史陶比爾提供半導體產業絕佳之智慧移載方案

全球半導體產業受惠5G應用以及物聯網、人工智慧等高速運算晶片需求,呈現爆炸性的成長。 台灣在半導體產業的重要戰略地位更加確立, 同時自動化與智慧移載的需求更大幅度之增加,目前全球電子業與半導體自動化的趨勢方興未艾, 在智慧移載的範疇中可以看到半導體產業許多不同功能的機器人如OHT/無人搬運車(AGV) /自主移動機器人(AMR)/ 四軸六軸機器人/ Wafer robot,而身為智慧移載先驅的史陶比爾更為半導體與電子業提供了絕佳移載方案。

高精、高速、高潔淨度與防靜電的工業機器人

半導體行業尤其以搬送光罩/晶圓與晶圓盒(Foup)來說,對於手臂本身的潔淨度和運動軌跡柔順不能頓挫都有非常高的要求,因應產能最大化手臂的移動速度客戶也希望能夠加快增加生產節拍,24小時不停機更為常態。

史陶比爾在半導體耕耘25年,為了使史陶比爾機器人能提供業界最高的精度,速度與無抖動的圓滑運動曲線與超群的耐用穩定性,史陶比爾研發獨步全球的專利JCM減速機,使其精度速度與運動曲線能大幅度領先同業。並將減速機密封油浴在液態潤滑油中,大幅度的延長保養週期與耐用性。

手臂結構更為業界領先的密封式產品設計(Capsulized), 使其擁有無裸線與無發塵的特性 (ISO 14644-1: Class 2) 符合半導體要求高精、高速的要求,同時也可搭配ESD防靜電版本來確保手臂不會因為空氣摩擦而產生靜電破壞晶圓。 史陶比爾提供了4軸/ 6軸機器人與協作機器人,採用開放的Real Time PC-Based 控制器,支援OPCUA 與EtherCAT 各種通訊讓產線更具彈性。

左: Staubli 6軸防靜電版本 右: Staubli 4軸防靜電版本 。圖/史陶比爾提供

半導體應用- 德國SÜSS選用史陶比爾無塵室機器人應用於高價值晶圓搬運

SÜSS MicroTecLithography GmbH提供全系列光阻塗佈機及顯影機產品。該公司同時非常重視晶圓的搬運傳輸,設備整體搬運效果快速、精準、可靠,百萬分之幾的破片率幾乎可忽略不計,贏得全球客戶青睞。

圖/史陶比爾提供

SÜSS MicroTec這款 ACS300 Gen2 塗佈及顯影系統。主要應用領域包括先進塗佈製程、晶圓級封裝應用和3D整合技術。設備內潔淨度要求達ISO Class 2 其中所有晶圓搬運傳輸工作均由史陶比爾TX60L CR完成。

與半導體業內較為普遍的平面三連桿機械手臂(只有三個平面自由度)相比,史陶比爾六軸機器人在Chamber 具備寬廣的工作半徑與更高的負重。其靈活度也讓設備內部的機構與工作安排更具彈性與方便。

晶圓在此後段製程,已完成近90%的生產步驟。一片極其昂貴的晶圓如果破碎,便會導致嚴重的損失。機器人動作必須非常精準。透過史陶比爾的自有專利JCM驅動技術 TX60L手臂,輕鬆實現含外部夾治具±50微米絕對取放精度的目標。在取放和運輸晶圓時,柔順的運動軌跡無絲毫的頓挫,不會造成晶圓滑落的破片問題,提供出色之可靠性。

晶圓加工的生產時間固定,對於製程而言是項限制因素;在多片晶圓同時加工的同時,機器人本身的取放週期影響整體的產能表現甚巨。 受益於史陶比爾機器人業界最快的移動速度,且即使在較大加速度下,史陶比爾機器人仍能保持精準運行確保晶圓安全,更進一步提高設備整體的生產效率。

SÜSS 選擇史陶比爾六軸機器人整合到創新的ACS300 Gen2 系列設備絕非偶然,經評比現有機器人尋求工作範圍、速度、精度和可靠性的最佳組合的嚴格篩選, 唯有最好的機器人才能脫穎而出。

圖/史陶比爾提供
圖/史陶比爾提供

半導體產業機器人需求新技術

為了彌補 OHT (Overhead Hoist Transport) 無法涵蓋工廠所有的運送範圍或特定的運用場合, 半導體正大舉導入自主移動機器人(AMR) 與無人搬運車(AGV)來強化整體產線的自動化程度。

大家可以看到許多設備商使用史陶比爾機器人整合在的設備或AMR當中,如同半導體著名的移載整廠系統規劃廠商- Fabmatics 整合史陶比爾機器人在搬運12吋晶圓盒的Hero 300。

史陶比爾集團為了強化在智慧移載領域的領導地位, 除了發表本身的自主移動機器人產品HelMo,更於近年將德國著名的無人搬運車生產廠商WFT GmbH 併入成為史陶比爾家族一員。

史陶比爾推出的 HelMo移動式機器人系統,是專為人機協作研發的自主驅動和導航小車。三台內建的雷射掃描器持續監測環境,確保精確的導航和安全性。在人機協作強調安全功能的同時,其具備的安全速度、安全停止、安全區域與完善的安全工具來保障工作人員同時維持產能的考量。在運轉中,為了適應不同的工作地點與工作內容,HelMo 配備了可快速更換夾具的組合接頭、工具快換系統。得益於系統的模組化和強勁的驅動技術,HelMo適用於絕大多數的工業應用,如補給供應、物料更換、裝配或品質控制。HelMo系統甚至可在工作中利用短暫的停駐自主連接上充電樁進行充電。目前有半導體客戶預計使用HelMo 自動派工,並進行模具的除鏽與清潔。

圖/史陶比爾提供

史陶比爾 WFT為無人搬運車工程領域的佼佼者。 獨特的萬象輪與驅動專利專利,重複定位精度可達正負2mm,且能可靠地朝在狹小空間中進行各個方向的轉向,特別的設計其車輪不會原地旋轉,因此磨損較低。與其他無人搬運車相比,該公司之車輛更適合潔淨室的工作環境中使用,負重更有輕負載到重負載500公噸的無人搬運車,除了日常的部品物料或倉儲搬送任務外,對於精密半導體設備之移入或是移動生產線機台的需求來說更加安全方便。

圖/史陶比爾提供

自動化新高度

多年來,機器人技術一直以驚人的速度發展。機器人不僅越來越精密高速,特殊環境專用的機器人性能也相對更高,甚至在無塵室環境中也取得了突破。隨著機器學習與AI演算法的演進,AI 視覺辨識與機器人的結合已逐漸成熟,不遠的未來,機器人將不只是機器人。

此波4.0所推動的自動化浪潮, 因應追求高度彈性的生產概念,傳統生產流水線的站別結構已逐漸被取代,能及時調整參數與更加彈性的產線,即將成為主流。數位轉型使全新生產理念得以實現,它們將提供無限的彈性,為生產帶來新自由。