Halbleiterindustrie – automatisiert mit EtherCAT

Zentrales Steuerungskonzept für die Halbleiterindustrie

Mit PC-based Control bietet Beckhoff Ihnen ein zentrales Steuerungskonzept für alle Automatisierungsaufgaben in der Halbleiterindustrie: von der Wafer-Bearbeitung in Ihren Fabs bis hin zum Chip-Packaging im Backend. Dabei überzeugt PC-based Control als durchgängige Steuerungsplattform vor allem durch seine hohe Modularität und die damit gebotene Vielseitigkeit im Einsatz.

Das Prinzip: Auf der Hardwareseite nutzt PC-based Control frei skalierbare Industrie-PCs für sämtliche Steuerungsaufgaben. Dazu gehören Prozesssteuerung, HMI-Anbindung und Motion Control ebenso wie alle Aufgaben in den Bereichen Robotik, Safety und Messtechnik oder Vision und IoT-Anbindung. In Kombination mit der modularen und echtzeitfähigen Softwareplattform TwinCAT und der ultraschnellen Kommunikation via EtherCAT erhalten Sie mit PC-based Control eine ebenso leistungsstarke wie zukunftsfähige Automatisierungslösung für Ihre Fabs.

Ihre Vorteile mit PC-based Control:

• offene Architektur für maximale Gestaltungsfreiheit und anforderungsgerechte Lösungen
• leistungsstarke Echtzeitumgebung für die Automatisierung jeglicher Steuerungsaufgaben
• einfache Skalierbarkeit durch die freie Auswahl und Integration leistungsfähiger Industrie-PCs

Schnell, offen, weltweit etabliert

Mit EtherCAT hat Beckhoff 2003 eine Ethernet-Technologie auf den Markt gebracht, die in puncto Schnelligkeit und Synchronisationsgenauigkeit neue Maßstäbe setzte. Diese gelten bis heute: EtherCAT ist die mit Abstand schnellste Industrial Ethernet-Technologie und marktweit unangefochten. Die Synchronisationsgenauigkeit liegt im Nanosekunden-Bereich.

Das Funktionsprinzip: EtherCAT-Feldgeräte verarbeiten die Ethernet-Frames im Durchlauf. Jedes Gerät entnimmt die benötigten Daten und fügt dem Frame weitere hinzu, während dieser weitergeleitet wird. Auf Switches oder Hubs kann komplett verzichtet werden. Zudem profitieren Anwender in der Umsetzung von maximaler Freiheit bei der Wahl der Topologie.

Mit Gründung der EtherCAT Technology Group (ETG) hat Beckhoff die Technologie als Kommunikationsstandard für Echtzeitanforderungen in der Automatisierungstechnik offengelegt. Schon zu den Mitbegründern der ETG gehörten 2003 führende Anwender aus der Halbleiterindustrie.

Ihre Vorteile mit EtherCAT:

• ultraschneller und verlässlicher Kommunikationsstandard
• dauerhaft kompatibel, ohne Versionsbrüche trotz fortlaufender Weiterentwicklung
• Innovationen für besonders anspruchsvolle Applikationen:
  • EtherCAT P ermöglicht Kommunikation und Versorgungsspannung in einer Leitung
  • EtherCAT G mit Übertragungsgeschwindigkeiten von 1 GBit/s und 10 GBit/s

Flexibel, echtzeittauglich, modular

TwinCAT 3 ist die Softwareplattform für die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff. Damit verwandeln Sie Industrie-PCs in effiziente Echtzeitsteuerungssysteme für alle Engineering- und Laufzeitprozesse, die Sie für die automatisierte Produktion in der Halbleiterindustrie benötigen. Sprich: Mit TwinCAT realisieren Sie die komplette Steuerungsintelligenz auf einer Plattform. Dafür ist die Automatisierungssoftware von Haus aus modular aufgebaut und um zahllose Funktionen erweiterbar. Das ist der Schlüssel zu flexiblen und hoch performanten Automatisierungslösungen. Denn als zentrale Plattformlösung setzt TwinCAT marktweit die Maßstäbe im Hinblick auf Tempo, Synchronisation, einfache Bedienung und Skalierbarkeit.

