外延单片炉PM及DOWN机处理Word下载.docx
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要求:
了解外延单片炉的PM及DOWN机处理流程,能够独自进行设备的PM及DOWN机处理,了解PM及DOWN机处理过程中的注意事项及自身的不足之处,不断加以改进!
牢记每次设备PM及DOWN机处理的细节方面,养成细心严谨的为人处事风格,因为小的失误会酿成大错!
四、主要参考文献:
[1].胡晓慧.我国半导体行业概况与发展建议[J],江苏省科学技术情报研究所,2008.8:
Page47
[2].ASMAmerica,Inc.200mmEpitaxialReactorEpsilon®
2000/2500Version7.03SoftwareManual[P],3440EastUniversityDrivePhoenix,Arizona85034U.S.A.,2005.11.4Page3-1到3-6.
[3].张亚非等编著.半导体集成电路制造技术[M],高等教育出版社,2006.6.1.
[4].(美)夸克,(美)瑟达等著.半导体制造技术[M],电子工业出版社,
2009.7.1.
[5].林少霖.日中中日半导体制造技术用语词典[平装][M],上海大学出版社,2011.6.1
[6].(美)梅,(美)斯帕农斯著,李虹,肖春虹,马俊婷译.半导体制造与过程控制基础[M],机械工业出版社,2009.9.1.
[7].何杰,夏建白.半导体科学与技术[M],科学出版社,2007.9.30.
[8].张亚非.半导体集成电路制造技术[M],
高等教育出版社,2006.6.1.
学生(签名)年月日
指导教师(签名)年月日
教研室主任(签名)年月日
系主任(签名)年月日
毕业设计(论文)开题报告
设计(论文)题目
一、选题的背景和意义:
随着国内电子产品制造业的飞速发展,半导体产业市场潜力巨大。
2006年我国集成电路产业销售额在突破1000亿元的基础上持续快速增长,2007年达到1251.3亿元,同比增长4.3%。
其中IC设计业销售额225.7亿元,增长21.2%;
芯片制造业销售额397.9元增幅喂23%;
封装测试业销售额达到627.7亿元,增幅喂26.4%。
国家通过制定制定鼓励性侦测改善了集成电路产业的发展环境,加之对集成电路产业投资的加大有效的推动了我国集成电路产业的发展。
其中中央和地方政府的支持是发展集成电路产业的必不可少的重要基础条件。
最近在许多省市提出的发展计划中。
把发展集成电路都放在重要的地位,这对集成电路产业是极大的鼓舞。
在这样的背景下,华润上华科技有限公司(以前叫上华晶上华半导体有限公司)一直从事以6英寸为主的半导体硅片的生产!
2011年4月份在校参加华润在学校的招聘,我有幸被录取了!
来到公司我被分配到外延部设备课,我一直以来就想干些技术方面的活,如我所愿,我能学到设备方面的理论和技术!
时值毕业设计,我不想一心二用,为了节省时间,提高效率,达到事半功倍的效果,我根据自己的情况选了个和我工作有关的题目:
外延设备PM及DOWN机处理,可以说和我所学的专业还是相关的!
选题和我的工作息息相关,一方面能够更好的完成我的毕业设计,另一方面能够加速我在新岗位上学习理论知识合和技能的速度,提升我的接受能力!
同时让我能够专心致致,节省我的时间,事半功倍!
二、课题研究的主要内容:
研究外延部设备中的单片炉的系统原理及结构,重点研究它的温度控制系统和传片系统,传片系统与CSD炉和78外延炉人工上下片子都不同,是通过机械臂来完成张取片的。
PM(包括日常PM,周PM,年PM)及DOWN机处理流程,单片炉是外延设备中结构最复杂的,以及如何领料,系统内设备状态的更改!
