De la cassette àLe FOPL'évolution des supports de plaquettes

Pourquoi “la boîte qui contient des galettes” influence l'automatisation, le rendement et le coût

Dans la fabrication de semi-conducteurs, certains des composants les plus critiques sont aussi les moins visibles.le support de la galette.

Lorsque les gens rencontrent une FOUP pour la première fois, beaucoup supposent qu'il s'agit simplement d'une boîte en plastique plus solide et plus propre.

Une FOUP est lelangue communeIl existe des différences entre les outils de processus, les systèmes automatisés de manutention des matériaux, les mini-environnements contrôlés et les normes de l'industrie.

Son introduction n'était pas une amélioration progressive, mais unele facilitateur fondamentalIl s'agit d'un projet qui a été lancé par la Commission européenne.

Avant que la FOUP ne devienne dominante au milieu des années 1990, les porteurs de wafers ont suivi une voie évolutive claire:

Enregistrement sur cassette

Cette évolution reflète le passage de l'industrie des semi-conducteurs des opérations centrées sur l'homme à l'automatisation au niveau du système.

Les salles blanches ne suffisent pas: les porteurs font partie de la lutte contre la contamination

Il est tentant de croire que des qualités de salle blanche plus élevées peuvent à elles seules résoudre les problèmes de contamination.

Combien de fois une plaquette passe de l'isolement à l'exposition à son environnement.

Une seule gaufre peut passer par des centaines d'étapes de procédé - lithographie, dépôt, gravure, nettoyage et métrologie.

L'une des idées de baseLe système d'exploitation de l'appareil doit être équipé d'un système d'exploitation de l'appareil, qui doit être équipé d'un système d'exploitation de l'appareil.Il s'agissait de découpler les plaquettes de la salle blanche complète et de les protéger dans une zone étroitement contrôlée.mini-environnement, où le débit d'air, la pression et les niveaux de particules sont beaucoup plus stables.

Dans ce sens, les chargeurs de wafers ne sont pas seulement des outils logistiques, ils sont un élément clé des usines.stratégie de lutte contre la contamination:

• Porteurs ouvertsdépendent de la propreté de l'ensemble de l'usine et sont sensibles à l'activité humaine et aux perturbations du flux d'air.

• Porteurs scellés avec interfaces d'équipement normaliséespousser la limite propre vers le bas jusqu'à l'interface porte-outil, réduisant considérablement l'exposition de la gaufre.

Il y a aussi un facteur pratique: au fur et à mesure que les plaquettes deviennent plus grandes, les porteurs deviennent plus lourds, le débit augmente et la manutention manuelle devient à la fois coûteuse et instable.

En conséquence, l'évolution des transporteurs converge naturellement vers deux objectifs:

Isolement renforcé de la contaminationetune meilleure compatibilité avec l'automatisation.

L'ère de la cassette: l'âge d'or des porteurs ouverts (150 mm / 200 mm)

Dans les époques des plaquettes de 150 mm et de 200 mm, le support de plaquette dominant était la plaquettecassette- une structure à cadre ouvert avec des supports en fentes qui permettent de charger facilement les plaquettes par les opérateurs ou les bras du robot.

Pourquoi les cassettes fonctionnent- elles?

Les cassettes prospéraient parce qu'elles étaient:

• Structurellement simple

• Faible coût

• Hautement compatible entre les outils

• Facile à manipuler manuellement

À une époque où l'automatisation de l'équipement était limitée, les cassettes permettaient de transporter les plaquettes, de les tamponner et de charger les outils.

Les limites de l'ouverture

Au fur et à mesure de l'accroissement de la demande manufacturière, deux faiblesses structurelles sont apparues:

1La propreté dépend de l'environnement de fabrication.

Lors du transport et de la mise en file d'attente, les plaquettes étaient directement exposées au débit d'air ambiant et aux perturbations par les particules causées par les outils et le personnel.

2. Faible évolutivité vers des wafers de plus grande taille

À mesure que les diamètres des plaquettes augmentaient, le poids et la rigidité des supports augmentaient considérablement.

La cassette était essentiellement lecaisse de transport des premières usines de semi-conducteursL'objectif est d'améliorer la fiabilité et la pratique de l'équipement, mais il est mal adapté à un avenir où l'automatisation est plus élevée et où les budgets de pollution sont plus serrés.

L'ère SMIF: les mini-environnements et la naissance de la pensée par interface

Alors que les objectifs de rendement se resserraient, l'industrie a commencé à se poser une nouvelle question:

Et si on arrêtait de compter sur la salle blanche entière et que l'on protégeait la galette localement?

Cette façon de penser a conduit àLe FEMP.

