Giải pháp định vị bằng thị giác máy để làm sạch các tầm wafer

Giới thiệu dự án

Làm sạch tấm Wafer là một phần quan trọng của quá trình sản xuất chất bán dẫn. Quá trình làm sạch tấm wafer để loại bỏ chất cản quang, các chất hữu cơ, kim loại, hạt và tạp chất. Sau đó, nó đánh bóng các tấm wafer bằng cách sử dụng dung môi hóa học và nước, đảm bảo tỷ lệ sản lượng wafer chính xác. Các tấm wafer được làm sạch trước và sau mỗi quy trình trong toàn bộ dây chuyền sản xuất vi mạch và chiếm khoảng 1/3 toàn bộ thời gian sản xuất. Trong ngành kinh doanh sản xuất wafer IC có tính cạnh tranh cao, độ chính xác, hiệu quả và tối ưu hóa là những gì các nhà sản xuất tìm kiếm.

Yêu cầu dự án

Các nhà sản xuất chất bán dẫn có các tiêu chí nghiêm ngặt đối với các nhà cung cấp vật liệu và nhà cung cấp thiết bị, chỉ những nhà cung cấp / tích hợp hệ thống được chứng nhận mới được phép tham gia vào chuỗi cung ứng của họ. Advantech có quan hệ đối tác lâu dài với một nhà tích hợp hệ thống (SI), người cung cấp dịch vụ cho một nhà sản xuất chất bán dẫn hàng đầu ở Đài Loan, những người đang tìm kiếm giải pháp để tối ưu hóa và rút ngắn thời gian làm sạch và định vị tấm wafer. Trước quá trình làm sạch, có một bước được gọi là “căn giữa tấm wafer”, bước này nằm sau khi tấm wafer được lấy từ khay cassette. Điều này được thực hiện bởi một loại thiết bị kẹp cơ học được sử dụng để căn giữa mỗi tấm wafer bằng cách sử dụng một hàm định vị. Thật không may, điều này dẫn đến việc giảm hiệu quả làm sạch một chút vì mất thời gian khi các tấm wafer được căn giữa cẩn thận. Ngoài ra, có một nguy cơ nhỏ nhưng đáng kể về việc nứt tấm wafer do tiếp xúc với dụng cụ kẹp, điều này có thể làm giảm hiệu quả. Advantech đã đề xuất sử dụng giải pháp thị giác máy để thay thế thiết bị định vị cơ học và kết quả cho thấy rằng mỗi tấm wafer giờ đây có thể được căn giữa lại chính xác trong mili giây chứ không phải vài giây - mà không làm hỏng các tấm wafer.

Mô tả dự án

Bởi vì mọi quá trình và chuyển động cơ học đều gây ra sự dịch chuyển nhỏ với vị trí tuyệt đối ban đầu của tấm wafer, nên vị trí trung tâm chính xác phải được tính toán lại để cho phép các điều chỉnh chính xác cần thiết cho bước tiếp theo. Có hai trạm giữa máy lấy và đặt: trạm lấy - một vị trí và quá trình theo đó rô bốt lấy tấm wafer từ hộp chứa băng cát xét đến trạm trung gian để định tâm; trạm đặt - một vị trí và quy trình theo đó rô bốt đo vị trí các tấm và chuyển nó đến trục chính để làm sạch. Trên trạm chọn, các tấm lót trong băng cassette thường có thể có sai số dịch chuyển lên đến 4 mm do tác động của hộp chứa băng cassette. Sau đó, công cụ gắp sẽ chọn từng tấm wafer từ băng cassette và đặt nó lên một trạm trung gian để sửa lỗi.

Đối với dự án này, nhà thầu tích hợp hệ thống đã tích hợp máy tính công nghiệp IPC-7120 + AIMB-787 + PCIE-1674 với VisionNavi tích hợp và một camera PoE công nghiệp QCAM của Advantech trên một trạm trung gian để giúp hiệu chỉnh vị trí. QCAM đã được cài đặt phía trên tấm wafer để thu thập dữ liệu trực quan, dữ liệu này được gửi lại IPC-7120 + ASMB-787 và VisionNavi để phân tích và hành động.

Một hệ thống máy tính chuyên dụng cho ứng dụng thị giác máy nhỏ gọn AIIS-3410P được sử dụng trên trạm định vị với VisionNavi và ba camera QCAM để đánh giá vị trí trung tâm và bất kỳ vết cong nào trước khi tấm wafer được chuyển đến trục xoay wafer để làm sạch. Khi vị trí trung tâm và độ cong vênh được tính toán, robot sẽ được thông báo và yêu cầu đặt tấm wafer lên trục làm sạch ở một vị trí chính xác mà không bị mất cân bằng hoặc rung để hoàn thành quá trình làm sạch cuối cùng.

Triển khai dự án

• IPC-7120: Khung máy tính để bàn / treo tường với các giao diện I/O phía trước
• AIMB-787: Bo mạch chủ hỗ trợ CPU Intel gen 10
• PCIE-1674: Thẻ vision frame grabber4-Port PCI Express GigE
• AIIS-3410P: Nền tảng máy tính phân tích thị giác máy nhỏ gọn
• QUARTZ: Camera công nghiệp 20.0 Mega Pixel PoE
• VisionNavi: Nền tảng sẵn sàng cho giải pháp tầm nhìn máy

Kết luận

Để đạt được tỷ lệ năng suất 99,9% trên hàng triệu tấm wafer mỗi năm là một thách thức rất lớn trong sản xuất wafer vi mạch liên quan đến các tương tác vật lý phức tạp trong toàn bộ quá trình sản xuất. Giải pháp định vị bằng thị giác máy của Advantech đã rút ngắn đáng kể thời gian làm sạch tấm wafer từ vài giây xuống mili giây (mili giây) và cho phép chọn và đặt chính xác tránh hư hỏng tấm wafer. Giải pháp này bao gồm một nền tảng phân tích tầm nhìn máy tính cao cho các camera công nghiệp 20,0 megapixel PoE thực hiện các phép tính kích thước tấm wafer tốc độ cao và các phép đo vị trí trung tâm. Giải pháp phân tích thị giác thông minh đã giúp nhà sản xuất vi mạch chuyển đổi quy trình làm sạch tấm wafer của họ thành một quy trình được tối ưu hóa thông minh. Điều này đã giúp họ liên tục quản lý và cải thiện tỷ lệ năng suất sản xuất và nâng cao hiệu quả để duy trì vị trí hàng đầu trong ngành sản xuất chất bán dẫn.