三、主要研究(设计)方法论述:
循序渐进,理论与实践相结合,查看相关的书籍资料,联系现场的设备,不理解的向师傅讨教。
其间可能会用到逻辑推理,设备检查维护的基本方法,例如测量设备的电阻、电压,替换法,排除法等。
四、设计(论文)进度安排:
时间(迄止日期)
工作内容
2011.9.1----9.16
根据毕业设计的任务书,查找和阅读相关资料完成开题报告
2011.9.17----9.18
完成毕业设计的前文
2011.9.19----9.19
外延部设备介绍
2011.9.20-----9.21
外延单片炉的总体原理及结构
2011.9.21-----9.22
外延单片炉的温度控制系统
2011.9.22-----9.23
外延单片炉的传片系统介绍
2011.9.23----9.24
外延单片炉的不定期PM
2011.9.25----9.25
外延单片炉的周PM、年PM
2011.9.26----9.26
设备状态更改系统和电子签核领料系统介绍
2011.9.27----9.27
LAMPCHECKFAIL处理
2011.9.28----9.28
OverTemperature故障处理
2011.9.29----9.29
结束语,答谢辞
2011.9.30----9.30
推敲修改,完成初稿
2011.10.1---10.28
完善毕业设计论文
五、指导教师意见:
指导教师签名:
年月日
六、系部意见:
系主任签名:
摘要
Abstract
第1章前言…………………………………………………………………………1
第2章外延部设备介绍……………………………………………………………1
2.1外延工艺介绍……………………………………………………………2
2.2外延设备介绍……………………………………………………………2
第3章单片炉的系统原理及结构…………………………………………………4
3.1单片炉总体原理及结构…………………………………………………4
3.2单片炉的温度控制系统…………………………………………………6
3.3单片炉的传片系统………………………………………………………9
第4章单片炉的PM流程…………………………………………………………12
4.1单片炉的不定期PM(主要)………………………………………………12
4.2单片炉的周PM…………………………………………………………14
4.3单片炉的年PM……………………………………………………………15
第5章单片炉的DOWN机处理……………………………………………………17
5.1设备状态更改系统介绍…………………………………………………17
5.2电子领料系统的介绍……………………………………………………19
5.3LAMPCHECKFAILERE处理…………………………………………19
5.4OverTemperature报警处理……………………………………………21
第6章结束语……………………………………………………………………22
参考文献
答谢辞
本文介绍半导体制造工艺技术的一个环节外延的一种设备单片炉。
文章较为详细的介绍了单片炉的总的系统结构,详细研究它的温度控制系统以及传片系统。
文章采用由总到分由表及里的逻辑分析方式阐述了温度控制的原理以及传片的组织结构。
在单片炉的系统结构中突出了部分结构的重要性。
在介绍单片炉的系统结构后,以此为基础研究论述了单片炉的不定期维护,周维护,月维护以及年维护。
根据设备的状态、器件的使用寿命以及部门的长久积累的经验确定了维护的注意事项。
还阐述了单片炉的常见故障即LAMPCHECKFAILERE、OverTemperature,设备问题不仅于此,且会出现新的问题。
只有了解设备的系统结构才能在设备维护和故障处理中的得心应手。
关键词:
外延;
单片炉;
维护;
故障处理
Thispaperintroducesthesemiconductormanufacturingprocesstechnologyisasegmentoftheextensionofadevicemonolithicfurnace.Thisessayintroducedthemo-nolithicfurnacesystemstructure,thetotaldetailedresearchoftemperaturecontrolsys-temanditsthepiecesystem.Thearticleusedbythetotaltopointsofitslogicana-lysiswayexpoundstheprincipleoftemperaturecontrolandtheorganizationalstructureofthepiece.Inasinglepieceoffurnacesystemstructureofthepartoftheimportanceofoutstandingstructure.Thearticleintroducesthesystemstructureofthemonolithicfu-rnace,basedonthisstudydiscussesthemonolithicfurnaceregularmaintenanceofmai-
ntenance,months,weeksandyearsmaintenancemaintenance.Accordingtothesta-teoftheequipment,theservicelifeofthedeviceandthedepartmentforalongtimeexp-eriencedeterminedtheattentionofmaintenance.Thepaperalsoexpoundsthesinglepie-ceofcommonfaultnamelyLAMPfurnaceCHECKFAILERE,OverTemperature,eq-uipmentproblemsnotonlyinthis,andwillhaveanewproblem.Onlyunderstandthesystemstructuretoinequipmentmaintenanceandtroubleshootingofhandy.
