Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 9 августа, печатный экземпляр отправим 13 августа
Опубликовать статью

Молодой учёный

Анализ состояния автоматизации систем в полупроводниковых производствах

Информационные технологии
18.01.2023
63
Поделиться
Библиографическое описание
Щагин, А. В. Анализ состояния автоматизации систем в полупроводниковых производствах / А. В. Щагин, В. В. Марсавин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2023. — № 3 (450). — С. 19-22. — URL: https://moluch.ru/archive/450/99059/.


В статье авторы пытаются определить состояние автоматизации в области микроэлектроники.

Ключевые слова: автоматизация, микроэлектроника.

Во многих случаях выражение «ручная работа» является синонимом чего-то дорогого и качественного, но в полупроводниковом производстве от этого выражения пытаются избавиться, так как при участии человека в производстве существует ряд проблем.

Например, неточность движений. Каждый оператор кладет пластину в установку по-разному, с разной силой куда-то давит, а производству необходимо выдавать каждый раз один и тот же результат, независимо от оператора.

Также важной проблемой являются ошибки, совершаемые человеком. Каким бы ответственным и сосредоточенным не был оператор, ошибки, в той или иной степени, все равно будут. Например, оператор может перепутать пластины, положить их не той стороной, выполнить не тот рецепт или перепутать маршруты.

Помимо этого, на заре полупроводникового производства стало ясно, что частицы, присутствующие в атмосфере, при попадании на пластину уничтожают приборы. Для устранения данной проблемы было принято решение о переносе производства в чистые помещения с фильтрованным воздухом. Очистить воздух не проблема, но поддерживать его чистым уже не так просто и главная проблема — человек, который является основным источником частиц в чистом помещении.

Из всего вышесказанного становится ясно, что чем меньше степень участия человека в производстве, тем больше «выход годных» с одной пластины.

Первые установки как таковой автоматизации не имели. Оператор сам открывал камеру, клал пластину, откачивал камеру, выставлял потоки газов, настраивал мощность и запускал сам процесс.

Установка сухого травления Leybold F1 [1]

Рис. 1. Установка сухого травления Leybold F1 [1]

У данной установки имеется ряд недостатков:

1) Откачка камеры осуществлялась каждый раз при смене пластины.

2) При открытии камеры выделялись газы, а также попадали новые частицы.

3) Результаты работы установки зависели от аккуратности оператора.

На сегодняшний день, такие машины не актуальны и используются только в учебных целях.

Следующим шагом было внедрение рецептурного управления и шлюза с манипулятором. При таком управлении инженер-технолог пишет рецепт, в котором все параметры указаны, а за соблюдением параметров следит уже сама машина.

Установка глубокого травления кремния Plasma Pro Estrelas 100 [2]

Рис. 2. Установка глубокого травления кремния Plasma Pro Estrelas 100 [2]

Камера, в которой происходит процесс, открывается редко, только для обслуживания и ремонта. Оператор загружает пластину в шлюз, откачивает шлюз до рабочего давления камеры и с помощью манипулятора перемещает пластину в камеру, возвращая манипулятор, закрывает перегородку между шлюзом и камерой. Далее остается выбрать рецепт для обработки и нажать «старт». После окончания процесса оператор вынимает манипулятором пластину и загружает через шлюз следующую. Несмотря на все преимущества, пластину в шлюз все равно кладет оператор — источник ошибок.

Такие установки широко используются и в наше время в университетах и лабораториях при изучении новых приборов.

Для устранения минусов предыдущего поколения загрузку пластин переложили на робота. Оператор ставит в установку кассету с пластинами (25 шт.), робот берет пластину из кассеты, ориентирует по базовому срезу и помещает в шлюз, а из шлюза в камеру пластину перемещает уже другой робот. Преимуществом данной установки является то, что она автоматически обрабатывает пластину за пластиной, то есть оператор может обслуживать несколько установок. Недостатком является стоимость робота, которая составляет 40 %-50 % от стоимости всей установки. При этом время технологического процесса существенно превышает время загрузки пластины, то есть робот в основном простаивает.

Установка сухого травления диэлектриков Rainbow [3]

Рис.3 Установка сухого травления диэлектриков Rainbow [3]

Подобные установки начали широко применяться в промышленности в 80-х и 90-х и продолжают использоваться сегодня.

Чтобы устранить недостаток дороговизны робота, было предложено использовать кластерную систему, в которой один робот обслуживает сразу несколько камер. Получается один транспортный модуль и 3–6 модулей, в которых происходит обработка пластины.

Кластерная установка напыления Endura фирмы Applied Materials [4]

Рис.4 Кластерная установка напыления Endura фирмы Applied Materials [4]

Несмотря на устранения большинства недостатков, в данной системе оператор все еще может совершить ошибку, например, взяв не ту кассету с пластинами или выбрав не тот рецепт на установке.

В заключении можно заявить, что кластерный тип установок является самым современным типом установок для автоматизации полупроводниковой промышленности.

Литература:

1. Delft University of Technology: [Электронный ресурс], URL: https://www.tudelft.nl/tnw/over-faculteit/afdelingen/quantum-nanoscience/kavli-nanolab-delft/equipment/deposition/leybold-l560 (Дата обращения: 03.01.2023).

2. Oxford Instruments Plasma Technology: [Электронный ресурс], URL: https://plasma.oxinst.com/products/dsie/plasmapro-100-estrelas-dsie (Дата обращения: 08.01.2023).

3. Lam Research: [Электронный ресурс], URL: https://www.semigroup.com/pdf_form/lam-research-rainbow-4520-etch (Дата обращения: 11.01.2023).

4. Applied Materials: [Электронный ресурс], URL: https://www.appliedmaterials.com/us/en/product-library/endura-alps-pvd-alps-co-ni.html (Дата обращения: 13.01.2023).

Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
автоматизация
микроэлектроника
Молодой учёный №3 (450) январь 2023 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 19-22):
Часть 1 (стр. 1-65)
Расположение в файле:
стр. 1стр. 19-22стр. 65

Молодой учёный