Automatisierungslücken in der Halbleiterfertigung schließen Kompaktes FOSB- und FOUP-Verpackungssystem mit integrierten Qualitätskontrollen

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Wollen europäische Halbleiter-Produzenten im weltweiten Wettbewerb mithalten, müssen sie Produktionsprozesse effizienter machen und Fehlerquellen minimieren. Eine Schlüsselrolle kommt dabei der Automatisierung zu.

Aktuell sind in Halbleiterfabriken halbautomatische Systeme, die manuell unterstützt werden müssen, noch weit verbreitet und das hat Folgen: Automatisierungslücken führen zu Einbußen bei der Effizienz und erhöhen die Fehlerquote – und das in einer Branche, die aufgrund hoher Qualitätsanforderungen, empfindlicher Materialien und enger Zeitpläne für beides wenig Toleranz hat. Ein zentraler und besonders kritischer Prozessschritt ist in dieser Hinsicht die Verpackung der Wafer für den Transport, da sie entscheidend für die Integrität der Produkte ist.

Der Automatisierungsspezialist cts hat ein System entwickelt, das diesen Prozessschritt automatisiert: Das ABT (Auto Bagging Tool) ist eine kompakte und flexible Lösung, die diesen Schritt vollständig automatisiert und mit präziser Inspektions- und Etikettiertechnologie kombiniert: von der Identifikation über die Dichtheitsprüfung bis hin zur dokumentierten Kennzeichnung.

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Nahtlose Integration in bestehende Produktionslinien

Das ABT-System kann verschiedene Transportbehälter wie FOSBs, FOUPs oder Waferboxen automatisiert verpacken. Je nach Auslastung sind bis zu 570 Verpackungseinheiten pro Tag möglich. Durch die Standardisierung werden manuelle Fehlerquellen verringert und Verpackungsschritte nachvollziehbar dokumentiert.

Die Anbindung an Host-Systeme erfolgt über SECS/GEM, wodurch sich Prüfdaten, Etiketteninformationen und Behälter-IDs automatisch übertragen lassen. Eine optionale Bild- und Videoüberwachung dient der Prozesskontrolle und Rückverfolgbarkeit.

Vier Schritte bis zum fertig verpackten FOSB oder FOUP

Der Verpackungsprozess erfolgt mit dem ABT in vier Schritten: Der erste Schritt beinhaltet Identifikation und Slot-Verifikation. Dabei werden FOSBs oder FOUPs über RFID eindeutig identifiziert. Mittels integrierter Cross-Slot-Checks erkennt das System automatisch fehlerhafte Belegungen oder Slot-Überschneidungen. Das vermeidet Fehlzuweisungen und schützt die Prozessstabilität.

In einem weiteren Schritt erfolgen die automatisierte, 100-prozentige Dichtheitsprüfung und Kontrolle. Hier wird jede Verpackungseinheit produktspezifisch geprüft. Dabei werden Undichtigkeiten erkannt und automatisch aussortiert – inklusive digitaler Dokumentation. Dadurch wird gewährleistet, dass nur sicher versiegelte FOSBs oder FOUPS in den Versand gehen.

Anschließend geht es um die Etikettierung und Sicherstellung der Rückverfolgbarkeit. In diesem dritten Schritt erhalten alle Verpackungseinheiten automatisch und reinraumkonform ein manipulationssicheres Etikett mit Seriennummer, Zeitstempel und Prüfergebnis. Die Behälterbewegungen können dabei über SECS/GEM getrackt werden. Alle Informationen werden auch digital gespeichert und stehen für MES, ERP oder Auditierung zur Verfügung. Nach bestandener Prüfung wird die Einheit in einem letzten Schritt standardisiert, reinraumgerecht und automatisiert verpackt.

Die Übergabe an nachgelagerte Prozesse kann manuell, aber auch über AMR oder vollintegriert in eine bestehende Linie erfolgen. Dabei können alle benötigten Informationen gemäß Handshake-Prinzip an nachgelagerte Systeme weitergegeben werden.

Kompaktestes System auf dem Markt, flexibel und modular

Das ABT-System kombiniert auf kleiner Fläche mehrere Prüfschritte und ermöglicht einen digital integrierten Verpackungsprozess. Es ist so konzipiert, dass es in bestehende Linien passt und gleichzeitig Funktionen wie Dichtheitsprüfung und Etikettierung integriert. Damit lassen sich Fehlerquellen reduzieren und Prozessdaten systematisch erfassen.

Dabei ist das ABT flexibel und kann ohne grundlegende Neuinvestitionen schnell an die sich verändernden Marktbedingungen in der Halbleiterfertigung angepasst werden. Der modulare Aufbau ermöglicht eine individuelle Skalierbarkeit nach Bedarf: So kann das System beispielsweise auch lediglich für den vollautomatischen Verpackungsvorgang ohne Qualitätscheck zum Einsatz kommen. Wird hingegen mehr Automatisierung angestrebt, kann das ABT zusätzlich direkt an eine der Smart-Warehouse-Lösungen aus dem Portfolio von cts angebunden werden, wodurch für die Handhabung von FOSBs oder FOUPs kein manueller Eingriff mehr erforderlich.

Smart Warehouse: skalierbarer Speicher für die moderne Halbleiterproduktion

Die Smart-Warehouse-Familie umfasst zwei skalierbare Lösungen, die für die Halbleiterfertigung entwickelt wurden: Das Smart Warehouse / Mini ist ein kompaktes, reinraumtaugliches System für die automatisierte Lagerung und Auslagerung empfindlicher Materialien wie FOSBs, FOUPs und Waferboxen. Es unterstützt die Nachverfolgung in Echtzeit, die schnelle Ein- und Auslagerung und trägt zur Optimierung des begrenzten Platzes im Reinraum in der Nähe der Prozesswerkzeuge bei.

Das Smart Warehouse / Big unterstützt die vor- und nachgelagerte Logistik – zum Beispiel die Lagerung von Verpackungsmaterialien, Trägern, Prozessbehältern und sogar verpackten FOSBs/FOUPs, nachdem sie den Reinraum verlassen haben. Es bietet eine hohe Kapazität und ermöglicht eine vollautomatische Lagerung außerhalb des Reinraums sowie einen nahtlosen Materialfluss zwischen Fabrik, Backend und Logistikzonen.

„Die Smart Warehouses benötigen bis zu 40 Prozent weniger Platz als andere Lösungen und schaffen mehr Lagerraum ohne zusätzliche Lagerflächen“, erzählt Alfred Pammer. „Darüber hinaus bedeutet der hohe Automatisierungsgrad bei Lagerung und Auslieferung Prozessstabilität und eine präzise, schnelle Materialversorgung. Die nahtlose Integration mit AMRs von Omron, Agilox, MiR und anderen Herstellern trägt zusätzlich zu diesem effizienten Materialtransfer bei.“

Auch die Smart Warehouses sind in Bezug auf Kapazität und Funktionalität vollständig skalierbar. Das bedeutet, dass die Anfangsinvestition mit einem „kleinen“ System niedrig gehalten werden kann, das bei Bedarf leicht erweiterbar ist, um Nachfrageschwankungen und höheren Produktionsanforderungen gerecht zu werden. Die Kombination von ABT und Smart Warehouse in Waferfabriken sorgt für einen komplett automatischen Logistikprozess vom Verpacken bis zum Versand.

 (mc)

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