Keywords:
extension;
Singlepieceoffurnace;
Maintenance;
Faulthandling
第1章前言
在国内外半导体市场加速增长的带动下,中国集成电路产业运行情况良好,产业呈现产销两旺的态势,产业步入高速增长的轨道。
目前中国集成电路产业仍处在成长期,储蓄保持着协调而又快速增长,未来几年我国仍属于全球集成电路增长最快的国家之一。
外延是半导体工艺中的重要一步,除此之外还有扩散,注入,腐蚀等,外延工艺参数的设置以及外延设备的状态将导致经过外延区硅片的质量好坏!
文章就外延的工艺做了简单的介绍,对外延的设备单片炉的维护,包括定期维护和不定期维护做了深入的研究,以及设备的故障处理后的恢复,同时对外延设备维护以及故障处理做了归纳和总结,希望对从事半导体相关的人员有所帮助!
文章仅仅简单介绍的是外延部门的工艺和设备!
在外延炉维护中和设备故障恢复时,设备需要有指标来衡量设备恢复情况!
单片炉是本底和漏率,多片炉和单片炉有着相似的地方,也需要检漏,所不同的是多片针对的是H2的检漏,灯管的测试。
以上的都是设备PM和DOWN及处理必须要处理的环节,需要技术员和工程师的严谨和细心,否则会导致安全事故的发生!
目前,半导体在国内也是近几年才逐渐发展起来的,在国内存在诸多问题存在技术不是很成熟也不是很先进,文章就半导体制造技术的一个环节来阐述,借此弥补这方面技术的空白!
文章言辞逻辑思维强,言语通俗易懂,生动形象。
本着严谨、求实认真地态度对外延工艺和设备相关的内容做了总结归纳,结论没有模棱两口的说法!
第2章外延部设备介绍
外延是半导体制造工艺过程中不可或缺的一步,除此之外还有扩散,腐蚀,薄膜,光刻设施,制造等部门。
外延是在单晶衬底上沿原结晶方向长一层导电类型,电阻率,膜厚和晶格结构完整性都符合要求的新的单晶层!
外延又分为外延工艺和外延设备。
顾名思义,外延工艺就是负责片子的导电类型、电阻率、膜厚、晶格结构数据的设置。
而这些需要通过设备的加工来完成。
外延炉可以说和我们家里的灶有着相似之处。
片子就像是道菜,电脑就类似于人脑,工程师或技术员将数据输入电脑,即控制炒菜的方法和时间。
而炒菜所用的作料就是用些特殊气体在特定的温度和气压下与芯片表面的硅发生反应,生成符合工程师或者是客户要求的硅片!
而调味料有H2,HCL,PH3,BH3,AsH3,SiCL4,SiHCL3,SiH2CL2,这些都是用流量来衡量工艺时所需要的量,单位为SLM(标况下升(0。
C1ATM)每分钟)。
片子出炉后的导电类型、电阻率、膜厚、晶格结构就如同一道菜出来后的色香味。
2.1外延工艺介绍
片子经由其他部门生产后进入外延的工序,工程师根据客户要求的数据,例如电阻率,膜厚,导电类型,晶格结构来设计参与反应的气体的流量,当然要考虑到设备的能力,加上设备自身存在的误差,这就要根据经验来修改工艺菜单(RECIPE)里的参数,设备人员是不能随意更改,即使是设备课长!
