API激光跟蹤儀在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用
ASYS公司使用API激光跟蹤儀測(cè)量自動(dòng)化供應(yīng)系統(tǒng)
位于紹恩多夫的ASYS自動(dòng)化系統(tǒng)公司負(fù)責(zé)為半導(dǎo)體行業(yè)和微結(jié)構(gòu)技術(shù)研發(fā)處理系統(tǒng)。ASYS設(shè)計(jì)和制造的機(jī)器人（包括真空室）可作為獨(dú)立或者完整的供應(yīng)系統(tǒng)用于真空或清潔室應(yīng)用中。如今半導(dǎo)體已無(wú)處不在，沒(méi)有半導(dǎo)體電氣產(chǎn)品就無(wú)法正常工作，而半導(dǎo)體的生產(chǎn)則需要一個(gè)防護(hù)型生產(chǎn)環(huán)境，或能夠?qū)τ卸镜纳a(chǎn)過(guò)程進(jìn)行防護(hù)的環(huán)境。聯(lián)系電話：186-0138-1355.
質(zhì)量和潔凈度
半導(dǎo)體對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求相當(dāng)嚴(yán)苛。除了真空度和潔凈度外，處理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性（如重復(fù)性和定位精度）也非常重要。由于處理系統(tǒng)在工作時(shí)始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以其動(dòng)態(tài)特性也再次為測(cè)量技術(shù)提出了非常特殊的挑戰(zhàn)。由于即使是最先進(jìn)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)也無(wú)法進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，所以ASYS采用激光跟蹤儀對(duì)處理系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。
真空
半導(dǎo)體產(chǎn)品和微結(jié)構(gòu)技術(shù)產(chǎn)品是在隔離的環(huán)境（如真空環(huán)境、保護(hù)性氣體環(huán)境或者指定潔凈度等級(jí)的環(huán)境）中通過(guò)復(fù)雜的制造工藝生產(chǎn)出來(lái)的。用于半導(dǎo)體行業(yè)的機(jī)器人設(shè)備需要 將不同的工藝步聚連接在一起，并能夠在上述環(huán)境中精確運(yùn)行。由于油漆會(huì)釋放出氣體，干擾極其敏感的生產(chǎn)過(guò)程，所以真空環(huán)境內(nèi)是不允許噴涂油漆及其它化學(xué)物質(zhì)的。另外，由于真空室就像一個(gè)具有良好絕緣特性的保溫瓶，其內(nèi)部熱量很不容易散去，會(huì)對(duì)機(jī)械和化學(xué)處理工藝造成影響，所以對(duì)真空環(huán)境進(jìn)行熱量控制也很重要。
驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及最終測(cè)量技術(shù)在幾乎真空的環(huán)境中面臨著巨大的挑戰(zhàn)：驅(qū)動(dòng)技術(shù)的挑戰(zhàn)在于機(jī)械傳動(dòng)裝置位于真空室外部，而所有驅(qū)動(dòng)力必須要引入真空室內(nèi)：測(cè)量技術(shù)的挑戰(zhàn)則在于獨(dú)立部件構(gòu)成的機(jī)器人具有公差鏈，所以必須在真空室內(nèi)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行線校正，以達(dá)到至少0.1mm的公差圓。
此外，一個(gè)更復(fù)雜的因素就是測(cè)量系統(tǒng)（例如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或者激光跟蹤儀）帶有電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，不適合在真空中使用，這對(duì)應(yīng)用于ASYS的測(cè)量裝置提出了特別的挑戰(zhàn)。ASYS公司位于斯圖加特附近的舍恩多夫，創(chuàng)建于1980年，其最初是一個(gè)工程營(yíng)業(yè)處，且自始至終是一家家族企業(yè)，除在波蘭有一家模塊裝配廠外，其在臺(tái)灣還擁有另一個(gè)服務(wù)中心。如今，ASYS公司是最知名的微制造業(yè)完整模塊化系統(tǒng)供應(yīng)商之一。
無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)示教
ASYS的目標(biāo)是只需在客戶處對(duì)處理系統(tǒng)進(jìn)行單純的安裝，無(wú)需進(jìn)行線校正。他們決定依賴于激光跟蹤儀的測(cè)量功能，利用它們?cè)诟哒婵斩群吞囟崈舳拳h(huán)境中得到的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)量結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。激光跟蹤儀需要兩個(gè)計(jì)算系列，其中一個(gè)就是大氣環(huán)境（無(wú)真空）中的測(cè)量系列，通過(guò)該測(cè)量系列操作人員可以變換方程，從而計(jì)算出真空環(huán)境中的測(cè)量結(jié)果。如果沒(méi)有選用激光跟蹤儀的話，您也可以選擇使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，但此時(shí)您必須使用復(fù)雜的三角測(cè)量，您需要在每個(gè)被測(cè)量點(diǎn)處使用一個(gè)測(cè)量機(jī)（大量的硬件會(huì)妨礙機(jī)器人運(yùn)作），并測(cè)量出機(jī)器人的移動(dòng)范圍。如果說(shuō)您選用的是電子傳感器的話，其使用過(guò)程也會(huì)非常復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兊淖畲鬁y(cè)量范圍常被限制在幾毫米。
