300mm半导体工厂的AMHS系统fpx.docx

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1、300mmm半导体体工厂的的AMHHS系统统在半导导体制造造技术高高度发达达的今天天，3000mmm的半导导体工厂厂已经成成为全球球半导体体行业的的主流。由由于3000mmm半导体体生产线线的巨额额投入，人人们不得得不尽可可能的挖挖掘3000mmm工厂的的生产效效率，以以期得到到更大的的晶圆产产出。一一个功能能强大且且性能稳稳定的AAMHSS系统在在3000mm工工厂里扮扮演了一一个非常常重要的的角色。AAMHSS系统不不仅可以以有效的的利用宝宝贵的洁洁净室的的生产空空间，并并且还可可以提高高生产设设备的利利用率，缩缩短在制制品WIIP的CCyclle TTimee，所以以在很多多的3000m

2、mm的半导导体工厂厂里，AAMHSS都被视视为可以以快速提提升产能能，增加加生产效效率的尖尖兵利器器。AMHS系系统在3300mmm半导导体工厂厂的应用用特点和和2000mm晶晶圆相比比，更大大的晶圆圆尺寸使使得单批批Lott的晶圆圆重量变变得更大大，仅凭凭在2000mmm工厂IIntrrabaay内的的人工搬搬运已经经远远无无法满足足3000mm工工厂的生生产要求求。因此此，在3300mmm的半半导体工工厂里，生生产方式式的巨大大变化也也给AMMHS系系统提出出了更高高的要求求。搬送方式的的巨大进进化首先先，是AAMHSS搬送方方式从2200mmm工厂厂的SEEMI Autto方式式到300

3、0mmm工厂FFulll Auuto方方式的转转变。如如图1红红色轨道道所示：在2000mmm工厂所所采用的的Semmi AAutoo生产方方式中的的Waffer搬搬送，只只包括中中央区域域Intterbbay的的AMHHS搬送送。而WWafeer到生生产设备备的部分分需要人人工搬送送来完成成。而在在3000mm工工厂里，由由于waaferr自身重重量的增增加，导导致人工工搬送异异常困难难，故由由AMHHS系统统取而代代之直接接将waaferr搬送到到生产设设备，如如图1中中的蓝色色轨道，这这即是FFulll Auuto的的作业方方式。这这种方式式极大减减轻了生生产一线线操作人人员的工工作强度

4、度，同时时又避免免了因人人为事故故而造成成的损失失。更为为重要的的是，在在工厂产产能迅速速提升的的过程中中，可以以满足大大规模搬搬送量的的AMHHS系统统的巨大大优势可可以完全全呈现。其次，是TTooll Too Toool直直接搬送送的全厂厂性应用用。为了了进一步步的节省省FOUUP的搬搬送时间间，3000mmm晶圆厂厂的AMMHS系系统必须须支持TTooll Too Toool的的直接搬搬送。这这种搬送送模式可可以使得得FOUUP不必必经过存存储设备备Stoockeer的中中转，而而直接从从上一站站的加工工设备搬搬送到下下一站的的加工设设备。如图1所示示：在没没有Toool To Tooo

5、l直接接搬送的的工厂内内，从TTooll A到到Toool BB的搬送送路径为为Toool AASttockker001Stoockeer022Toool B。但但是在具具备Toool To Toool直接接搬送功功能的工工厂内，如如图2所所示，从从Toool AA到Toool B的搬搬送路径径为Toool ATTooll B。为了实现这这种Toool To Toool的搬搬送功能能，在AAMHSS系统设设计的时时候，必必须要考考虑到IInteerbaay和IIntrrabaay的整整合，工工厂布局局，搬送送车辆和和Stoockeer的选选择等多多种因素素。AMHHS系统统整体性性能的要要求稳