Ihre Vorteile mit TwinCAT:

• zentrale Software-Plattform für alle anwendungsspezifischen Engineering- und Steuerungsaufgaben in der Halbleiterindustrie
• modular aufgebaut und individuell skalierbar für spezifische Anwendungen
• inklusive umfassender Software-Bibliotheken – beispielsweise für Analytics-Aufgaben im Bereich Messtechnik, für Motion Control oder Roboterkinematiken
• mögliche Integration von Fremdsoftware für die Implementierung von SECS/GEM in TwinCAT

Passgenaue Safety-Lösungen für EtherCAT-Systeme

Mit TwinSAFE hat Beckhoff in der Steuerungstechnik die historisch gewachsene Trennung zwischen „Safety“ und „Non-Safety“ überwunden – und das bei hoher Flexibilität und Skalierbarkeit in der Umsetzung. Denn mit TwinSAFE integrieren Sie alle benötigten Sicherheitsfunktionen in jede Steuerungsarchitektur: individuell dimensioniert und umgesetzt. Das Ergebnis ist ein Safety-Komplettpaket, das exakt zu Ihren Anforderungen passt. Der Schlüssel dazu ist das international zertifizierte Kommunikationsprotokoll Safety over EtherCAT.

Mit Safety over EtherCAT müssen Sicherheitsfunktionen nicht mehr über die Maschinensteuerung aktiviert werden. Stattdessen werden sie automatisiert als Sicherheitsapplikation über die angebundenen TwinSAFE-Logic-fähigen Komponenten ausgeführt. Beckhoff bietet Ihnen dafür ein beispiellos breites Komponentenportfolio an. Es umfasst I/O-Module in allen Form- und Ausführungsvarianten, sämtliche Antriebssysteme sowie eine riesige Tool-Palette für das Engineering.

Ihre Vorteile mit TwinSAFE:

• umfassende Software-Unterstützung für die Umsetzung passgenauer Sicherheitsapplikationen
• offenheit und Flexibilität durch Safety over EtherCAT
• TwinSAFE-Logic-fähige Komponenten für alle Anwendungsbereiche

Plug and Work – mit I/O-Steckmodulen von Beckhoff

Mit der I/O-Expertise von Beckhoff automatisieren Sie Anlagen für die Serienfertigung noch effizienter. Dafür sorgen unsere EtherCAT-Steckmodule der EJ-Serie. Die kompakten Großserien-I/O-Module ersetzen aufwendig und anwendungsspezifisch entwickelte I/O-Boards. Die EtherCAT-Module der EJ-Serie sind so konstruiert, dass sie direkt auf Leiterkarten gesteckt werden können. Diese verteilen Signale und elektrische Spannung auf einzelne, applikationsspezifisch konfektionierte Steckverbinder. Das Aufstecken geht schnell, spart Kosten und eliminiert das Risiko von Fehlverdrahtungen.

Gut zu wissen: Die EtherCAT-Steckmodule überzeugen wie die klassischen EtherCAT-Klemmen von Beckhoff mit großer Signalvielfalt und vollständig integrierter funktionaler Sicherheit und Antriebstechnik. Dabei sind die EJ-Module extrem kompakt gebaut. Im Vergleich zu EtherCAT-Klemmen haben sie ein um knapp 50 Prozent reduziertes Volumen.

Ihre Vorteile mit EtherCAT-Steckmodulen:

• einfache Steckweise: ideal für die Großserienproduktion
• keine Einzeladerverdrahtung mehr
• dadurch sinkende Kosten und weniger Fehlerquellen
• kompakte Bauform reduziert den Maschinen-Footprint
• „Safety“ und „Non-Safety“-I/Os auf kleinstem Bauraum kombiniert

Flexibel, schwebend, wartungsarm

XPlanar, das eXtended Planarmotorsystem von Beckhoff, revolutioniert das Handling in der Halbleiterindustrie. Denn mit XPlanar lassen sich Ihre Fertigungsteile sowohl innerhalb eines Tools als auch von Maschine zu Maschine freischwebend transportieren: dynamisch, ruckfrei, mit höchster Genauigkeit und beispielloser Bewegungsfreiheit.

Das Funktionsprinzip: XPlanar besteht aus flächigen ortsfesten Spulen, den XPlanar-Kacheln, und beweglichen Permanentmagneten. Letztere dienen als Objektträger und werden Mover genannt. Die Mover schweben berührungslos über die individuell angeordneten Kacheln und transportieren Ihre Produkte zur nächsten Station. Dabei bewegen sich die Mover unabhängig voneinander: Produkte können einander überholen, ausgeschleust oder zwischengepuffert werden, ohne dass dies den Produktionsfluss beeinträchtigt. Zudem kommt XPlanar komplett ohne mechanische Komponenten aus: es gibt keine Führungsschienen, Rollen oder Schmiersysteme. Dies reduziert den Zeitaufwand und die Kosten für Wartung und Reinigung auf ein Minimum.

