Vision-Positionierungslösung für die Wafer-Reinigung

Projektvorstellung

Die Waferreinigung ist ein entscheidender Teil des Halbleiterherstellungsprozesses. Bei der Waferreinigung werden der Fotolack, organische Substanzen, Metalle, Partikel und Verunreinigungen entfernt. Anschließend werden die Wafer mit chemischen Lösungsmitteln und Wasser poliert, was eine präzise Ausbeute an Wafern gewährleistet. Die Reinigung der Wafer erfolgt vor und nach jedem Prozess in der gesamten IC-Produktionslinie und nimmt etwa 1/3 der gesamten Produktionszeit in Anspruch. Im hart umkämpften Markt der IC-Wafer-Produktion sind Präzision, Effizienz und Optimierung das, was die Hersteller suchen.

Projektanforderungen

Halbleiterhersteller haben strenge Kriterien für Materiallieferanten und Ausrüstungslieferanten, nur zertifizierte Systemintegratoren/Anbieter sind in ihrer Lieferkette zugelassen. Advantech unterhält eine langjährige Partnerschaft mit einem Systemintegrator (SI), der einen führenden Halbleiterhersteller in Taiwan beliefert, der nach einer Lösung zur Optimierung und Verkürzung der Wafer-Reinigungs- und Positionierungszeiten suchte. Vor dem Reinigungsprozess gibt es einen Schritt, der als "Waferzentrierung" bezeichnet wird und nach der Entnahme des Wafers aus der Kassette erfolgt. Dieser Schritt wird von einer Art mechanischer Greifvorrichtung durchgeführt, die jeden Wafer mit Hilfe eines Positionierungsalgorithmus neu zentriert. Leider führt dies zu einer leichten Verringerung der Reinigungseffizienz, da bei der sorgfältigen Neuzentrierung der Wafer Zeit verloren geht. Außerdem besteht ein geringes, aber erhebliches Risiko, dass die Wafer durch den Kontakt mit dem Greiferwerkzeug zerbrechen, was zu einem Effizienzverlust führen kann. Advantech schlug vor, eine Bildverarbeitungslösung zu verwenden, um die mechanische Positionierungsausrüstung zu ersetzen, und die Ergebnisse zeigen, dass jeder Wafer jetzt in Millisekunden statt in Sekunden genau neu zentriert werden kann - ohne dass der Wafer beschädigt wird.

Projektbeschreibung

Da jeder Prozess und jede mechanische Bewegung eine geringfügige Abweichung von der ursprünglichen absoluten Position eines Wafers verursacht, muss die genaue Mittelposition neu berechnet werden, um die für den nächsten Schritt erforderlichen präzisen Anpassungen zu ermöglichen. Es gibt zwei Stationen zwischen einer Pick- und Place-Maschine: die Pick-Station - ein Ort und ein Prozess, bei dem der Roboter einen Wafer vom Kassettenträger zur Zwischenstation zur Zentrierung bringt; die Place-Station - ein Ort und ein Prozess, bei dem der Roboter die Position des Wafers misst und ihn zur Reinigung an die Spindel übergibt. In der Aufnahmestation können die Wafer in der Kassette typischerweise einen Verschiebungsfehler von bis zu 4 mm aufweisen, der durch die Bewegung des Kassettenträgers verursacht wird. Das Greifwerkzeug nimmt dann jeden Wafer aus der Kassette und legt ihn zur Fehlerkorrektur auf eine Zwischenstation.

Bei diesem Projekt integrierte der Systemintegrator den IPC-7120 + AIMB-787+ PCIE-1674 von Advantech mit integriertem VisionNavi und eine Advantech QCAM Megapixel PoE-Industriekamera auf einer Zwischenstation zur Unterstützung der Positionskorrektur. Die QCAM wurde oberhalb des Wafers installiert, um visuelle Daten zu erfassen, die zur Analyse und zum Handeln an IPC-7120 + ASMB-787 und VisionNavi zurückgesendet werden.

Ein kompakter Bildverarbeitungssystem-Computer AIIS-3410P wird an der Bestückungsstation mit VisionNavi und drei QCAMs eingesetzt, um die Mittelposition und eventuelle Verformungen zu beurteilen, bevor ein Wafer zur Reinigung in eine Wafer-Spindel bewegt wird. Sobald die Mittelposition und der Verzug berechnet sind, wird der Roboter benachrichtigt und angewiesen, den Wafer in einer präzisen Position ohne Unwucht oder Vibration auf einer Reinigungsspindel zu platzieren, um den endgültigen Reinigungsprozess abzuschließen.

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Projektumsetzung:

IPC-7120: Desktop/Wandgehäuse mit Front-I/O-Schnittstellen

AIMB-787: 10. Gen. Intel CPU-Motherboard

PCIE-1674: 4-Port PCI Express GigE Vision Frame Grabber

AIIS-3410P: Kompakte Vision-Analyse-Plattform

QUARTZ: 20.0 Mega Pixel PoE Industriekamera

VisionNavi: Bildverarbeitungsplattform für Edge-Lösungen