高精密運(yùn)動(dòng)定位技術(shù), 助推半導(dǎo)體設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展 ——訪 PI 普愛納米位移(上海)有限公司華南區(qū)銷售經(jīng)理 盧進(jìn)燈
文:測量系統(tǒng) 半導(dǎo)體 PI2023年第六期
導(dǎo)語:德國PI集團(tuán)(Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG)成立于1970年,是一家世界領(lǐng)先的納米級(jí)高精度定位位移系統(tǒng) 及測量系統(tǒng)的全球解決方案供應(yīng)商。近年來,PI在中國建立起生產(chǎn)基地和本地化研發(fā)團(tuán)隊(duì),在中國市場上的業(yè)務(wù)發(fā)展保持著穩(wěn) 步成長的態(tài)勢(shì),特別是在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè),憑借豐富的實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)與積累,PI在晶圓檢測測試機(jī)環(huán)節(jié)中取得了亮眼的成績, 并同時(shí)與半導(dǎo)體設(shè)備廠商攜手合作,探索前道制程領(lǐng)域的創(chuàng)新突破。
PI 普愛納米位移(上海)有限公司 華南區(qū)銷售經(jīng)理 盧進(jìn)燈
發(fā)力半導(dǎo)體設(shè)備市場
最近幾年P(guān)I在中國市場上的業(yè)務(wù)發(fā) 展保持著穩(wěn)步成長的態(tài)勢(shì),除了科研這 一重點(diǎn)細(xì)分市場之外,3C電子制造高 精密點(diǎn)膠、醫(yī)療器械、光子學(xué)測試/裝 配和封裝主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)等都是PI目前重要的 開拓領(lǐng)域,其中,半導(dǎo)體設(shè)備市場是較 為明顯的一個(gè)業(yè)績?cè)鲩L點(diǎn)。
盧進(jìn)燈表示:“盡管近一年來全球 整體經(jīng)濟(jì)環(huán)境處于下行周期,對(duì)PI中國 區(qū)的業(yè)務(wù)發(fā)展也帶來了一定的影響, 但一個(gè)令人可喜的現(xiàn)象是,我們?cè)诎? 導(dǎo)體設(shè)備市場的業(yè)務(wù)取得了長足的進(jìn) 步,在這一領(lǐng)域中,我們希望憑借自 己多年來積累的高精密運(yùn)控控制開發(fā) 經(jīng)驗(yàn),能夠?yàn)橹袊雽?dǎo)體設(shè)備廠商提 供具有差異化特征、且更高應(yīng)用價(jià)值 的一整套解決方案,其中包括電機(jī)、 驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制、軟件、配套設(shè)施以 及售后服務(wù)支持等等。”
例如,在晶圓檢測測試機(jī)環(huán)節(jié)中, 隨著晶圓特征尺寸的減小和設(shè)計(jì)復(fù)雜度 的增加,對(duì)于晶圓檢驗(yàn)(即在起始晶圓 或基板或成品器件中尋找缺陷)的要求 越來越苛刻、挑戰(zhàn)性不斷增加,且成本 日益高昂,這些使得半導(dǎo)體晶圓檢測工 藝中亟需采用高精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)以及 具有嚴(yán)格速度調(diào)節(jié)的同步多軸動(dòng)態(tài)性能 方案,同時(shí)借助缺陷檢驗(yàn)分步掃描技術(shù),幫助半導(dǎo)體制造商通過早期缺陷檢 測來防止成品率的損失,并降低成本 ——而這也正是PI高精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的應(yīng) 用優(yōu)勢(shì)所在。
針對(duì)這一特定應(yīng)用場景,PI高精密 運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)在θZ軸采用直驅(qū)力矩電 機(jī),負(fù)責(zé)晶圓或基板的精細(xì)旋轉(zhuǎn)分度和 對(duì)準(zhǔn),力矩電機(jī)高精度且可重復(fù)360度 旋轉(zhuǎn),無空回;磁性直接驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn) 高速度和加速度;直接驅(qū)動(dòng)、無槽、無 刷力矩電機(jī)可提供非常低的齒槽轉(zhuǎn)矩, 并實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的速度和低誤差運(yùn)動(dòng)。在Z 軸,系統(tǒng)運(yùn)用無鐵芯直線電機(jī),做精密 晶圓對(duì)準(zhǔn),電機(jī)具有的零齒槽效應(yīng)可確 保平滑的掃描速度或精密的增量步進(jìn); 搭配高分辨率編碼器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的 納米級(jí)定位。此外,在XY軸,系統(tǒng)采 用高動(dòng)態(tài)無鐵芯直線電機(jī),可在長行程 內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速、精密的輪廓加工;搭配絕 對(duì)編碼器,確保運(yùn)行期間的安全性;低 外形剛性平臺(tái)可減少阿貝偏移;優(yōu)化的 集成電纜管理,可減少運(yùn)動(dòng)阻力并延長 使用壽命;花崗巖底座進(jìn)一步保證了運(yùn) 動(dòng)系統(tǒng)的較高性能。
而在驅(qū)控部分,PI高精密運(yùn)動(dòng)控制 平臺(tái)結(jié)合集團(tuán)內(nèi)部ACS Motion開發(fā)的 支持EtherCAT協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū) 動(dòng)模塊,為客戶提供了開放式網(wǎng)絡(luò)連接 方式,同時(shí)先進(jìn)的驅(qū)控算法也為快速步進(jìn)和穩(wěn)定、高就位穩(wěn)定性以及出色的恒定掃描速度提供了保 障,且控制器具有自動(dòng)聚焦功能,可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦調(diào)整,前 瞻功能還可調(diào)整速度以保持精度,并支持廣泛的編程環(huán)境及 高級(jí)語言,助力用戶輕松編程運(yùn)動(dòng)路徑,包括G代碼等等。