6、定定性：由由于全厂厂都在大大规模地地应用AAMHSS系统进进行Waaferr的搬送送，所以以一旦AAMHSS系统发发生故障障将导致致全厂性性的生产产设备因因没有可可供生产产的Waaferr而停止止生产，进进而严重重影响正正常的生生产运营营。考虑虑到在3300mmm半导导体工厂厂内，AAMHSS系统的的稳定性性将直接接关系到到工厂的的生产效效率，工工厂的管管理者对对于AMMHS系系统稳定定性也提提出了极极其苛刻刻的要求求。高效性：与与2000mm半半导体工工厂的AAMHSS系统相相比，3300mmm工厂厂的AMMHS搬搬送量有有了十倍倍以上的的增长。在在面对巨巨大搬送送量的时时候，如如何确保保全

7、厂的的搬送效效率，在在更短的的时间内内完成WWafeer的搬搬送，对对于AMMHS系系统而言言是一个个巨大的的挑战。同同时，AAMHSS系统搬搬送效率率的高低低，也将将直接影影响到生生产设备备的利用用率，故故在3000mmm半导体体工厂的的搬送时时间都是是以秒为为单位进进行计算算，且每每一秒钟钟的减少少，都需需要付出出更多的的精心设设计才可可实现。最大化的利利用生产产空间在在3000mm工工厂的生生产车间间内，洁洁净室的的空间是是极其昂昂贵的。而而AMHHS系统统为了解解决生产产线上所所有在制制品WIIP的存存储保管管问题，不不得不占占用大量量的面积积和空间间。如何何在满足足存储和和搬送要要求

8、的前前提下，最最大化的的节省所所占用的的面积空空间，是是AMHHS系统统必须面面对的一一个难题题。在200mmm半导导体工厂厂的AMMHS系系统中，为为了尽可可能的利利用洁净净室的面面积，提提高单位位占地面面积的WWafeer存储储量，比比较经常常采用的的方式是是提升SStocckerr中央区区域的天天花板高高度，并并采用更更高的SStocckerr型号，这这种方式式一般可可以增加加20%300%的wwafeer存储储量。在300mmm半导导体工厂厂的AMMHS系系统中，比比较常用用的方式式是使用用UTSS(Unnderr Trrackk Sttoraage)，一种种可以将将Waffer存存放

9、在天天花板下下方空中中的装置置，由于于UTSS可以不不占用洁洁净室的的地面面面积，有有效地利利用了洁洁净室的的空中区区域，所所以这种种解决方方案在3300mmm半导导体工厂厂里的应应用非常常广泛，如如图3所所示。AMHS系系统的柔柔性设计计在3000mm半半导体工工厂内，搬搬送轨道道遍布整整个车间间，构成成了巨大大且复杂杂的网络络拓扑结结构。虽虽然单个个车辆个个体或单单一合分分流的节节点发生生故障，对对于轨道道控制系系统不会会产生大大的影响响，但是是这种单单点故障障若发生生在交通通繁忙的的路段，或或者较长长时间不不能解决决的时候候，将会会产生严严重的交交通拥塞塞，并导导致整体体搬送效效率急速速

10、下降，从从而影响响到整个个工厂的的生产。因此，3000mmm的AMMHS轨轨道控制制系统必必须具备备故障自自我侦测测和自我我调整的的柔性特特点。当当某单一一的轨道道节点发发生故障障，轨道道控制系系统可以以自动调调节系统统的运行行参数，动动态响应应故障激激励，及及时调整整所有搬搬送车辆辆的运行行路线，并并通知系系统管理理人员进进行紧急急故障处处理等功功能。AMHS系系统的性性能分析析和影响响因素由由于AMMHS系系统属于于较复杂杂的多元元非线性性系统，传传统的控控制理论论很难对对其进行行准确的的分析和和性能优优化。为为了对AAMHSS系统进进行优化化改善，首首先需要要确定可可以准确确反映AAMH

