LAM Technologies Versys系列控制器

一、LAM Technologies 與 Versys 系列概述

LAM Technologies 作為一家在工業(yè)自動化領(lǐng)域耕耘超過 20 年的意大利企業(yè)，在運動控制技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)品制造上擁有深厚積累。公司憑借對客戶需求的精準把握，不斷投入技術(shù)創(chuàng)新，致力于為工業(yè)自動化提供高性能、高性價比的解決方案，產(chǎn)品廣泛應用于包裝、木工、食品加工、造紙、數(shù)控機床以及紡織等多個行業(yè)，在國際市場上享有較高聲譽。

Versys 系列作為 LAM Technologies 旗下的重要產(chǎn)品，基于公司多年來在運動控制領(lǐng)域的技術(shù)沉淀研發(fā)而成。該系列產(chǎn)品融合了*的電子控制技術(shù)與精密的機械制造工藝，旨在為各類工業(yè)設(shè)備提供精確、穩(wěn)定且高效的運動控制，滿足不同應用場景對電機及控制器性能的嚴苛要求，以其出色的性能、靈活的配置以及良好的穩(wěn)定性，在工業(yè)自動化市場中占據(jù)了重要的一席之地。

二、導體刻蝕工藝需求

在半導體制造、印制電路板（PCB）生產(chǎn)以及微機電系統(tǒng)（MEMS）制造等領(lǐng)域，導體刻蝕工藝起著舉足輕重的作用。在半導體制造中，隨著芯片集成度不斷提高，對晶體管尺寸和電路線寬的要求愈發(fā)嚴苛，刻蝕工藝直接關(guān)系到能否將設(shè)計好的電路圖案精確地轉(zhuǎn)移到硅片等襯底材料上，從而決定芯片的性能、功耗和可靠性 。在 PCB 生產(chǎn)里，刻蝕用于去除覆銅板上不需要的銅箔，形成精確的電路線路，確保電子元件間的電氣連接準確無誤，對于提高電路板的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。而在 MEMS 制造中，刻蝕工藝用于制造各種微型結(jié)構(gòu)，如傳感器、執(zhí)行器等，這些微型結(jié)構(gòu)的尺寸精度和表面質(zhì)量直接影響 MEMS 器件的性能和功能。

刻蝕工藝對設(shè)備的精度要求。以半導體制造為例，在*制程工藝中，特征尺寸已進入納米級，如 5 納米、3 納米甚至更小。這就要求刻蝕設(shè)備能夠精確控制刻蝕深度和橫向尺寸，偏差需控制在極小范圍內(nèi)，否則會導致晶體管性能不一致、電路短路或開路等問題，嚴重影響芯片的良率和性能。在刻蝕過程中，對關(guān)鍵尺寸（CD）的控制精度通常要求達到納米量級，例如在 7 納米制程中，CD 控制精度可能要求達到 ±1 納米以內(nèi) 。

穩(wěn)定性同樣是刻蝕工藝對設(shè)備的關(guān)鍵要求之一。長時間連續(xù)運行時，設(shè)備的性能參數(shù)需保持穩(wěn)定，包括刻蝕速率、刻蝕均勻性等。若刻蝕速率波動過大，會導致刻蝕深度不一致，出現(xiàn)過刻蝕或欠刻蝕現(xiàn)象。刻蝕均勻性不穩(wěn)定，則會使同一批次產(chǎn)品的性能差異較大，降低產(chǎn)品的一致性和可靠性。在大規(guī)模生產(chǎn)中，設(shè)備的穩(wěn)定性直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，任何性能波動都可能引發(fā)大量產(chǎn)品報廢，增加生產(chǎn)成本 。

從效率方面來看，隨著市場對電子產(chǎn)品需求的不斷增長，提高刻蝕工藝的生產(chǎn)效率成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。這要求刻蝕設(shè)備具備更高的刻蝕速率，能夠在更短時間內(nèi)完成對大量晶圓或 PCB 板的刻蝕加工。采用多腔室設(shè)計、優(yōu)化刻蝕工藝參數(shù)以及提升設(shè)備自動化程度等方式，可有效提高刻蝕設(shè)備的生產(chǎn)效率。一些*的刻蝕機采用多腔室并行工作模式，能同時對多個晶圓進行刻蝕，大大縮短了加工時間 。