Le concept de SMIF

Le SMIF a été introduit:

• Capsules scellées pour le transport des plaquettes

• Emballage localisé à l'interface d'outil

• Mini-environnements contrôlés à l'intérieur des outils de procédé

L'impact a été significatif:

• Les événements d'exposition des plaquettes ont été considérablement réduits

• Le contrôle de la contamination a été déplacé deniveau de l'installationà laniveau d'interface

Plus important encore, le SMIF a introduit un concept qui allait façonner toutes les futures conceptions de porte-avions:

Le transporteur fait partie du système d'équipement et non pas un conteneur passif.

Limites des FMI

Le SMIF était en grande partie une solution de 200 mm. Bien qu'il ait amélioré le contrôle de la contamination, il a eu du mal à:

• Évolutivité limitée pour une automatisation complète des usines

• Complicité mécanique

• Intégration incomplète avec la logistique automatisée

La transition vers la fabrication de 300 mm exigeait une solution plus propre, plus simple et plus basée sur l'automatisation.

FOUP: Les fondations de la fabrication automatisée de 300 mm

Le gouvernement fédéralCapsule unifiée d' ouverture avant) ont émergé aux côtés d'équipements de traitement de 300 mm au milieu des années 90, conçus dès le départ pour les usines entièrement automatisées.

La FOUP n'était pas une mise à niveau incrémentielle, c'était uneune refonte au niveau du système.

Trois caractéristiques caractéristiques de la FOUP

1- Environnement mini-encadré complètement scellé

• Flux d'air interne stable et contrôle des particules

• Exposition minimale des plaquettes

• Amélioration de la cohérence des rendements

2. architecture à ouverture avant

• Interface directe avec les extrémités avant des outils

• Pas besoin d'intervention humaine

• Optimisé pour la manipulation robotique

3Normes unifiées pour l'ensemble du secteur

La FOUP a permis de créer un écosystème complet de normes couvrant:

• Dimensions mécaniques

• Comportement d'amarrage

• Mécanismes de porte

• Identification et communication

Cela a permis aux usines et aux fournisseurs d'équipements d'opérer dans un cadre commun et interopérable.

Les acronymes qui l'ont aidé: FIMS, PIO et AMHS

Le pouvoir de FOUP ne réside pas seulement dans la capsule elle-même, mais dans la façon dont elle se connecte à l'infrastructure d'automatisation de l'usine.

FIMS: Norme mécanique d'interface d'ouverture avant

Définit l'interface mécanique entre le FOUP et l'outil:

• Géométrie de l'amarrage

• Séquence d'ouverture de la porte

• Comportement de scellement

Le FIMS garantit que les FOUP fonctionnent de manière cohérente sur tous les équipements de différents fournisseurs.

PIO: Interface d'E/S parallèle

Définit les signaux de poignée de main entre FOUP et l'outil:

• Détection de présence

• Confirmation de l'amarrage

• États de transfert sécurisés

Le PIO permet aux outils de savoir exactement quand les plaquettes peuvent être échangées.

AMHS: Système automatisé de manutention des matières

La couche logistique à l'échelle de l'usine, y compris:

• Transports par élévateur aérien (OHT)

• Véhicules à guidage automatisé (VGA)

• Les réservoirs et tampons

Ensemble, ces systèmes transforment une usine moderne en quelque chose de plus proche d'unport entièrement automatisé:

• Les FOUP sont les conteneurs

• AMHS est le réseau logistique

• Les outils de traitement sont les terminaux d'amarrage

Pourquoi une boîte influence directement le rendement et le coût

Le support de la gaufre détermine trois résultats critiques:

1Fréquence d'exposition des plaquettes

Chaque exposition augmente le risque de défaut.
Moins d'expositions se traduisent directement par un rendement plus élevé.

2. degré d'automatisation

L'automatisation fournit:

• Temps de tact stable

• Réduction de la variabilité chez l'homme

• Moins de coûts d'exploitation à long terme

3Interopérabilité des équipements

Les interfaces normalisées sont:

• Qualification plus rapide des outils

• Moins de coûts d'intégration

• Élargissement et améliorations des usines plus faciles

Conclusion: du conteneur au nœud du système

L'évolution des supports de wafer reflète un changement plus profond dans la philosophie de fabrication des semi-conducteurs:

Aujourd'hui, le FOUP n'est plus un simple récipient.
C'est unenœud critiquedans un système de fabrication hautement industrialisé.

Quand vous voyez des rangées de FOUPs se déplacer au-dessus d'une usine, vous ne regardez pas seulement des plaquettes transportées, vous voyez un système complexe, normalisé et automatisé fonctionnant exactement comme prévu.