2.2外延设备介绍
表2.1三种外延炉的生产能力
外延炉
外延类型
厚度um
均匀性
电阻率ohm.cm
备注
78外延炉
N型
6-40
片内<
5%
片间<
6%
0.5-25
7%
8%
不能作业衬底外延,尤其是掺As+衬底
CSD
6-70
0.5-40
6.5%
只保证背面晶点距边5mm内无晶点;
不能埋层外延
单片炉
3-10
2%
0.3-5
3%
P型
8-60
10%
仅EPSL03
外延部负责的设备主要为三大类的九台设备,三台单片炉,四台多片炉,一台CSD,CSD炉有两个腔,通常认为是两台!
上表为外延三种炉子的生产能力。
(见表2.1)
在三种炉子中结构最复杂的要数单片炉了,尽管它的腔体很小,但是它的加热方式,MAINPOWER的供电结构,还有气路结构都要求具备,并且必须协调处理。
气路结构复杂,所需的控制电压较多,因此有专门的气柜和电柜。
而这些多片炉是一个整体,没有分开。
CSD炉子的腔体是最大的,基座很大决定了它的钟罩需很大,以供气体的充分反应。
CSD每炉可做17+1,1片为控制片,而多片的则为9+1,一片同样也是控制片。
单片炉的石墨基座较小,N型外延的基座比光盘再大些,P型外延的比N型再大些而且是正方形的外环。
第3章单片炉的系统原理及结构
为了能够更好的进行设备的PM以及DOWN处理,避免在处理设备问题时犯下不可挽回的错误,文章对单片炉的系统结构做个简单的研究和介绍。
3.1单片炉总的原理及结构
由ASM公司开发的进行半导体硅片工艺制造的机器
单片炉的腔体只有一小部分(即触屏的操作部分)在设备的白区,其余的在设备的灰区。
下图是在设备灰区的几个部分(见图3.1)。
在图3.2中标出了4个设备上的EMO的位置,EMO是设备在遇到紧急情况,例如特气的泄漏,水的大面积泄漏等,设备或者是工艺人员按下将自动切断电,水,气,起到保护净化间人员和设备。
单片炉整体由电源部分,气体部分,工艺部分,设备维护控制台,当然还有一个真空泵,原理上是我们部门负责,但是考虑各个部门的
其他情况,有不少真空泵,将给部分划为设备支持负责。
设备的维护需要关泵,这就要通知设备支持。
工艺部分还可以再分为左右联锁开关,工艺腔体,反应部分。
气体部分主要是通过流量计的设置来控制参与反应的气体量,该行为的实现由流量计(MFC)来实现,单位为SLM(常压下标准升每分钟)流量计的控制由电来实现,这就需要电柜。
而流量计接收到的控制信号由工作人员通过电脑在特定的软件下操作来完成,每台设备度配有特定系统,特定软件的的电脑。
气体流量的控制离不开继电器,继电器的控制电压有的12V有的小些,有的大些。
这都要通过电柜来实现转换。
工艺腔体灯管加热同样也离不开电压,电压要达到240。
腔体内在高温下进行,同时要冷却设备,配备了冷却风扇,此外还有水冷。
此外单片炉的机械传送臂也需要电压,机械臂与反应腔体之间的门阀也需要电压,为了保证这些能在人的要求下按部就班的进行,首先要有传感器,这一部分也要电压,还有报警装置,提醒设备人员设备的状态。
设备维护控制台就是和设备白区一样的触屏,通过将CONTROLLTRANSFERKEYSWITCH切换至GRAYROOMCONTROLL,必须要白区(见图3.3)和灰区(见图3.4)都要切换至该位置才会使用灰区的控制屏幕。
如果设备不用就切换至CLEANROOMCONTROLL。
图3.3单片炉的结构
图3.4灰区控制柜介绍
这里要介绍下LOADLOCKDOORS,单片炉和CSD炉上都有使用。
功能是当两个门都UNSEALED(开)时,设备报警告知工艺人员可以取片了!