磁懸浮創(chuàng)新突破極限
全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈在近幾年發(fā)生的劇烈震蕩以及供應(yīng)鏈 重構(gòu),有目共睹,這也為中國本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供了的一個(gè) 良好的發(fā)展機(jī)遇。在PI走過的五十多年發(fā)展歷程中,公司在 半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域具有豐富的實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)與積累,身處于中 國半導(dǎo)體制造的新一輪高速發(fā)展期,除了晶圓檢測之外,PI 直驅(qū)技術(shù)方案也正朝著半導(dǎo)體制造的前道工藝邁進(jìn)。據(jù)悉, 目前PI已和國內(nèi)部分半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的龍頭企業(yè)結(jié)為了緊密 的合作伙伴關(guān)系,并已有產(chǎn)品批量供應(yīng)客戶。
盧進(jìn)燈介紹道:“半導(dǎo)體制造的工藝流程較長,目前大 部分國內(nèi)廠商主要集中在后道制程上,而在光刻、刻蝕、沉 積、摻雜/離子植入等半導(dǎo)體前道制程方面,基本上還是由少 數(shù)幾家歐美大公司所主導(dǎo),近些年中國半導(dǎo)體企業(yè)加大了對(duì) 前道工藝制程的研發(fā)投入,在這一過程中,PI也非常愿意與國 內(nèi)客戶攜手攻關(guān),助力中國半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)實(shí)現(xiàn)升級(jí)突破。”
除了在測試機(jī)部分發(fā)力之外,據(jù)了解,PI研發(fā)推出的一 些新技術(shù)也正在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域嶄露頭角。例如,PI創(chuàng)新開 發(fā)的磁懸浮技術(shù)使用純磁場支持的非接觸式平臺(tái),可在空間 中以六個(gè)自由度自由定位,結(jié)合特有的驅(qū)動(dòng)和傳感器技術(shù), 該磁懸浮技術(shù)可將分辨率降至納米精度甚至皮米級(jí)別精度, 同時(shí)具有高動(dòng)態(tài)性,且不會(huì)產(chǎn)生粉塵顆粒,特別是能夠滿足 在高潔凈空間中的加工要求。與通常采用的氣浮平臺(tái)相比, PI磁懸浮技術(shù)幾乎無磨損,即使在高負(fù)荷周期和高動(dòng)態(tài)條件 下,也能保證整個(gè)使用壽命內(nèi)的優(yōu)良性能,并且無振動(dòng),能 夠在超高真空或高級(jí)潔凈室等精細(xì)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)零顆粒操作。
據(jù)介紹,這項(xiàng)新技術(shù)在半導(dǎo)體前道制程光刻設(shè)備、檢測計(jì)量 等環(huán)節(jié)上會(huì)有非常好的應(yīng)用前景。
建立本土化生產(chǎn)基地
早在2019年,PI就開始備籌備建立位于常州的生產(chǎn)基 地,2021年,PI常州工廠正式投產(chǎn),為中國本土市場客戶提 供了穩(wěn)定的產(chǎn)品供應(yīng)貨期和品質(zhì)保障。目前,PI中國工廠的 產(chǎn)能正穩(wěn)步提高,生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大,并且還在上海增設(shè)了 應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,以便于能夠結(jié)合實(shí)際需求,開發(fā)出真正滿 足中國用戶使用要求的產(chǎn)品和技術(shù)方案。
針對(duì)現(xiàn)階段直驅(qū)市場“內(nèi)卷”現(xiàn)象升級(jí)的狀況,盧進(jìn)燈 認(rèn)為,行業(yè)“內(nèi)卷”是一把“雙刃劍”,它一方面可以為中國 自動(dòng)化用戶帶來許多低成本的技術(shù)解決方案;但另一方面, 僅僅圍繞產(chǎn)品價(jià)格展開的競爭,也在不斷壓縮企業(yè)的利潤空 間,使得企業(yè)沒有充足的資金和動(dòng)力去投入到產(chǎn)品研發(fā)中, 開發(fā)更加創(chuàng)新型的產(chǎn)品、方案,因此,從長期來看,弊大于 利,尤其是不利于企業(yè)和整體行業(yè)的健康、良性發(fā)展,甚至 有可能會(huì)成為行業(yè)進(jìn)步的一個(gè)阻力。
“市場競爭確實(shí)在所避免,但最重要的是首先要明確企 業(yè)自身的市場定位,PI始終聚焦在半導(dǎo)體生產(chǎn)和檢驗(yàn)、高精 度工業(yè)制造、光學(xué)對(duì)準(zhǔn)和計(jì)量、顯微鏡和生命科學(xué)等高端應(yīng) 用領(lǐng)域,同時(shí)通過我們本地化工廠和研發(fā)團(tuán)隊(duì),為中國客戶 提供品質(zhì)優(yōu)秀且具有差異化特點(diǎn)的產(chǎn)品和技術(shù)方案。”盧進(jìn) 燈說。
在全球工業(yè)加速邁向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的當(dāng)下, 制造業(yè)對(duì)于光通訊、納米級(jí)加工等前沿技術(shù)的需求愈發(fā)凸 顯,憑借在壓電控制、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制、磁性驅(qū)動(dòng)控制、傳感 器、運(yùn)動(dòng)控制等技術(shù)組合上的豐富經(jīng)驗(yàn),PI將針對(duì)各種實(shí)際應(yīng) 用場景,力爭為客戶帶來完整的、定制化的高精密運(yùn)動(dòng)控制 及定位系統(tǒng)解決方案,協(xié)助中國企業(yè)提升研發(fā)和生產(chǎn)效率。
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