Handhabungstechnik

Hightech-Lift für Halbleiter

Hochpräzise Miniatur-Linearkomponenten
Der Wafer-Lift sorgt über mindestens sieben Millionen Zyklen für einen weichen und vibrationsfreien Bewegungsablauf – ohne Nachschmierung.
Nach dem Moore’schen Gesetz verdoppelt sich alle 24 Monate die Komplexität integrierter Schaltungen. Die Fertigungsanlagen müssen dadurch nicht nur produktiv, sondern präzise bis in den Nanometerbereich sein. Bosch Rexroth entwickelte hierfür einen Wafer-Lift, der miniaturisierte Automatisierungskomponenten enthält.

Weil der Wettbewerbsdruck auch unter den Maschinenherstellern für die Halbleiterindustrie extrem hoch ist, übertragen immer mehr Produzenten die Systemverantwortung für Automatisierungsaufgaben an Spezialisten wie Bosch Rexroth. Schon seit einigen Jahren baut dieses Unternehmen sein Produkt-Portfolio an miniaturisierten und reinraumtauglichen Automatisierungskomponenten aus. Die Firma aus Lohr entwickelte jetzt einen kompletten Wafer-Lift zur Chipproduktion für einen Maschinenhersteller. Bislang kaufte der etwa 30 Einzelkomponenten bei verschiedenen Anbietern und montierte sie selbst. Jetzt liefert Rexroth ein vorgeprüftes Modul einbaufertig und vorgeprüft direkt an die Montagelinie. Das führt auch zu einem vereinfachten Einkaufs- und Logistikprozess des Maschinenherstellers.

Bei der maßgeschneiderten Lösung für den Wafer-Lift setzt Rexroth auf hochpräzise Standardkomponenten verschiedener Technologiefelder. Für die lineare Bewegung kombinierten die Ingenieure eine Kugelschienenführung der Baugröße 15 mit einem Kugelgewindetrieb der Toleranzklasse fünf und zwölf Millimeter Durchmesser. Als Antrieb dient ein außerhalb angebrachter, kompakter Servoregler EcoDrive Cs, der einen wartungsfreien 100-Watt-Servomotor MSM ansteuert.

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Der Hub des Lifts beträgt 5,7 Zentimeter bei einer Sekunde Zykluszeit. Die Prozesszykluszeit für die einzelnen Bearbeitungsschritte liegt typischerweise bei zwei Minuten. Der Wafer-Lift muss bei jedem Hub aber deutlich mehr als die reine Nutzlast von 5,5 Kilogramm bewegen. Er arbeitet unter normaler Reinraum-Atmosphäre, ist aber mechanisch an die Waferhalterung in der Vakuumkammer gekoppelt. Daraus ergibt sich eine zusätzliche Vakuumlast von rund 50 Kilogramm. Außerdem wirkt bei jedem Öffnen der Vakuumschleuse eine zusätzliche Kraft auf den Lift. Diese technischen Daten bilden aber nur den Rahmen für die eigentliche Herausforderung: Der absolut vibrations- und ruckfreie Transport ist eine wichtige Voraussetzung für eine hohe Chip-Ausbeute. Denn zu viel Spiel in der Linearachse führt zu Schlupf und damit Vibrationen; eine zu hohe Steifigkeit wiederum erhöht die Anfälligkeit für Resonanzschwingungen. (gm)

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