世界各地的先进晶圆厂现在都有机器人帮助优化晶圆制造设备的关键维护任务。
世界各地的先进晶圆厂现在都有机器人帮助优化晶圆制造设备的关键维护任务。
泛林集团(Lam Research)的客户支持业务部总经理Russell Dover在接受笔者采访时表示，该公司的协作机器人Dextro是同类产品中的首个协作机器人。他表示，协作机器人能够实现准确、高精度的维护，从而最大限度地减少工具停机时间并提高生产一致性，这也有助于显著提高首次正确结果的概率，从而提高产量。
Dextro具有协作性，其设计目的是与晶圆厂工程师并肩工作，帮助完成复杂的维护任务，其精度和可重复性超出了人类的能力。“当我们想到工业机器人时，往往会自动联想到汽车装配线，在那里，材料被移动到大型机器人系统上，它们完成自己的功能，然后继续前进。”Dover说。Dextro协作机器人是由人来操作和管理的，必须设计成能在人类环境中工作，他指出。
图：Lam Research的Dextro协作机器人旨在帮助晶圆厂完成晶圆制造设备上的关键维护任务。（来源：Lam Research）
Dextro是一种带有机械臂的移动装置，它将各种末端执行器用作手来管理关键的设备维护任务，而这些任务在人工操作时既耗时又容易出错。例如，它可以精确地安装和压缩耗材部件，精度是人工操作的2倍以上。这种精确装配有助于控制晶圆边缘的蚀刻性能，从而提高产量。
Dover表示，晶圆厂设备的维护计划可能千差万别，但说到蚀刻工具（占Lam业务的很大一部分），它们不仅会蚀刻材料，而且还自我蚀刻。“据说蚀刻工具会自我消耗。”他说。这意味着，与仅用于采样的计量工具相比，它们需要更频繁地进行维护。
Dover补充道，这使得维护成为一个高价值问题。“这些工具在制造芯片的精度方面可以达到令人惊叹的程度，而作为维护的一部分，如何拆卸和重新组装腔室是非常重要的。”他说，如果出现错误，将影响设备的生产性能。
Dover指出，人们希望在提高精度的同时实现维护自动化。“这与在线性能有着真正的关联。”
Dextro能够完成的另一项任务是按照精确的规格拧紧真空密封的高精度螺栓，从而减轻了工厂工程师的负担，因为这项重复性工作的人工错误率高达5%。协作机器人还可以利用自动化和清洁技术去除腔室内侧壁的聚合物堆积，而无需拆卸下腔室，同时降低了人工完成这项任务所需的重型防护呼吸设备的风险。
Dover指出，Dextro可以处理多项维护任务的原因之一是，它被设计成移动到每个需要维护的腔室，而不仅仅是一个腔室专用的设备。“它可以在各个腔室之间共享，就像工程师在各个腔室之间共享一样。”
他补充说，在开发Dextro的过程中，一个关键目标是如何创新使用多个末端执行器和不同的编程来完成不同的任务。“我们希望开发一款能够执行多种应用的机器人装置，以尽可能多地完成维护工作。”
Dover表示，由于协作机器人是一个移动装置，因此开发一个可以完成多项任务的协作机器人需要Lam学习一些关键知识。这意味着它必须实际停靠在腔室中，机器人及其末端执行器必须经过校准，这样它才能知道自己在哪里以及在看什么。“我们是工艺工程师，围绕机器人编程，尤其是视觉系统，开发这种鲁棒性是我们必须采取主动和发展的一个领域。”
Dover补充说，开发Dextro从根本上来说也是一项管理变革工作，可能会产生阻力，因为这意味着要以不同的方式进行维护。“由于客户对这种协作机器人维护方法所能带来的潜力充满热情和兴奋，这种变革管理的障碍已经大大降低。”
（原文刊登于EE Times美国版，参考链接：Fab Maintenance Gets a Robotic Helping Hand，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子工程专辑》2025年3月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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