在设备灰区是当两个已锁的门中有一扇被打开时,设备会报警紧接着是设备中断,自动进入降温和N2PUURGE。
起到保护设备和人员的安全。
3.2单片炉温度控制系统
图3.5电柜内实景
单片炉每个部分都比较重要,但说到很重要的还是温度控制系统。
设备灰区温度显示部分(见图3.6)。
图3.5为电柜内景,左为变压器等部件,一般不会动它们,右边的左边为保险丝,左边为可控硅,可控硅在半导体行业利用很广。
图3-2-1电柜内实景
可控硅,是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,亦称为晶闸管。
具有体积小、结构相对简单、功能强等特点,是比较常用的半导体器件之一。
该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中,多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。
家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。
图3.6Foxboro数字显示界面
图3.7灯组件信号电路图
由图3.7不难看出,EPSL单片外延炉的温度控制主要组件为:
1、Foxboro温控器
2、TC热电偶
3、热电偶发射器
4、灯组件
5、SCR可控硅
温度控制工作过程如下:
灯组件加热→TC热电偶感知到灯组件的热辐射→以模拟电压信号由TC发射器传递→温度控制器,温度控制器将百分比的功率输出信号经稳定调节后发送→SCR,SCR再将规范电压加至灯组件。
这个过程循环持续到每个所需设定的温度值到达。
图3.8温度校正的辅助设备
如图3.8使用左边的表来完成对TC温度的校准,测试。
右边是对SCR工作电压检查的特定工具。
具体的是将表置于Source档位,输入电压0.3V,2.5V,5.0V时,记录对应的输出的电压并检查是否偏离正常范围。
3.3单片炉的传片系统
单片炉与CSD和多片炉的不同之处在于它的操作是靠机械臂来完成的,自动化程度高些。
这里简单介绍下单片炉的传片系统。
见图3.9和图3.10
图3.9传片系统结构截图
图3.10传片系统结构截图
WAND水平位置需要水平仪来调,而QUARTSFOOT的位置需要特殊的器件来校准。
图3.11上下料的腔体截面图
图3.11为传片仓的截面图,即图9中的LOADLOCK#1(#2)部分。
LOADLOCK#1(#2)下面的升降机传感器截面图(见图3.12)。
Casseette的位置是可以调的,通过调节如图3.12所示的位置来调整其高低,当然之前应该手动检查机械臂是否擦片,确认不擦片才可以调高度。
图3.12Cassette下方的升降机截图
图3.13基座的俯视图和侧视图
机械臂在拿片盒取片时都要注意观察,片子不能擦盒子卡槽的上面和下面,否则片子容易刮伤。
这是个精细活需要细心调节,机械臂的位置,LOADLOCK#1(#2),升降机的TOPPOSITION和BOTTOMPOSITON都要调。
基座的位置,机械臂的位置、卡槽的位置、基座的位置要在一条直线上,否则就会掉片,擦伤片子,这些都是很麻烦的事。
第4章单片炉的PM流程
单片炉和多片炉以及CSD一样有日维护,周维护,年维护,单片炉的日维护很简单只要核对在工艺(DEPOSIT)时,各个表头的诸如水压,气压,温度,流量是否在规定的范围内,将数据抄录到记录表单上,在一小时内及时输入EIP内网PMS系统即可。
重点是不定期维护,其次是月维护和年维护。
4.1单片炉的不定期PM
准备工作:
1、装有DI水(高纯水)的专用水箱放置设备旁边;
2、戴防护面罩;
3、设备充分purge:
80SLMN2purge1小时以上:
4、确认设备coldidle腔体处于常温状态
PM内容是从备件的使用寿命,和工艺要求来决定的。
根据我的工作经验和师傅的指导我总结如下:
1.将设备切换到PCM保护状态,在维护区域放置设备维护维修专用警示牌
2.打开设备反应模块防护门
3.用专用防护垫遮挡住风机,防止腐蚀性颗粒落
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