ウェーハ洗浄向けビジョンポジショニングソリューション
2022/04/07
プロジェクト紹介
ウェーハ洗浄は、半導体製造プロセスにおいて重要な工程です。洗浄プロセスでは、フォトレジスト、有機物、金属、微粒子、不純物を除去し、その後、化学溶剤と水を用いてウェーハを研磨することで、高精度なウェーハ歩留まりを確保します。ウェーハはIC製造ライン全体にわたり、各プロセスの前後で洗浄されており、製造全体の約3分の1の時間を占めます。競争の激しいICウェーハ製造業界では、高精度、効率性、最適化が求められています。
プロジェクト要件
半導体メーカーは、材料供給業者や装置ベンダーに対して厳格な基準を設けており、認証を受けたシステムインテグレータ（SI）やベンダーのみがサプライチェーンに参加できます。アドバンテックは、台湾の大手半導体メーカー向けにソリューションを提供するシステムインテグレータ（SI）と長年のパートナーシップを築いており、ウェーハ洗浄および位置決めの最適化と時間短縮を実現するソリューションを求められていました。洗浄プロセスの前には、「ウェーハセンタリング」と呼ばれる工程があり、カセットからウェーハを取り出した後に行われます。この工程では、位置決めアルゴリズムを用いた機械式グリッパー装置によって、各ウェーハを再センタリングします。しかし、この方法ではウェーハの慎重な再配置に時間がかかるため、洗浄効率が若干低下するという課題がありました。さらに、グリッパーがウェーハに接触することで、微細ながらも破損のリスクが発生し、結果的に生産効率の低下を招く可能性がありました。アドバンテックは、機械式の位置決め装置を機械ビジョンソリューションに置き換える提案を行い、その結果、ウェーハを秒単位ではなくミリ秒単位で正確に再センタリングできるようになり、ウェーハの損傷リスクもなくなりました。
プロジェクト概要
各プロセスや機械の動作によってウェーハの元の絶対位置からわずかにずれが生じるため、次の工程で正確な調整を行うためには、中心位置を再計算する必要があります。ピックアンドプレースマシンの間には2つのステーションがあります。ピックステーションでは、ロボットがカセットキャリアからウェーハを取り出し、中間ステーションでセンタリングを行います。プレースステーションでは、ロボットがウェーハの位置を測定し、スピンドルへ移動させて洗浄を行います。ピックステーションでは、カセットキャリアの動作により、ウェーハの位置が最大4mmずれる可能性があります。グラバー（つかみ具）がカセットからウェーハを取り出し、中間ステーションに配置して誤差補正を行います。
本プロジェクトでは、システムインテグレーターの請負業者が、中間ステーションにおいて位置補正を支援するために、アドバンテックのIPC-7120（プロセッサ搭載）+ AIMB-787 + PCIE-1674に組み込みのVisionNaviを統合し、さらにアドバンテックのQCAMメガピクセルPoE産業用カメラを1台導入しました。QCAMはウエハーの上方に設置され、取得した視覚データをIPC-7120+ASMB-787およびVisionNaviに送信し、解析と処理を行います。
AIIS-3411Pコンパクトビジョンシステムコンピュータは、ウェーハをクリーニング用スピンドルへ移動させる前に、VisionNaviと3台のQCAMを用いて中心位置と反りを判定するため、配置ステーションに設置されます。中心位置と反りが算出されると、ロボットに通知が送られ、ウェーハを不均衡や振動が発生しないよう、正確な位置に配置することで、最終的なクリーニングプロセスを完了させます。
導入製品
- IPC-7120：フロントI/Oインターフェースを備えたデスクトップ/ウォールマウント型シャーシ
- AIMB-787：第10世代Intelプロセッサ搭載マザーボード
- PCIE-1674：4ポート対応PCI Express対応GbEビジョンフレームグラバー
- AIIS-3411P：コンパクトビジョン解析プラットフォーム
- QUARTZ：2000万画素PoE対応産業用カメラ
- VisionNavi：マシンビジョンエッジソリューション対応プラットフォーム
システム構成図
まとめ
ICウェーハの製造では、生産全体にわたって複雑な物理的相互作用が発生するため、年間数百万枚のウェーハに対して99.9%の歩留まり率を達成することは非常に困難です。アドバンテックのビジョンポジショニングソリューションにより、ウェーハのクリーニング時間が秒単位からミリ秒（ms）単位へと大幅に短縮され、ウェーハを損傷することなく、精密なピック＆プレースが可能になりました。本ソリューションは、高速なウェーハ寸法計算と中心位置測定を行う、2,000万画素のPoE産業用カメラに対応した高性能ビジョン解析プラットフォームで構成されています。このインテリジェントなビジョン解析ソリューションにより、ICメーカーはウェーハクリーニング工程をスマートかつ最適化されたプロセスへと変革しました。これにより、歩留まりの継続的な管理と向上が可能になり、生産効率を改善することで、半導体製造業界におけるトップクラスの地位を持することができました。
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