LAM Technologies Versys系列控制器

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)自動化領域耕耘超過 20 年的意大利企業(yè)，在運動控制技術的研發(fā)與產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，產品廣泛應用于包裝、木工、食品加工、造紙、數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 旗下的重要產品，基于公司多年來在運動控制領域的技術沉淀研發(fā)而成。該系列產品融合了*的電子控制技術與精密的機械制造工藝，旨在為各類工業(yè)設備提供精確、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）生產以及微機電系統(tǒng)（MEMS）制造等領域，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，刻蝕工藝直接關系到能否將設計好的電路圖案精確地轉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)定性至關重要。而在 MEMS 制造中，刻蝕工藝用于制造各種微型結構，如傳感器、執(zhí)行器等，這些微型結構的尺寸精度和表面質量直接影響 MEMS 器件的性能和功能。

刻蝕工藝對設備的精度要求。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，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 。

穩(wěn)定性同樣是刻蝕工藝對設備的關鍵要求之一。長時間連續(xù)運行時，設備的性能參數需保持穩(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，出現過刻蝕或欠刻蝕現象。刻蝕均勻性不穩(wěn)定，則會使同一批次產品的性能差異較大，降低產品的一致性和可靠性。在大規(guī)模生產中，設備的穩(wěn)定性直接影響生產效率和產品質量，任何性能波動都可能引發(fā)大量產品報廢，增加生產成本 。

從效率方面來看，隨著市場對電子產品需求的不斷增長，提高刻蝕工藝的生產效率成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。這要求刻蝕設備具備更高的刻蝕速率，能夠在更短時間內完成對大量晶圓或 PCB 板的刻蝕加工。采用多腔室設計、優(yōu)化刻蝕工藝參數以及提升設備自動化程度等方式，可有效提高刻蝕設備的生產效率。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極其細微的角度調整。在導體刻蝕中，對于一些需要精確圖案轉移的工藝，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化為精確的線性位移控制，使得刻蝕工具能夠按照設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。控制器采用*的數字信號處理（DSP）技術，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量和脈沖頻率，實現對電機轉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預設的運動軌跡，將電機的定位精度控制在 ±0.01mm 以內，確保刻蝕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構尺寸精度符合設計標準 。

（二）穩(wěn)定運行能力

從電機結構設計來看，Versys 系列步進電機采用了優(yōu)化的磁路設計和精密的機械加工工藝。電機內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，電機的轉子采用高精度的動平衡設計，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，采用多層電路板設計和電磁屏蔽技術，有效隔離了外界電磁干擾對控制器內部電路的影響。在導體刻蝕設備所處的復雜電磁環(huán)境中，如周圍存在高頻射頻設備、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 。控制器還具備信號穩(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備進行穩(wěn)定的數據傳輸，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

Versys 系列步進電機的轉速和響應速度等參數為提高刻蝕效率提供了有力支持。電機具有較高的額定轉速，能夠在短時間內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 板生產中，電機的高轉速使得刻蝕設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備及時做出調整，減少了設備的等待時間，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生了積極影響。控制器采用高性能的微處理器和優(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，控制器能夠迅速根據指令切換刻蝕模式和調整電機運動參數，實現高效的多任務處理 。通過優(yōu)化控制器的軟件架構和通信協(xié)議，減少了數據傳輸和處理的延遲，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，服務于的電子設備制造商，在行業(yè)內擁有較高的和技術聲譽 。該企業(yè)此次面臨的導體刻蝕項目旨在生產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復雜電路結構的精確刻蝕，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 系列產品的安裝過程嚴格遵循了設備安裝手冊。首先，技術人員根據刻蝕設備的機械結構設計，將步進電機精準地安裝在刻蝕頭的驅動軸上，確保電機的輸出軸與驅動軸同心度控制在極小范圍內，以避免運行時產生額外的振動和噪聲 。在安裝控制器時，技術人員將其安裝在刻蝕設備的電氣控制柜內，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備進行連接，確保信號傳輸線路的穩(wěn)定性和抗干擾性 。