三、Versys 系列應對刻蝕需求的特性

（一）高精度控制

Versys 系列步進電機在驅(qū)動精度上具有顯著優(yōu)勢。以常見的 1.8° 步距角電機為例，通過細分控制算法，LAM Technologies 可將其細分為 256 等份 ，使得步距角分辨率達到 0.007°。這種高精度的步距角控制，能夠確保電機在運行過程中實現(xiàn)極其細微的角度調(diào)整。在導體刻蝕中，對于一些需要精確圖案轉(zhuǎn)移的工藝，如在 PCB 板上刻蝕精細電路線路，這種高精度的角度控制可轉(zhuǎn)化為精確的線性位移控制，使得刻蝕工具能夠按照設(shè)計要求準確地在襯底材料上進行刻蝕操作，偏差極小，滿足細微尺寸加工對精度的嚴苛要求。

配套的控制器對電機運動控制精度同樣出色?？刂破鞑捎?的數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)，能夠快速、準確地處理控制指令。在接收到上位機發(fā)送的運動控制指令后，控制器能夠精確計算出電機所需的脈沖數(shù)量和脈沖頻率，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速和位置的精準控制 。在半導體制造的刻蝕工藝中，需要精確控制刻蝕設(shè)備的工作臺移動，以保證刻蝕圖案的準確性。Versys 系列控制器能夠根據(jù)預設(shè)的運動軌跡，將電機的定位精度控制在 ±0.01mm 以內(nèi)，確?？涛g過程中刻蝕頭與晶圓表面的相對位置精確無誤，從而保證刻蝕出的電路結(jié)構(gòu)尺寸精度符合設(shè)計標準 。

（二）穩(wěn)定運行能力

從電機結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，Versys 系列步進電機采用了優(yōu)化的磁路設(shè)計和精密的機械加工工藝。電機內(nèi)部的磁鋼采用高性能永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力的特性，能夠提供穩(wěn)定且強大的磁場，保證電機在運行過程中扭矩輸出的穩(wěn)定性。同時，電機的轉(zhuǎn)子采用高精度的動平衡設(shè)計，有效減少了電機運行時的振動和噪聲，提高了運行的平穩(wěn)性 。在材料選用上，電機的外殼和關(guān)鍵零部件采用高強度、耐腐蝕的材料，如鋁合金外殼和不銹鋼軸，不僅保證了電機的機械強度，還能適應導體刻蝕過程中可能存在的化學腐蝕環(huán)境，延長電機的使用壽命，確保長期穩(wěn)定運行 。

控制器在保障穩(wěn)定運行方面也發(fā)揮著重要作用。其具備出色的抗干擾能力，采用多層電路板設(shè)計和電磁屏蔽技術(shù)，有效隔離了外界電磁干擾對控制器內(nèi)部電路的影響。在導體刻蝕設(shè)備所處的復雜電磁環(huán)境中，如周圍存在高頻射頻設(shè)備、大功率電源等干擾源時，控制器能夠穩(wěn)定地工作，確保控制信號的準確性和可靠性 ?？刂破鬟€具備信號穩(wěn)定傳輸功能，采用高速、可靠的通信接口，如 RS - 485、CAN 等，能夠與上位機和其他設(shè)備進行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，避免因信號傳輸錯誤或中斷導致的電機運行異常，保證刻蝕過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性 。

（三）高效運作表現(xiàn)

Versys 系列步進電機的轉(zhuǎn)速和響應速度等參數(shù)為提高刻蝕效率提供了有力支持。電機具有較高的額定轉(zhuǎn)速，能夠在短時間內(nèi)完成所需的運動行程。在一些對刻蝕效率要求較高的應用場景，如大規(guī)模 PCB 板生產(chǎn)中，電機的高轉(zhuǎn)速使得刻蝕設(shè)備能夠快速地在電路板上進行刻蝕操作，縮短了單個電路板的加工時間，從而提高了整體生產(chǎn)效率 。電機的響應速度極快，能夠在接收到控制信號后迅速啟動、停止和改變運行方向。在刻蝕過程中，當需要頻繁調(diào)整刻蝕頭的位置或運動軌跡時，電機的快速響應能力能夠使刻蝕設(shè)備及時做出調(diào)整，減少了設(shè)備的等待時間，進一步提高了刻蝕效率 。

控制器的快速處理指令能力對提升整體效率也產(chǎn)生了積極影響?？刂破鞑捎酶咝阅艿奈⑻幚砥骱蛢?yōu)化的控制算法，能夠快速解析和執(zhí)行上位機發(fā)送的各種復雜指令。在導體刻蝕工藝中，可能涉及多種不同的刻蝕圖案和工藝參數(shù)，控制器能夠迅速根據(jù)指令切換刻蝕模式和調(diào)整電機運動參數(shù)，實現(xiàn)高效的多任務(wù)處理 。通過優(yōu)化控制器的軟件架構(gòu)和通信協(xié)議，減少了數(shù)據(jù)傳輸和處理的延遲，使得電機能夠及時響應控制信號，與刻蝕設(shè)備的其他部分協(xié)同工作，提高了整個刻蝕系統(tǒng)的運行效率 。