11、SS系统性性能的指指标参数数，并在在此基础础上对那那些关键键性因素素进行模模拟分析析得出优优化方向向，进而而在AMMHS系系统的实实际运行行中加以以验证，从从而得到到预期的的优化效效果。分析AMHHS系统统性能的的重要指指标在对对AMHHS系统统进行性性能分析析的时候候，一般般会从以以下两个个方面进进行判断断：稳定定性：MMTBFF和MTTTR是是在衡量量系统稳稳定性方方面最常常用到的的两个参参数。MMTBFF(Meean Timme BBetwweenn Faailuure)表示系系统硬件件的故障障频率，这这个数据据越低，表表示系统统的硬件件越稳定定，故障障率越低低。而MMTTRR(Meea

12、n Timme TTo RRepaair)表示系系统硬件件发生故故障时候候的修复复时间，这这个数据据越低，表表示系统统硬件的的可修复复能力越越高，可可在线使使用的能能力越高高。高效性：在在衡量AAMHSS系统的的搬送效效率的时时候，平平均搬送送时间和和三西格格玛的搬搬送时间间是最常常用到的的两个指指标。平平均搬送送时间是是指在某某单位时时间段内内完成的的所有搬搬送任务务的平均均搬送时时间，而而三西格格玛的搬搬送时间间则是借借用了统统计学上上的一个个概念：即在三三西格玛玛的搬送送时间内内完成的的搬送任任务的数数量占到到总体搬搬送量的的三西格格玛（999.997%）。在在Fulll AAutoo作

13、业模模式下的的这两个个指标将将直接关关系到生生产设备备能否保保证较高高的生产产利用率率，甚至至会影响响到Waaferr的Cyyclee Tiime。因因此，大大部分3300mmm工厂厂的管理理者对于于这个性性能指标标都会设设定极其其严格的的标准。影响AMHHS系统统搬送性性能的主主要因素素通常，影影响AMMHS系系统搬送送性能的的因素可可以从AAMHSS系统的的硬件特特性和系系统控制制软件两两方面去去分析。首先，系统统的硬件件因素主主要考虑虑以下几几点：OOHT行行走速度度和加速速度：OOHT的的行走速速度和加加速度是是影响AAMHSS系统整整体运行行效率的的重要参参数。更更高的行行走速度度和

14、加速速度可以以有效地地降低单单次搬送送的时间间；但是是当AMMHS系系统的搬搬送任务务过于频频繁的时时候，OOHT本本身会遇遇到经常常性的临临时停车车，这个个时候过过高的速速度和加加速度反反而会增增加OHHT车体体本身的的负担，加加快OHHT车体体的磨损损。因此此，大部部分的AAMHSS系统制制造商都都会根据据实际情情况设定定最佳的的行车速速度，而而不是盲盲目的追追求更高高的行走走速度。OHT的升升降马达达的运行行速度：OHTT的升降降马达主主要是用用来将FFOUPP从轨道道高度的的位置下下降放置置于生产产设备的的Porrt上或或者反之之将FOOUP从从设备的的Porrt上传传送到OOHT上上

15、。因此此，升降降马达的的运行速速度也会会影响AAMHSS系统整整体的搬搬送时间间，但考考虑到生生产设备备操作人人员的安安全问题题，升降降马达的的速度一一般不会会设置过过高。轨道的设计计和布局局：轨道道的设计计模式和和拓扑布布局是影影响AMMHS系系统搬送送效率的的关键因因素。在在设计轨轨道拓扑扑布局的的时候，需需要考虑虑到OHHT行走走路线的的优化、最最短路径径的设计计、轨道道通行的的冗余能能力、OOHT交交汇路口口的设计计等问题题。一个个优秀的的轨道布布局设计计，不仅仅可以缩缩短OHHT的行行走路程程，还可可以提高高轨道整整体的冗冗余能力力，增加加在单点点发生故故障时候候轨道系系统的健健壮性