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

Versys 系列產品與刻蝕設備的其他部分實現了良好的集成。與光刻設備配合時，能夠根據光刻圖案的坐標信息，精確控制刻蝕頭的位置，實現圖案的準確轉移 。與氣體供應系統(tǒng)協(xié)同工作，在刻蝕過程中，根據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，確保刻蝕反應的順利進行 。

在實際運行中，操作流程如下：操作人員首先在刻蝕設備的上位機界面上輸入刻蝕工藝參數，包括刻蝕深度、刻蝕速率、刻蝕圖案等 。上位機將這些參數轉化為控制指令發(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，然后向步進電機發(fā)送相應的脈沖信號 。步進電機根據脈沖信號驅動刻蝕頭按照預設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、設備運行狀態(tài)等信息，如發(fā)現異常，可及時進行干預和調整 。

（三）應用效果呈現

使用 Versys 系列產品后，在刻蝕精度方面取得了顯著提升。在 7 納米制程工藝下，關鍵尺寸（CD）的控制精度從之前的 ±3 納米提升至 ±1 納米以內，有效減少了因尺寸偏差導致的電路性能問題 。在良品率上，產品良品率從原來的 70% 提高到了 85%，大大降低了因產品不合格帶來的成本損失 。生產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)在相同時間內能夠生產更多的芯片，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，減少了廢品的產生，降低了原材料和生產成本 ；另一方面，生產效率的提升使得單位時間內的產出增加，分攤到單個產品上的設備折舊、人工等成本降低，經核算，綜合成本降低了約 20% 。

五、案例總結與展望

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、良品率和生產效率，降低了生產成本，為企業(yè)帶來了顯著的經濟效益和競爭優(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 。在復雜的多任務刻蝕場景中，設備的協(xié)同工作效率和系統(tǒng)兼容性還需優(yōu)化 。

未來，隨著半導體技術向更高精度、更復雜結構的方向發(fā)展，導體刻蝕工藝對設備性能的要求將持續(xù)提升 。Versys 系列有望通過技術升級，如采用更*的電機驅動技術和控制算法，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，實現設備的自診斷、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)架構和通信協(xié)議，提升設備在多任務場景下的協(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 。

從更廣泛的應用領域來看，除了半導體制造，在新型顯示、微納加工等領域，隨著技術的發(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出的優(yōu)勢，有望在這些相關領域拓展應用，為不同行業(yè)的發(fā)展提供有力支持，在工業(yè)自動化領域發(fā)揮更大的作用 。

 LAM Technologies 主要產品型號

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) - 半導體設備制造商

刻蝕產品系列：

• 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 和高縱橫比結構

• Versys 系列：導體刻蝕

• Akara 系統(tǒng)：關鍵刻蝕應用

沉積產品系列：

• SABRE 系列：SABRE 3D、原子層沉積 (ALD)

• ALTUS 系列：*沉積技術

• 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 驅動器：支持 CoE 協(xié)議、CiA 402 運動控制

• PROFINET 集成電機：內置電子元件的一體化解決方案

其他產品：

• 電源系列：DP1 系列導軌式非穩(wěn)壓電源

• 串行轉換器：CNV30 系列

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

總結

LAM Research 專注半導體制造設備，產品線覆蓋刻蝕、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，建議訪問相應公司查詢新產品手冊。

 LAM Technologies 主要產品型號

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) - 半導體設備制造商

刻蝕產品系列：

• 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 和高縱橫比結構

• Versys 系列：導體刻蝕

• Akara 系統(tǒng)：關鍵刻蝕應用

沉積產品系列：

• SABRE 系列：SABRE 3D、原子層沉積 (ALD)

• ALTUS 系列：*沉積技術

• 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 驅動器：支持 CoE 協(xié)議、CiA 402 運動控制

• PROFINET 集成電機：內置電子元件的一體化解決方案

其他產品：

• 電源系列：DP1 系列導軌式非穩(wěn)壓電源

• 串行轉換器：CNV30 系列

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

總結

LAM Research 專注半導體制造設備，產品線覆蓋刻蝕、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，建議訪問相應公司查詢新產品手冊。

LAM Technologies Versys系列控制器