高精密运动定位技术, 助推半导体设备创新发展 ——访 PI 普爱纳米位移(上海)有限公司华南区销售经理 卢进灯

文:测量系统 半导体 PI2023年第六期

 

PI 普爱纳米位移(上海)有限公司 华南区销售经理 卢进灯

PI 普爱纳米位移(上海)有限公司 华南区销售经理 卢进灯

  发力半导体设备市场

  最近几年PI在中国市场上的业务发 展保持着稳步成长的态势,除了科研这 一重点细分市场之外,3C电子制造高 精密点胶、医疗器械、光子学测试/装 配和封装主动对准等都是PI目前重要的 开拓领域,其中,半导体设备市场是较 为明显的一个业绩增长点。

  卢进灯表示:“尽管近一年来全球 整体经济环境处于下行周期,对PI中国 区的业务发展也带来了一定的影响, 但一个令人可喜的现象是,我们在半 导体设备市场的业务取得了长足的进 步,在这一领域中,我们希望凭借自 己多年来积累的高精密运控控制开发 经验,能够为中国半导体设备厂商提 供具有差异化特征、且更高应用价值 的一整套解决方案,其中包括电机、 驱动、运动控制、软件、配套设施以 及售后服务支持等等。”

  例如,在晶圆检测测试机环节中, 随着晶圆特征尺寸的减小和设计复杂度 的增加,对于晶圆检验(即在起始晶圆 或基板或成品器件中寻找缺陷)的要求 越来越苛刻、挑战性不断增加,且成本 日益高昂,这些使得半导体晶圆检测工 艺中亟需采用高精密运动控制技术以及 具有严格速度调节的同步多轴动态性能 方案,同时借助缺陷检验分步扫描技术,帮助半导体制造商通过早期缺陷检 测来防止成品率的损失,并降低成本 ——而这也正是PI高精密运动平台的应 用优势所在。

  针对这一特定应用场景,PI高精密 运动控制平台在θZ轴采用直驱力矩电 机,负责晶圆或基板的精细旋转分度和 对准,力矩电机高精度且可重复360度 旋转,无空回;磁性直接驱动器可实现 高速度和加速度;直接驱动、无槽、无 刷力矩电机可提供非常低的齿槽转矩, 并实现平稳的速度和低误差运动。在Z 轴,系统运用无铁芯直线电机,做精密 晶圆对准,电机具有的零齿槽效应可确 保平滑的扫描速度或精密的增量步进; 搭配高分辨率编码器可实现运动平台的 纳米级定位。此外,在XY轴,系统采 用高动态无铁芯直线电机,可在长行程 内实现快速、精密的轮廓加工;搭配绝 对编码器,确保运行期间的安全性;低 外形刚性平台可减少阿贝偏移;优化的 集成电缆管理,可减少运动阻力并延长 使用寿命;花岗岩底座进一步保证了运 动系统的较高性能。

  而在驱控部分,PI高精密运动控制 平台结合集团内部ACS Motion开发的 支持EtherCAT协议标准的运动控制和驱 动模块,为客户提供了开放式网络连接 方式,同时先进的驱控算法也为快速步进和稳定、高就位稳定性以及出色的恒定扫描速度提供了保 障,且控制器具有自动聚焦功能,可实现动态聚焦调整,前 瞻功能还可调整速度以保持精度,并支持广泛的编程环境及 高级语言,助力用户轻松编程运动路径,包括G代码等等。

PI 磁悬浮技术

  磁悬浮创新突破极限

  全球半导体产业链在近几年发生的剧烈震荡以及供应链 重构,有目共睹,这也为中国本土半导体产业提供了的一个 良好的发展机遇。在PI走过的五十多年发展历程中,公司在 半导体设备领域具有丰富的实际开发经验与积累,身处于中 国半导体制造的新一轮高速发展期,除了晶圆检测之外,PI 直驱技术方案也正朝着半导体制造的前道工艺迈进。据悉, 目前PI已和国内部分半导体设备行业的龙头企业结为了紧密 的合作伙伴关系,并已有产品批量供应客户。

  卢进灯介绍道:“半导体制造的工艺流程较长,目前大 部分国内厂商主要集中在后道制程上,而在光刻、刻蚀、沉 积、掺杂/离子植入等半导体前道制程方面,基本上还是由少 数几家欧美大公司所主导,近些年中国半导体企业加大了对 前道工艺制程的研发投入,在这一过程中,PI也非常愿意与国 内客户携手攻关,助力中国半导体设备技术实现升级突破。”

  除了在测试机部分发力之外,据了解,PI研发推出的一 些新技术也正在半导体制造领域崭露头角。例如,PI创新开 发的磁悬浮技术使用纯磁场支持的非接触式平台,可在空间 中以六个自由度自由定位,结合特有的驱动和传感器技术, 该磁悬浮技术可将分辨率降至纳米精度甚至皮米级别精度, 同时具有高动态性,且不会产生粉尘颗粒,特别是能够满足 在高洁净空间中的加工要求。与通常采用的气浮平台相比, PI磁悬浮技术几乎无磨损,即使在高负荷周期和高动态条件 下,也能保证整个使用寿命内的优良性能,并且无振动,能 够在超高真空或高级洁净室等精细环境中实现零颗粒操作。

  据介绍,这项新技术在半导体前道制程光刻设备、检测计量 等环节上会有非常好的应用前景。

  建立本土化生产基地

  早在2019年,PI就开始备筹备建立位于常州的生产基 地,2021年,PI常州工厂正式投产,为中国本土市场客户提 供了稳定的产品供应货期和品质保障。目前,PI中国工厂的 产能正稳步提高,生产规模逐步扩大,并且还在上海增设了 应用技术实验室,以便于能够结合实际需求,开发出真正满 足中国用户使用要求的产品和技术方案。

  针对现阶段直驱市场“内卷”现象升级的状况,卢进灯 认为,行业“内卷”是一把“双刃剑”,它一方面可以为中国 自动化用户带来许多低成本的技术解决方案;但另一方面, 仅仅围绕产品价格展开的竞争,也在不断压缩企业的利润空 间,使得企业没有充足的资金和动力去投入到产品研发中, 开发更加创新型的产品、方案,因此,从长期来看,弊大于 利,尤其是不利于企业和整体行业的健康、良性发展,甚至 有可能会成为行业进步的一个阻力。

  “市场竞争确实在所避免,但最重要的是首先要明确企 业自身的市场定位,PI始终聚焦在半导体生产和检验、高精 度工业制造、光学对准和计量、显微镜和生命科学等高端应 用领域,同时通过我们本地化工厂和研发团队,为中国客户 提供品质优秀且具有差异化特点的产品和技术方案。”卢进 灯说。

  在全球工业加速迈向数字化、网络化、智能化的当下, 制造业对于光通讯、纳米级加工等前沿技术的需求愈发凸 显,凭借在压电控制、马达驱动控制、磁性驱动控制、传感 器、运动控制等技术组合上的丰富经验,PI将针对各种实际应 用场景,力争为客户带来完整的、定制化的高精密运动控制 及定位系统解决方案,协助中国企业提升研发和生产效率。

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