利用激光跟蹤儀帶來(lái)突破
激光跟蹤儀的使用給ASYS帶來(lái)了真正的突破，使其第一次能夠在合理的時(shí)間內(nèi)確定200個(gè)空間測(cè)量點(diǎn)。這200個(gè)輸入可記錄和描述機(jī)器人在運(yùn)行中由于摩擦和彈性造成的偏差，是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)描述機(jī)器人三維空間工作性能的綜合質(zhì)量報(bào)告的核心。激光跟蹤儀可以安裝在機(jī)器人的非線性運(yùn)動(dòng)區(qū)域之外，即安裝 在負(fù)責(zé)晶片輸送的機(jī)器人末端執(zhí)行器上方2米處，并對(duì)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位角度進(jìn)行測(cè)量。
API公司的激光跟蹤儀小巧、輕便、易于攜帶，可水平安裝在位于處理系統(tǒng)上方的天花板上并與處理系統(tǒng)成90度垂直的裝置上，能夠跟蹤機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。這種在天花板上安裝激光跟蹤儀的方式是不常見(jiàn)的，為ASYS提供了其他任何三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)都無(wú)法提供的關(guān)于定位系統(tǒng)的測(cè)量功能。
這種處理系統(tǒng)要求 狹窄的末端執(zhí)行器能夠精確地運(yùn)行，其晶片輸送通道僅僅比晶片左右各寬出大約1mm，運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)可達(dá)1米。
隨著晶片尺寸的增加，精確地水平對(duì)準(zhǔn)變得日益重要。由于末端執(zhí)行器不是傾斜的，所以用戶可通過(guò)安裝在執(zhí)行器上的3個(gè)無(wú)源鏡像物標(biāo)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，逐次執(zhí)行相同的運(yùn)動(dòng)軌跡三次，每次測(cè)量一個(gè)目標(biāo)，從而確定六自由度信息。ASYS的兩臺(tái)激光跟蹤儀就被用于進(jìn)行這些測(cè)量任務(wù)。
動(dòng)態(tài)測(cè)量
激光跟蹤儀利用其獨(dú)有功能測(cè)量盡可能多的點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的精確測(cè)定。激光跟蹤儀是可以靈活使用的移動(dòng)式測(cè)量設(shè)備，這不僅僅是由于它們的尺寸小、重量輕（來(lái)自API公司的新型Radian激光跟蹤儀重量?jī)H為9kg），而且還在于激光跟蹤儀不同于靜態(tài)固定式測(cè)量機(jī)，它是靠近被測(cè)量工件來(lái)工作的。在ASYS公司，該激光跟蹤儀被用于固定和移動(dòng)環(huán)境中以測(cè)量長(zhǎng)期試驗(yàn)；而在其他地方，激光跟蹤儀也可以靜態(tài)模式用于生產(chǎn)認(rèn)證，或作為輔助裝置對(duì)需要調(diào)整的零件進(jìn)行校準(zhǔn)。在ASYS公司，激光跟蹤儀的動(dòng)態(tài)測(cè)量是在300HZ以及2m/s路徑速度的條件下進(jìn)行的。實(shí)際上，ASYS處理系統(tǒng)的路徑速度已經(jīng)達(dá)到2m/s（這是該系統(tǒng)的一個(gè)主要特性），能夠以5微米精度精確定位用于光刻的晶片。但重要的并不僅僅是定位精度，避免氣體污染和顆粒摩擦及磨損也同等重要。在這一領(lǐng)域，ASYS為荷蘭一家世界上最大的曝光機(jī)制造商提供了市場(chǎng)上目前潔凈度最高的機(jī)器人。
發(fā)展前景
未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)非常清晰，未來(lái)的處理系統(tǒng)必須能夠處理更多的負(fù)載并具有更大的參數(shù)范圍。今天的300毫米晶片將很快被新的450毫米標(biāo)準(zhǔn)型晶片所替代，這意味著真空室的直徑以及機(jī)器人的工作范圍都必須顯著提高以移動(dòng)晶片。未來(lái)的機(jī)器人必須更快，更加節(jié)能?？偠灾?，未來(lái)的需求將會(huì)更多地集中在這些系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性上。
ASYS使用的激光跟蹤儀在三維測(cè)量技術(shù)（尤其是在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域）中的優(yōu)勢(shì)包括：非接觸測(cè)量（無(wú)需與測(cè)量裝置進(jìn)行機(jī)械連接）和動(dòng)態(tài)測(cè)量功能。此外，其便攜性也可顯著降低用戶在復(fù)雜三坐測(cè)量上的支出。對(duì)于受到巨大周期性波動(dòng)影響的企業(yè)（尤其是半導(dǎo)體行業(yè)中的企業(yè)）來(lái)說(shuō)，快速交付能力是其最重要的特點(diǎn)之一，價(jià)格往往是次要的。激光跟蹤儀能夠幫助ASYS公司在市場(chǎng)中靈活操作。