四、實際應用案例展示

（一）案例背景介紹

合作企業(yè)是一家在半導體制造領(lǐng)域具有 15 年發(fā)展歷程的企業(yè)，專注于芯片的研發(fā)與生產(chǎn)，服務(wù)于的電子設(shè)備制造商，在行業(yè)內(nèi)擁有較高的和技術(shù)聲譽 。該企業(yè)此次面臨的導體刻蝕項目旨在生產(chǎn)新一代高性能處理器芯片，刻蝕材料主要為硅基材料以及金屬鎢、銅等，目標產(chǎn)品是滿足 7 納米制程工藝要求的芯片，要求在極小的芯片面積上實現(xiàn)復雜電路結(jié)構(gòu)的精確刻蝕，對刻蝕工藝的精度、穩(wěn)定性和效率都提出了的挑戰(zhàn)。

（二）應用過程闡述

在項目中，Versys 系列產(chǎn)品的安裝過程嚴格遵循了設(shè)備安裝手冊。首先，技術(shù)人員根據(jù)刻蝕設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，將步進電機精準地安裝在刻蝕頭的驅(qū)動軸上，確保電機的輸出軸與驅(qū)動軸同心度控制在極小范圍內(nèi)，以避免運行時產(chǎn)生額外的振動和噪聲 。在安裝控制器時，技術(shù)人員將其安裝在刻蝕設(shè)備的電氣控制柜內(nèi)，通過合理布線，將控制器與步進電機、上位機以及其他輔助設(shè)備進行連接，確保信號傳輸線路的穩(wěn)定性和抗干擾性 。

調(diào)試過程同樣嚴謹細致。技術(shù)人員首先對控制器進行參數(shù)初始化設(shè)置，根據(jù)刻蝕工藝的要求，設(shè)定電機的運行模式、步距角細分參數(shù)、轉(zhuǎn)速范圍等。利用專業(yè)的調(diào)試軟件，對電機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和調(diào)整 。在低速運行測試中，檢查電機的啟動、停止是否平穩(wěn)，有無失步現(xiàn)象；在高速運行測試中，關(guān)注電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性和響應速度 。通過多次微調(diào)控制器參數(shù)，使電機的運行性能達到佳狀態(tài) 。

Versys 系列產(chǎn)品與刻蝕設(shè)備的其他部分實現(xiàn)了良好的集成。與光刻設(shè)備配合時，能夠根據(jù)光刻圖案的坐標信息，精確控制刻蝕頭的位置，實現(xiàn)圖案的準確轉(zhuǎn)移 。與氣體供應系統(tǒng)協(xié)同工作，在刻蝕過程中，根據(jù)不同的刻蝕階段和工藝要求，精準控制氣體流量和壓力的變化，確?？涛g反應的順利進行 。

在實際運行中，操作流程如下：操作人員首先在刻蝕設(shè)備的上位機界面上輸入刻蝕工藝參數(shù)，包括刻蝕深度、刻蝕速率、刻蝕圖案等 。上位機將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為控制指令發(fā)送給 Versys 系列控制器，控制器接收到指令后，迅速解析并計算出電機所需的運動參數(shù)，然后向步進電機發(fā)送相應的脈沖信號 。步進電機根據(jù)脈沖信號驅(qū)動刻蝕頭按照預設(shè)的軌跡和速度進行運動，完成刻蝕操作 。在刻蝕過程中，操作人員可通過上位機實時監(jiān)控刻蝕進度、設(shè)備運行狀態(tài)等信息，如發(fā)現(xiàn)異常，可及時進行干預和調(diào)整 。

（三）應用效果呈現(xiàn)

使用 Versys 系列產(chǎn)品后，在刻蝕精度方面取得了顯著提升。在 7 納米制程工藝下，關(guān)鍵尺寸（CD）的控制精度從之前的 ±3 納米提升至 ±1 納米以內(nèi)，有效減少了因尺寸偏差導致的電路性能問題 。在良品率上，產(chǎn)品良品率從原來的 70% 提高到了 85%，大大降低了因產(chǎn)品不合格帶來的成本損失 。生產(chǎn)效率也得到了明顯提高，單個芯片的刻蝕時間從原來的 30 分鐘縮短至 20 分鐘，提升了 33%，使得企業(yè)在相同時間內(nèi)能夠生產(chǎn)更多的芯片，滿足市場需求 。

