Когда слышишь это словосочетание, многие сразу представляют себе просто более продвинутый гальванический ванну с манипулятором. Вот тут и кроется первый, и очень распространённый, просчёт. Если в других отраслях полуавтомат может означать частичное участие оператора, то в нашей сфере — это прежде всего высочайший уровень контроля над каждым микронным слоем, над каждой секундой процесса, где 'ручное' вмешательство сводится к загрузке подложек и запуску программы. А программа эта — уже результат десятков, если не сотен, проб и ошибок.
Высокая точность — это не только и не столько паспортные данные ±5% по толщине. Это, в первую очередь, повторяемость. День за днём, партия за партией. Мы в свое время столкнулись с тем, что оборудование от одного европейского производителя показывало идеальные результаты на тестовых кремниевых пластинах, но стоило перейти на реальное производство с его микродефектами и вариациями в подложке — и разброс по краям пластины достигал 15%. Оказалось, система подачи электролита не компенсировала краевые эффекты достаточно динамично.
Именно поэтому в компании ООО ?Сычуань Юаньвэй Синьту Полупроводниковые Технологии? (о них позже) изначально делали ставку не на максимальную автоматизацию, а на интеллектуальную систему контроля процесса в реальном времени. Их инженеры, те самые с 20-летним опытом, о котором говорится на сайте ywxtbdt.ru, понимали, что ключ — в обратной связи. Датчики потенциала, температуры, расхода — это всё собирает данные, и софт не просто их отображает, а подстраивает параметры 'на лету'.
Вот вам конкретный пример из практики: осаждение меди для TSV (through-silicon vias). Проблема 'заполнения' глубоких и узких отверстий известна всем. Стандартный полуавтомат мог давать пустоты. Решение, которое мы в итоге увидели в работе, — это импульсный режим с изменяемой скважностью, который автоматически адаптируется к изменяющемуся в процессе осаждения сопротивлению внутри via. Оборудование само 'чувствовало', когда нужно сменить режим. Это и есть та самая высокая точность, о которой пишут в каталогах, но которую мало кто умеет реализовать стабильно.
Здесь часто возникает вопрос от руководства: 'А почему не сделать полностью роботизированную линию?' Ответ лежит в экономике и гибкости. Полная автоматизация оправдана при гигантских тиражах одного и того же продукта. Но современная полупроводниковая промышленность, особенно в сегменте R&D и мелкосерийного производства, требует быстрого переналадки. Сегодня ты делаешь сенсоры, завтра — силовые элементы для ВЧ.
Полуавтоматическое оборудование здесь — идеальный компромисс. Оператор загружает кассету, выбирает рецепт (а их в памяти может быть сотни), запускает. Всё остальное — за системой. Но если нужно изменить один параметр, скажем, pH электролита для экспериментального сплава, это делается за минуты, а не требует перепрограммирования всей роботизированной ячейки. Это та самая 'практическая' гибкость, которую ценят технологи.
Кстати, о рецептах. Одна из самых ценных вещей, которую приносят компании вроде ООО ?Сычуань Юаньвэй Синьту? — это не столько 'железо', сколько накопленные и верифицированные технологические режимы. Их база данных по осаждению различных металлов (Au, Ag, Ni, Cu) и сплавов на разных подложках — это часто и есть ключевое ноу-хау. Купить станок может каждый, а вот знать, как именно добиться адгезии золота к нитриду титана без пористости — это опыт.
При оценке такого оборудования все смотрят на точность, скорость, расход химикатов. Но есть нюансы, которые всплывают только в процессе эксплуатации. Например, система фильтрации и регенерации электролита. В дешёвых установках она слабая, и уже через 2-3 цикла ты видишь падение качества из-за накопления примесей. Хорошее гальваническое оборудование имеет многоступенчатую очистку, что продлевает жизнь дорогостоящему раствору в разы.
Ещё один момент — материалы, контактирующие с раствором. Полипропилен — это стандарт, но для некоторых агрессивных химикатов или высоких температур нужен PVDF или даже тефлон. И если корпус ванны из него сделан, то трубки, датчики, мешалки? Проверяйте всё. У нас был случай, когда из-за дешёвой силиконовой прокладки в системе подачи началось загрязнение ионами кальция — неделю искали причину брака.
И, конечно, интерфейс. Он должен быть не 'красивым', а информативным. Графики в реальном времени, не просто цифры тока/напряжения, а их производные, тревоги по тенденциям (например, медленный дрейф потенциала), а не только по аварийным пределам. У того же Юаньвэй Синьту в их последних моделях сделали акцент именно на этом — на визуализации процесса как живого организма, где можно заранее увидеть 'недомогание' системы.
Хочется рассказать и о неудаче, чтобы картина была полной. Пытались лет пять назад внедрить одну очень разрекламированную немецкую систему. Полный автомат, робот-загрузчик, суперсовременный интерфейс. И всё хорошо работало, пока не случилось... банальное отключение электричества на 50 миллисекунд. Система управления 'слетела', робот завис с пластиной над ванной, а процессор, управляющий режимами, ушёл в перезагрузку. В итоге — партия испорчена, а главное — потеряно доверие к 'чёрному ящику'.
После этого мы стали смотреть на системы с другой точки зрения: отказоустойчивость. Как оборудование ведёт себя в нештатной ситуации? Есть ли ручной (или точнее, полуавтоматический) аварийный режим? Может ли оператор вручную извлечь подложку, если главный контроллер 'лег'? Именно после этого случая мы обратили внимание на подход, где полуавтоматическое управление дублирует автоматическое. Не как основная функция, а как аварийная. В тех же установках, о которых шла речь выше, есть возможность отключить 'умный' режим и перевести ванну на ручное управление по напряжению/току с помощью простейшей панели — прямо как на старом, добром лабораторном блоке питания. Это гениально просто и спасает и материал, и время.
Этот опыт заставил пересмотреть само понятие 'высокотехнологичный'. Самый сложный софт должен иметь простейший и надёжный аналоговый 'люк'. В полупроводниках цена ошибки — слишком высока.
И последнее, о чём редко думают при покупке. Любое оборудование для полупроводниковой промышленности — это не самостоятельная единица. Оно должно вписываться в общую логику цеха. Система сушки после процесса? Совместимость по интерфейсам (SECS/GEM) для интеграции в MES? Габариты для прохода через стандартные двери? Потребление не только электричества, но и чистой воды, азота, сжатого воздуха?
Здесь опять возвращаемся к поставщикам с опытом. Компания, которая просто продаёт станки, пришлёт тебе список характеристик. Компания, которая сама прошла путь от лаборатории до цеха, как ООО ?Сычуань Юаньвэй Синьту Полупроводниковые Технологии?, сначала задаст десяток вопросов о твоём техпроцессе, чистоте помещения, существующих коммуникациях. Потому что они знают — можно сделать идеальную с точки зрения химии установку, но она окажется бесполезной, если для её обслуживания нужен специальный кран или если её выхлоп не стыкуется с общецеховой системой вентиляции.
В общем, выбор такого оборудования — это всегда баланс. Баланс между 'умностью' и надёжностью, между гибкостью и скоростью, между передовыми технологиями и проверенными решениями. И главный критерий — это не блестящий корпус, а глубина понимания производителем твоих реальных, а не рекламных, проблем на производстве. Именно это, на мой взгляд, и отличает просто поставщика от партнёра, который поможет не купить 'станок', а внедрить работающую технологическую ячейку.