16、。其次，系统统的软件件方面主主要考虑虑以下几几个因素素：OHHT行走走路径的的选择：OHTT在出发发至目的的地之前前需要确确定最优优的行走走路线，以以便尽可可能的减减少搬送送时间。在在分析比比较各种种不同行行走路径径的时候候，通常常需要考考虑每条条行走路路径实际际的行走走距离；路途障障碍物的的数量；中途交交汇路口口的数量量；路径径中途有有无单点点故障发发生等因因素。同同时，当当OHTT行走路路径确定定后出发发的时候候，如果果有影响响到路径径选择的的意外事事件发生生，OHHT可以以重新计计算最优优路径，并并动态改改变之前前的行走走路径。最佳OHTT的搜索索逻辑：OHTT的搜索索逻辑是是用来确确定

17、当某某一个站站点有搬搬送请求求发生的的时候，AAMHSS系统如如何选择择最优的的OHTT来完成成这个搬搬送任务务。一般般而言，如如果仅仅仅认为只只要是距距离最近近的没有有任务的的空车就就是最优优的OHHT，那那是不完完全正确确的。若若考虑到到更加复复杂的情情况，即即当多个个站点都都发生了了搬送请请求事件件的时候候，如何何确定多多站点的的最优OOHT，并并且加上上允许改改变之前前有搬送送指令的的空车的的搬送指指令的条条件，则则需要一一个复杂杂算法的的帮助才才能真正正确定系系统整体体的最优优选择。不不过可惜惜的是，复复杂算法法通常会会消耗控控制系统统大量的的CPUU资源，且且更易导导致控制制系统的

18、的不稳定定。故在在实际工工厂的应应用中，无无法确定定对于系系统整体体搬送最最优的OOHT。轨道交通的的控制逻逻辑：交交通控制制主要是是解决在在OHTT行走至至交汇路路口时的的优先通通行问题题。使排排队等待待通过交交汇路口口的所有有OHTT车辆有有序且高高效的通通行是轨轨道交通通控制最最主要的的目的。但但在大部部分情况况下，考考虑到控控制程序序的稳定定性，设设计人员员通常仍仍会舍弃弃更为智智能化的的控制逻逻辑而采采用逻辑辑简单容容易操作作的交通通控制程程序。AMHS系系统所面面临的挑挑战和未未来的发发展趋势势在20007 SEMMICOON TTaiwwan的的高峰论论坛上，TTSMCC发表了了

19、未来五五年内建建设启用用4500mm半半导体工工厂的豪豪言壮语语。随着着更多的的半导体体制造商商的积极极投入，450mm半导体工厂似乎将不再遥远。到那时，AMHS系统在450mm半导体工厂的生产过程中将发挥更加重要的作用，同时也会面临更为严峻的挑战。AMHS系统的使用者和管理人员提出的每一个近乎于苛刻的要求，对于AMHS系统的设计开发人员来说，都将是技术进步的动力来源和未来的挑战方向。1）在4550mmm半导体体工厂内内，虽然然Waffer尺尺寸仅仅仅增加11.5倍倍，但WWafeer重量量却增加加2.225倍。为为了适应应重量更更重的WWafeer的搬搬送，AAMHSS的制造造商将不不得不对

20、对OHTT的负载载能力，轨轨道强度度，厂房房结构等等多方面面进行重重新计算算评估，并并相应的的提高AAMHSS系统的的硬件性性能。2）对于尺尺寸更大大的Waaferr，若采采用传统统Stoockeer的存存储方式式，必将将浪费更更多的洁洁净室空空间。因因此，UUTS系系统对于于洁净室室地面面面积零占占用的特特点必将将受到半半导体工工厂的青青睐。开开发出性性能稳定定，存储储量大的的UTSS系统，将将是AMMHS系系统制造造商的一一个重要要课题，也也是在未未来商业业竞争中中获胜的的重要因因素。3）随着半半导体工工厂对AAMHSS系统依依赖性的的日益趋趋重，工工厂管理理者会越越来越不不能容忍忍AMHHS系统统任何情情况下的的停机：即使AAMHSS系统的的底层参参数更改改，轨道道硬件变变更，控控制系统统的升级级等工作作都被要要求在OOnliine不不停机的的情况下下完成。对对于AMMHS系系统制造造商而言言，设计计出永不不停止的的AMHHS系统统将成为为必需。