從成本降低情況來看，一方面，由于良品率的提高，減少了廢品的產(chǎn)生，降低了原材料和生產(chǎn)成本 ；另一方面，生產(chǎn)效率的提升使得單位時間內(nèi)的產(chǎn)出增加，分攤到單個產(chǎn)品上的設(shè)備折舊、人工等成本降低，經(jīng)核算，綜合成本降低了約 20% 。

五、案例總結(jié)與展望

在此次導體刻蝕項目中，Versys 系列憑借高精度控制、穩(wěn)定運行能力和高效運作表現(xiàn)等特性，成功滿足了半導體制造企業(yè)對刻蝕工藝精度、穩(wěn)定性和效率的嚴苛要求 。通過與刻蝕設(shè)備其他部分的良好集成，有效提升了刻蝕精度、良品率和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益和競爭優(yōu)勢 。

然而，Versys 系列在實際應用中也存在一些不足之處。在面對更高精度要求的制程工藝，如 3 納米及以下制程時，其精度控制仍有一定提升空間 。隨著刻蝕工藝對設(shè)備智能化程度要求的不斷提高，Versys 系列控制器在智能算法和自診斷、自優(yōu)化功能方面有待進一步完善 。在復雜的多任務(wù)刻蝕場景中，設(shè)備的協(xié)同工作效率和系統(tǒng)兼容性還需優(yōu)化 。

未來，隨著半導體技術(shù)向更高精度、更復雜結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，導體刻蝕工藝對設(shè)備性能的要求將持續(xù)提升 。Versys 系列有望通過技術(shù)升級，如采用更*的電機驅(qū)動技術(shù)和控制算法，進一步提高精度控制能力，滿足 3 納米及以下*制程工藝的需求 。加強控制器的智能化研發(fā)，融入人工智能和機器學習算法，實現(xiàn)設(shè)備的自診斷、自優(yōu)化和自適應控制，將是重要的改進方向 。通過優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議，提升設(shè)備在多任務(wù)場景下的協(xié)同工作效率和兼容性，以適應未來多樣化、復雜化的刻蝕工藝需求 。

從更廣泛的應用領(lǐng)域來看，除了半導體制造，在新型顯示、微納加工等領(lǐng)域，隨著技術(shù)的發(fā)展，對高精度、高穩(wěn)定性和高效率的運動控制需求也在不斷增加 。Versys 系列憑借其在導體刻蝕應用中展現(xiàn)出的優(yōu)勢，有望在這些相關(guān)領(lǐng)域拓展應用，為不同行業(yè)的發(fā)展提供有力支持，在工業(yè)自動化領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用 。

 LAM Technologies 主要產(chǎn)品型號

注：市場上存在兩家名稱相似的公司，下面分別介紹：

1. LAM Research (泛林集團) - 半導體設(shè)備制造商

刻蝕產(chǎn)品系列：

• FLEX 系列：原子層刻蝕 (ALE)、反應離子刻蝕 (RIE)

• KIYO 系列：高性能導體刻蝕，365 天免維護

• Reliant 刻蝕：RIE、深反應離子刻蝕 (DRIE)

• Syndion 系列：Syndion C、F 系列、G 系列，用于      TSV 和高縱橫比結(jié)構(gòu)

• Versys 系列：導體刻蝕

• Akara 系統(tǒng)：關(guān)鍵刻蝕應用

沉積產(chǎn)品系列：

• SABRE 系列：SABRE 3D、原子層沉積 (ALD)

• ALTUS 系列：*沉積技術(shù)

• VECTOR 系列：VECTOR TEOS、AHM、MD、Strata、DT、TEOS 3D

• STRIKER 系列：SPARC ALD，提供高密度共形低 k 碳化物薄膜

• Phoenix 系列：電化學沉積 (ECD)、光刻膠顯影 / 剝離

• SOLA 系列：特殊沉積工藝

• Triton 系列：高性能沉積

清洗 / 剝離產(chǎn)品系列：

• DV-Prime      & Da Vinci 系列：濕法清洗

• CORONUS 系列：高選擇性斜面膜沉積

• EOS 系列：高生產(chǎn)率背面膜蝕刻

• GAMMA 系列：干法剝離、高劑量注入剝離 (HDIS)

• SP 系列：特殊清洗工藝

計算解決方案：

• Semiverse      Solutions：SEMulator3D®、VizGlow®、Fabtex™良率優(yōu)化平臺

2. LAM Technologies (意大利) - 工業(yè)自動化設(shè)備制造商

步進電機系列：

• NEMA 標準系列：

• NEMA 17：M1173020、M1173030、M1173040 等

• NEMA 23：M1233070、M1233071       (高扭矩)

