Rivestimento di wafer semiconduttori con azionamenti digitali

L’obiettivo dell’applicazione è quello di ottimizzare l’uniformità dello spessore della pellicola di rivestimento.
Il rivestimento di wafer è una procedura utilizzata per applicare sottili pellicole uniformi a strati consecutivi.
In pratica, una quantità in eccesso di una soluzione viene posta sulla superficie del wafer che viene poi ruotato ad alta velocità in modo da diffondere il fluido per forza centrifuga. Lo spessore del rivestimento dipende dalla velocità di rotazione e da quanto tempo ruota a differenti velocità. L’accelerazione inoltre influenza la stesura della pellicola provocando una forza di torsione alla resina. La velocità di rotazione varia da 500 rpm a 10.000 rpm, a seconda della resina usata e della consistenza richiesta.

Lo schema alla fine del testo mostra l’implementazione con un azionamento digitale ION 500 per controllare la velocità e l’accelerazione del mandrino. Il sistema host controlla lo ION 500 attraverso un collegamento seriale RS485.

Utilizzando il controllo in modalità profilo velocità, il sistema può essere impostato per cambiare il numero di giri ad intervalli di tempo programmati adattandosi alla specifica formula di verniciatura. Nel controllo di velocità il moto è variato cambiando i parametri di accelerazione, velocità e decelerazione mentre il profilo è in esecuzione.

Lo ION supporta fino a 2 punti di sincronizzazione. Il parametro di sincronizzazione può essere selezionato tra uno dei 10 disponibili. Per questa applicazione il parametro utilizzato è il tempo. Ad ogni punto di sincronizzazione i parametri di accelerazione e velocità vengono aggiornati e il successivo set di parametri viene caricato nel buffer in preparazione al sincronismo successivo.

Il controllo di tipo Field Oriented Control è ideale per questa applicazione ad alta velocità di rotazione.
Il Field Oriented Control consente un movimento dolce e continuo a bassa velocità così come il funzionamento efficiente ad alta velocità. Il FOC può anche migliorare l’efficienza del motore e può essere d’aiuto nella scelta del motore. Inoltre il controllo interamente digitale ed il trace software di facile utilizzo consentono un tuning molto preciso, a vantaggio del sistema di motion control nel suo insieme.

Pro-Motion® GUI offre una straordinaria procedura guidata che aiuta i programmatori a configurare velocemente sistemi di motion per i test che comprende un auto-tuning sia per il loop di corrente che per il loop di posizione dei servo motori.  Pro-Motion® è fornito di un oscilloscopio, strumento decisamente utile per rilevare il profilo velocità e per monitorare l’effetto dovuto alla modifica dei parametri di sistema. La programmazione è supportata da C-Motion®, una libreria di codice sorgente ricca di comandi per controllo del moto e quindi per lo sviluppo di programmi C/C++ che vengono eseguiti nell’host.
La figura qui sotto mostra i collegamenti dalla scheda di sistema all’azionamento digitale ION, al motore che muove il supporto per il wafer .  L’azionamento digitale ION può essere collegato via CAN o canale di comunicazione seriale.

Le caratteristiche e la configurazione del sistema di motion control descritti in questa soluzione possono essere utilizzate in molte altre applicazioni industriali come per il controllo di un mandrino, per lettore codici a barre o per il tamburo di stampanti o scanner.

L’Azionamento Digitale ION è un modulo compatto e completamente integrato che fornisce ottime prestazioni di controllo del moto, collegabile in rete CAN o seriale, con driver di potenza per motori DC, brushless DC, o motori passo passo. Con l’utilizzo di MOSFET tecnologicamente avanzati, l’azionamento  digitale ION può sviluppare un’alta densità di potenza con un case molto compatto.
Tra le caratteristiche dello ION ci sono: generazione di profili, compensazioni servo, segnalazione di stallo, Field Oriented Control, controllo di coppia digitale e molte altre funzioni di motion control.