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Wafer Handling

Wafer Handling – Präzision mit System

In der Halbleiterfertigung ist Wafer Handling ein kritischer Bestandteil hochautomatisierter Anlagen sowie deren Verknüpfung. Silicon Wafers müssen zwischen Stationen hochdynamisch, exakt und vibrationsarm bewegt werden: beim Beladen und Entladen von Kammern, beim Sortieren und Ausrichten sowie beim Transport und Lagern in Cassetten (FOUP, FOSB oder offene Cassetten). Jede Abweichung in Positionierung, Dynamik oder Synchronisation kann Qualität, Stabilität und Durchsatz beeinträchtigen.

Für OEMs zählen daher kurze Zykluszeiten, maximale Positioniergenauigkeit und reproduzierbare Bewegungsprofile. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an „copy exact“, internationale SEMI-Standards und Cybersecurity im Sinne des Cyber Resilience Act.

Das Solution Set „Wafer Handling“ von Bosch Rexroth adressiert diese Anforderungen mit einem vorkonfigurierten, modular aufgebauten Automatisierungskit auf Basis von ctrlX AUTOMATION – mit optimal abgestimmten Komponenten für Motion, Antrieb, I/O, Kommunikation und Safety. OEMs erhalten ein startklares Solution Set für Wafer Handling Systeme, das Engineering- und Integrationsaufwand reduziert, Time-to-Market verkürzt und zugleich Performance, Standardkonformität und Cybersecurity gewährleistet.

Das Bild zeigt den Prozess des Wafer Handlings im Bereich Semiconductor. Die Darstellung ist gerendert und mit einem Farbfilter von blau zu rot versehen.

Ihre Vorteile im Wafer Handling:

• Schnell startklar dank vorkonfiguriertem Solution-Set

• Offener Motion-Kern mit API für OEM-Customizing

• SEMI-konform und CRA-ready mit Security-by-Design

• Maximale Dynamik durch hochdynamische Servotechnik, Oversampling und Vibrationskontrolle

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Startklares Solution Set für Wafer Handling

Vor dem Hintergrund eines Wafer Handling Prozesses sind sechseckige Waben dargestellt. In den Waben befinden sich die Lösungsbestandteile des Solution-Sets. Dazu sind Produktbilder oder App Icons abgebildet.

Das Solution Set „Wafer Handling“ bündelt optimal aufeinander abgestimmte Hard- und Software für Wafer Handling Systeme in der Halbleiterindustrie. Im Zentrum stehen ctrlX COREplus mit ctrlX OS sowie ctrlX MOTION als leistungsfähiger Motion-Kern. Über die MOTION API können OEMs eigene Bewegungsfunktionen, Kinematiken und Schnittstellen integrieren und ihr spezifisches Know-how schützen.

Skalierbare Antriebslösungen mit ctrlX DRIVE (DC 48 V, AC 200/230 V oder AC 400 V) sowie oversampling-fähige ctrlX I/O ermöglichen hochdynamische, präzise und vibrationsarme Bewegungen – essenziell für kurze Zykluszeiten und reproduzierbare Abläufe im Wafer Handling.

Offene Schnittstellen wie OPC UA sowie EtherCAT sorgen für eine einfache Integration in bestehende Semiconductor-Architekturen. Ergänzend unterstützen funktionale Sicherheit, Cybersecurity nach IEC 62443-4-2 SL2 sowie relevante SEMI-Standards eine schnelle Zertifizierung und globale Einsetzbarkeit.

Das Ergebnis: ein modular erweiterbares, zukunftsfähiges Automatisierungspaket für performante und resiliente Wafer Handling Systeme.

 

Topologie-Diagramm des ctrlX AUTOMATION-Systems mit einer zentralen ctrlX COREplus-Steuerung, die mit optionalen Komponenten (ctrlX IPC, ctrlX HMI, ctrlX SAFETY) verbunden ist, welche auf ctrlX OS laufen. Unten sind die ctrlX Drive-Lösungen dargestellt..

Applikationsbeispiel für Wafer Handling

Die Steuerung ctrlX COREplus mit ctrlX MOTION steuert die Antriebe ctrlX DRIVE (DC 48 V, AC 200/230 V, AC 400 V) und oversampling-fähige ctrlX I/O-Module. Die Kommunikation erfolgt über OPC UA und EtherCAT. Optional können die Sicherheitslösung ctrlX SAFETY, die HMI-Lösung ctrlX HMI und Linux-basierte ctrlX IPCs sowie Vision- und Vibrationslösungen ergänzt werden.

400 V Lösung konfigurieren

200 V Lösung konfigurieren

 

ctrlX OS Community

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Hard- und Software-Komponenten des Solution Sets

Dargestellt ist die Steuerungsplattform ctrlX CORE. Daneben ist das App-Icon des Linux-basierten Betriebssystems ctrlX OS abgebildet. Das Betriebssystem läuft auf der Steuerung.

ctrlX COREplus – Die Schaltzentrale

Das Steuerungszentrum des Solution Sets bildet ctrlX COREplus. Auf Basis des Linux-basierten Betriebssystems ctrlX OS vereint sie Motion, PLC und Connectivity in einer offenen Architektur. Apps wie ctrlX MOTION, OPC UA Server/Client und EtherCAT laufen direkt auf der Plattform. Security-by-Design und Linux-basierte Architektur erfüllen zentrale Anforderungen moderner Semiconductor-Anlagen.