• NEMA 34/42

步進驅(qū)動器系列：

• DS10 系列：DS1041A、DS1044A、DS1048、DS1073、DS1078、DS1084、DS1087、DS1098

• DS30 系列：DS3041、DS3044、DS3048、DS3073、DS3076

• DS50/52 系列：支持 Modbus-RTU 總線

• DDS1 系列：通過模擬信號 (±10V) 或啟停控制

• EtherCAT 驅(qū)動器：支持 CoE 協(xié)議、CiA 402 運動控制

• PROFINET 集成電機：內(nèi)置電子元件的一體化解決方案

其他產(chǎn)品：

• 電源系列：DP1 系列導軌式非穩(wěn)壓電源

• 串行轉(zhuǎn)換器：CNV30 系列

• PCB 安裝驅(qū)動器：USD 系列 (12-42V DC, 0.3-2.4A)

總結(jié)

LAM Research 專注半導體制造設(shè)備，產(chǎn)品線覆蓋刻蝕、沉積、清洗等工藝；而 LAM Technologies 則專注工業(yè)自動化領(lǐng)域，主要提供步進電機及控制系統(tǒng)。如您需要特定型號的詳細參數(shù)，建議訪問相應公司查詢新產(chǎn)品手冊。

 LAM Technologies 主要產(chǎn)品型號

注：市場上存在兩家名稱相似的公司，下面分別介紹：

1. LAM Research (泛林集團) - 半導體設(shè)備制造商

刻蝕產(chǎn)品系列：

• FLEX 系列：原子層刻蝕 (ALE)、反應離子刻蝕 (RIE)

• KIYO 系列：高性能導體刻蝕，365 天免維護

• Reliant 刻蝕：RIE、深反應離子刻蝕 (DRIE)

• Syndion 系列：Syndion C、F 系列、G 系列，用于      TSV 和高縱橫比結(jié)構(gòu)

• Versys 系列：導體刻蝕

• Akara 系統(tǒng)：關(guān)鍵刻蝕應用

沉積產(chǎn)品系列：

• SABRE 系列：SABRE 3D、原子層沉積 (ALD)

• ALTUS 系列：*沉積技術(shù)

• VECTOR 系列：VECTOR TEOS、AHM、MD、Strata、DT、TEOS 3D

• STRIKER 系列：SPARC ALD，提供高密度共形低 k 碳化物薄膜

• Phoenix 系列：電化學沉積 (ECD)、光刻膠顯影 / 剝離

• SOLA 系列：特殊沉積工藝

• Triton 系列：高性能沉積

清洗 / 剝離產(chǎn)品系列：

• DV-Prime      & Da Vinci 系列：濕法清洗

• CORONUS 系列：高選擇性斜面膜沉積

• EOS 系列：高生產(chǎn)率背面膜蝕刻

• GAMMA 系列：干法剝離、高劑量注入剝離 (HDIS)

• SP 系列：特殊清洗工藝

計算解決方案：

• Semiverse      Solutions：SEMulator3D®、VizGlow®、Fabtex™良率優(yōu)化平臺

2. LAM Technologies (意大利) - 工業(yè)自動化設(shè)備制造商

步進電機系列：

• NEMA 標準系列：

• NEMA 17：M1173020、M1173030、M1173040 等

• NEMA 23：M1233070、M1233071       (高扭矩)

• NEMA 34/42

步進驅(qū)動器系列：

• DS10 系列：DS1041A、DS1044A、DS1048、DS1073、DS1078、DS1084、DS1087、DS1098

• DS30 系列：DS3041、DS3044、DS3048、DS3073、DS3076

• DS50/52 系列：支持 Modbus-RTU 總線

• DDS1 系列：通過模擬信號 (±10V) 或啟?？刂?/span>

• EtherCAT 驅(qū)動器：支持 CoE 協(xié)議、CiA 402 運動控制

• PROFINET 集成電機：內(nèi)置電子元件的一體化解決方案

其他產(chǎn)品：

• 電源系列：DP1 系列導軌式非穩(wěn)壓電源

• 串行轉(zhuǎn)換器：CNV30 系列

• PCB 安裝驅(qū)動器：USD 系列 (12-42V DC, 0.3-2.4A)

總結(jié)

LAM Research 專注半導體制造設(shè)備，產(chǎn)品線覆蓋刻蝕、沉積、清洗等工藝；而 LAM Technologies 則專注工業(yè)自動化領(lǐng)域，主要提供步進電機及控制系統(tǒng)。如您需要特定型號的詳細參數(shù)，建議訪問相應公司查詢新產(chǎn)品手冊。

LAM Technologies Versys系列控制器