使命必達的晶圓傳送機器人
電子產品巳成為現今人類日常生活中不可或缺的一部份，近年手機，平板電腦，可穿載裝置等移動電子產品不斷推陳出新，體積越做越小功能卻越發強大，這一切都得感謝芯片(IC - 集成電路) 微型化的工藝。一塊晶圓(wafer)製作成大大小小的芯片需要經過許多複雜的製程，當中需要依賴機器人快速而準確把晶圓運送到各個製程點，由於晶圓製造成本高昂，而且屬高度易碎件，因此晶圓在傳送時的穩定性可說是至關重要。韓國機器人製造商Robot and Design(RND)採用Renishaw LM10系列增量式磁性尺，提昇其晶圓傳送機器人表現達至最大的穩定性。
晶圓搬運機器人的工作原理
製造半導體常用的材料矽(Silicon)，經過切割 ˴ 微影，曝光 ˴ 蝕刻 ˴ 沉積 ˴ 檢測等多個前段製程(Front end processing)製作成的一塊＂刻＂有電路的圓體，即晶圓。晶圓再經過切割成晶粒，經過固晶、銲線、封裝和檢測等後段製程(Back end processing)，最後才能製造成功能強大, 體積細小的芯片。
晶圓傳送是半導體製程中其中一個關鍵的部份，目前技術巳能夠做出微米級別厚度的晶圓，不過這樣纖薄的厚度使其在搬運時極度易碎，而且在整個製程中需要保持晶圓表面潔淨，故多以機器人代替人手來搬運。RND總經理Hyun-Gug Jung先生講解晶圓傳送機器人的原理和結構：”晶圓傳送機器人一般應用在前段製程，結構設計上有多個活動關節，能快速靈活地把晶圓傳送到各個製程點的晶圓承載器，當中涉及直線和旋轉的運動控制。市場上有多種晶圓傳送機器人，包括在真空環境使用的，SCARA型，濕式型(Wet)和直角座標型(Cartesian)等，以滿足不同生產線的需要。以我們公司開發的直角座標機器人為例，這款機器人採用雙臂設計，能同時處理兩塊晶圓，整座機器人固定在直線軌道上，來回各個獨立晶圓承載器。機器人共有5個活動軸：包括R1/R2軸，負責控制延伸臂把晶圓送入和送出承載器，Z軸 – 以滾軸螺桿驅動，控制機器人的垂直活動，T軸 – 控制機器人的旋轉以及X軸 – 控制整座機器人的線性軌道運動，穿梭各個承載器。當中R，Z和T軸分別配置了日系伺服馬達，採用內置絕對式編碼器，而X軸則配備了LM10系列磁性尺，行程約1.5m。＂
反饋系統的重要性
RND生產的晶圓傳送機器人速度達1.8m/s，高速移動把晶圓準確地傳送到承載器，對位置反饋系統，即編碼器的反應和穩定性有極高的要求。位置略有偏差，就可能把晶圓撞毀，蒙受經濟上的損失，要知道一塊晶圓的成本不菲。Jung先生說道：”坦白說，晶圓傳送機器人相比其他半導體設備對於系統的定位精度要求相對較低，我們著眼的是其重複性，要知道機器人每天以極高的速度動個不停，如何能在長時間工作下有穩定的表現是我們在設計機器人時一個重要的考量。編碼器作為其中一個核心組件，重複精度是我們在選購時其中一個主要考慮的因素。LM10磁性尺提供重複精度極高，好於一個解析度單位，多年來一直表現十分出色穩定，故我們一直沿用到現在。”
Renishaw LM10 系列磁性尺是一款設計適合高速和需要在嚴峻環境下工作的應用，提供最高解析度達0.244um，在1um解析度下速度高達7m/s，防護等級達最高的IP68。貫徹所有雷尼紹編碼器一直以來的優良設計，LM10讀頭配置安裝指示燈，提供寬鬆的安裝誤差，免除了繁瑣的安裝和調試儀器，提供真正快捷便利的安裝。LM10採用背貼式磁性尺，最長長度為100m，與讀頭之間的安裝間隙可達1mm，另外提供雙向參考原點，安裝簡單，只需在尺上透過安裝工具加上參考原點標籤便可。
口碑／性價比／貼心服務
RND在市場上芸芸眾多編碼器生產商中選擇雷尼紹，離不開對其品牌的信賴。Jung先生說道：＂市場上能提供同等規格的磁性尺產品的供應商為數不少，我們選擇Renishaw是因為對其產品質量有信心。半導體是一個高端和技術不停更新的行業，對所有生產設備的質量，穩定性以及靈活性都有極高的要求，因此我們在選擇零部件供應商時都會以其產品在市場上的口碑，公司是否能夠作長遠合作為主要考慮因素。Renishaw一直致力開發創新產品，樂意為用戶提供客製化方案，與我們公司的理念不謀而合。再者LM系列磁性尺與同類型產品比較中具有高性價比的優勢，技術支援也做得十分到位，使我們放心使用。＂RND是韓國知名機器人製造商，產品應用範圍涉及半導體，面板，太陽能，LED，生物科技等高端行業。他們所生產的晶圓搬運機器人產量在韓國位列第一，每年出貨量達500台，為眾多知名企業如Samsung, SK Hyxix等提供高質量的晶圓傳送方案。RND目前正積極進行多個高端機器人計劃，其中計劃把現有晶圓傳送機器人型號的速度進一步提昇。