 

Abgebildet ist das App-Icon, das für die MOTION App steht.

ctrlX MOTION – Hochdynamische Bewegungssteuerung

ctrlX MOTION ermöglicht präzise, synchronisierte Bewegungen für Wafer Handling Systeme. In Verbindung mit Coordinated Kinematics unterstützt die Lösung SCARA-, Frog-Leg-, Knickarm- sowie kartesische/Gantry-Kinematiken. Hohe Dynamik, exakte Positionierung und vibrationsarme Profile sichern stabile Abläufe bei kurzen Zykluszeiten.

 

Abgebildet ist Motion Icon mit einem Puzzelteil. Dieses steht symbolisch für die Er-weiterung der Motion mit eigener IP.

MOTION API – Offen für OEM-IP

Mit der Motion API lassen sich Funktionen erweitern oder eigene Motion-Algorithmen integrieren. OEMs behalten die Kontrolle über ihr Customizing und schützen ihre IP – bei gleichzeitig reduziertem Engineering-Aufwand, z. B. durchUpdates, Maintenance, Backup & Restore oder User Management.

 

Dargestellt sind verschiedene Produkte der Familie ctrlX DRIVE: Servoklemme für den Kleinspannungsbereich, schaltschranklose Servoantriebstechnik, modularer Servoantrieb und Servomotor.

ctrlX DRIVE – Skalierbare Antriebslösungen

ctrlX DRIVE deckt DC 48 V, AC 200/230 V und AC 400 V ab und ist kombinierbar mit Motoren wie MS2N oder MS2M. Die modulare Antriebstechnik ermöglicht dynamische, präzise und vibrationsarme Bewegungen – entscheidend für performantes Wafer Handling.

 

Das Bild zeigt verschiedene ctrlX I/O Module angereiht an einen Buskoppler.

ctrlX I/O mit Oversampling – Zeitliche Präzision

Oversampling-fähige ctrlX I/O-Module erfassen Signale mit hoher zeitlicher Auflösung und unterstützen extrem kurze Reaktionszeiten. Das erhöht Reproduzierbarkeit und Performance im Wafer Handling und reduziert Variabilität bei hochdynamischen Bewegungen.

 

Das Bild zeigt das App Icon OPC UA.

OPC UA Server & Client – Offene Integration

Mit OPC UA lassen sich Steuerung, Drittkomponenten und übergeordnete Systeme standardisiert vernetzen. Prozessdaten und Diagnosen werden sicher und transparent ausgetauscht – eine wichtige Voraussetzung für modulare Semiconductor-Architekturen.

 

Das Bild zeigt das App Icon EtherCAT Master.

EtherCAT Master – Deterministische Echtzeit

Die EtherCAT Master App ermöglicht für ctrlX CORE eine deterministische EtherCAT Kommunikation mit niedrigen Zykluszeiten als Master auszuführen – ideal für hochdynamische Bewegungsprofile in Wafer Handling Systemen.

 

Das Bild zeigt die Sicherheitssteuerung ctrlX SAFETY.

ctrlX SAFETY – Funktionale Sicherheit

Skalierbare Sicherheitsfunktionen als App innerhalb von ctrlX AUTOMATION. Von sicheren I/Os bis zu antriebsnahen Safety-Funktionen – effizient integriert und normkonform.

 

Das Bild zeigt verschiedene ctrlX HMI-Geräte, wie z.B. Display, Web Panel, Housed Panel PCs und weitere Geräte des ctrlX HMI Portfolios.

ctrlX HMI – Webbasierte Visualisierung

Browserbasierte Bedienung, Parametrierung und Diagnose beschleunigen Inbetriebnahme und Service. Die HMI lässt sich flexibel in modulare Maschinenkonzepte integrieren.

 

Das Bild zeigt verschiedene Industrie-PC Varianten, die von Bosch Rexroth angebo-ten werden.

ctrlX IPC – Plattform für Vision & AI

Optional erweitert ein Linux-basierter IPC das System um Rechenleistung für HMI, Vision, AI oder Edge-Anwendungen – vollständig integrierbar in die ctrlX AUTOMATION Architektur.

 

Das Bild zeigt das Logo unserer Partnerwelt ctrlX World. Das Logo besteht aus dem Schriftzug ctrlX World und eine halben Weltkugel, die aus App-Icons besteht.

ctrlX World Partnerlösungen – Erweiterbarkeit

Über die Partnerwelt ctrlX World können Lösungen wie Vibrationsdämpfung (z. B. CAPE von Cognibotics) oder Vision-Optionen ergänzt werden. So lässt sich das Solution Kit je nach Maschinenkonzept gezielt erweitern.