Ihre Vorteile mit XPlanar:

• freischwebende Mover für ruckfreien Teiletransport mit bis zu 2 m/s
• Planarkacheln für die Umsetzung beliebiger Geometrien
• flexibler Teiletransport ohne starre Stationsabfolgen

I/O-integriert, effizient und platzsparend

Produktionsanlagen in der Halbleitertindustrie sind meist mit vielen Servo- und Schrittmotoren ausgestattet. Angesteuert werden diese üblicherweise mithilfe spezieller Antriebsregler. Jeder einzelne erhöht die Komplexität Ihrer Anlage und benötigt Platz. Deshalb geht Beckhoff mit der kompakten Antriebstechnik einen anderen Weg und integriert die Regelungsfunktion direkt in die modularen I/O-Systeme.

Das Lösungsspektrum deckt die Anforderungen in der Halbleiterindustrie vollständig ab. Los geht es mit Servo- und Schrittmotor-Lösungen für den Spannungsbereich bis 48 V DC. In diesem Segment bilden die EtherCAT-Steckmodule EJ72xx, die Servoklemmen EL72xx oder Box-Module EP72xx in Kombination mit der Motorserie AM8100 äußerst kompakte und hochdynamische Servoachsen für Anwendungen mit höchster Positioniergenauigkeit. Hinzu kommen weitere Antriebslösungen mit I/O-integrierter Regelung – etwa für den Betrieb von Verstellachsen mit und ohne Rückführung oder für Antriebe mit Servoverstärker, die direkt an der Maschine platziert werden. Beispielhaft dafür stehen die Beckhoff Baureihen AMI8100 und ASI8100.

Ihre Vorteile mit I/O-integrierter Antriebstechnik:

• reduzierte Anlagenkomplexität, geringerer Platzbedarf
• Antriebslösungen mit integrierter Regelung für hohe Schutzklassen (IP20, IP67)
• Komplettportfolio an I/O-integrierten Antriebslösungen für die Halbleiterindustrie

EtherCAT-Messtechnikmodule für jeden Bedarf

Das Beckhoff Portfolio erfüllt alle messtechnischen Anforderungen in der Halbleiterindustrie: vom Sekundentakt bis zum kHz-Bereich, von der Messung von Spannung und Strom über Schwingungen bis zur Kraftmessung. IP20-Komponenten lesen die Sensordaten aus dem Schaltschrank heraus ein. Die Highend-Messtechnikmodule der Geräteserie ELM sind in das EtherCAT-I/O-System integriert und erfassen auch prozesskritische Messkanäle zuverlässig.

Für die Interpretation und Auswertung der Messdaten bietet Beckhoff in TwinCAT leistungsstarke Software-Tools und -Bibliotheken an. Zu den Highlights der TwinCAT-Measurement-Anwendungen gehört TwinCAT Scope: ein Software-Oszilloskop, das Messsignale im einstelligen µs-Bereich grafisch präzise darstellt. Wertvolle neue Erkenntnisse liefert auch TwinCAT Analytics, das Datenanalyse-Tool ist optimiert für die Anforderungen im Engineering und bei der Anlagenautomatisierung.

Ihre Vorteile mit Beckhoff Messtechnik:

• Operations- und Diagnosedaten in der Datenbank oder in der Cloud speichern
• zuverlässige Datenanalyse und verbesserte Diagnostik
• erhöhte Anlagenverfügbarkeit, längere Lebensdauer
• geringere Wartungs- und Systemkosten

Machine Vision – nahtlos integriert

Mit Beckhoff Vision integrieren Sie die Echtzeit-Bildverarbeitung für Ihre Wafer-Fertigung sowohl in neue als auch in existierende Steuerungsumgebungen. Schnell, einfach und in höchster Qualität, denn Beckhoff Vision synchronisiert die Echtzeit-Bildverarbeitung optimal mit allen Maschinen- und Anlagenprozessen. Die Stärke unseres Konzepts: Durch konsequente Systemintegration überwinden wir erfolgreich die historische Trennung zwischen Vision und Automatisierungstechnik. Zugleich überzeugen unsere Vision-Komponenten allesamt durch robustes, ansprechendes Design sowie hohe Skalierbarkeit und Langzeitverfügbarkeit: von den Kameras über die Optiken und Beleuchtungseinheiten bis hin zur Beckhoff Software TwinCAT Vision.

Ihre Vorteile mit EtherCAT-integrierter Vision:

• direkte Synchronisierung und Verknüpfung mit Steuerungsprozessen
• vereinfachte und synchronisierte Triggererzeugung für Bildeinzug und Belichtung
• verkürzte Reaktionszeiten, höhere Taktzahl und beschleunigte Bearbeitung
• reduzierung von Hardware, Verdrahtung, Wartezeit, Bauraum und Footprint
• vereinfachte Diagnose