브룩스 오토메이션
• 야스카와, 히라타, 로제 
• AMAT, 전화, ASML 

 

웨이퍼 핸들링 로봇 시스템의 정확도 분석

  정확한 웨이퍼 이송은 웨이퍼 손상을 방지하고, 입자 생성을 줄이며, 공정 요구 사항을 준수하는 데 매우 중요합니다.

정확도와 해석 방향에 영향을 미치는 요인:

1 기계 설계: 암의 운동학적 설계는 방사형 및 회전 정확도를 위해 최적화되어야 합니다. 편향을 줄이기 위해 가볍고 단단한 재료를 선택합니다. 낮은 백래시, 고조파 구동 및 교차 롤러 베어링은 기계적 오류를 최소화합니다. 이 솔루션은 진동 패턴을 줄이기 위해 FEM 기반이어야 했습니다. 연착륙을 위한 격리된 Z축 설계.

2. 센서 및 피드백: 위치 피드백이 있는 고해상도 인코더. 웨이퍼 가장자리 검사를 위해 레이저 또는 비전 기반 정렬 시스템을 추가할 수 있습니다. Z축 연착륙 제어를 위한 힘 변환기 설계. 웨이퍼 전송 효율성을 향상시키기 위해 광학 센서가 각 스테이션에 설치되어 웨이퍼 편심을 동적으로 추정합니다. 빔 반경, 로봇 모션 오류, 시스템 비선형성 및 불확실성과 같은 비이상적인 요인으로 인해 반도체 제조의 까다로운 요구 사항을 충족하기 위해 고정밀 편심 추정을 달성하기가 어렵습니다. 편심 추정의 정확도를 더욱 향상시키기 위해 오류 모델링 방법과 전역 데이터 샘플링 방법 모두 웨이퍼 편심 추정의 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 제안된 편심 추정 기법은 웨이퍼 처리 로봇 시스템에 대한 실험에 의해 검증됩니다.

3. 모션 제어: 보간 알고리즘을 최적화하여 부드러운 궤적을 생성하여 오버슈트와 진동을 줄입니다. thermal drift 및 acceleration deflection의 동적 보상. 레퍼런스 마크(예: 그리드 패턴)를 사용한 오프라인 캘리브레이션 및 외부 비전/캘리브레이션 시스템을 사용한 실시간 보정드리프트 보정을 위한 열 모델링!

4. 외부 간섭 : 진동, 온도 변화, 기류 또는 압력 변화!