设备标准

 

由于芯片制造商需要有许多家供应商提供原材料和设备,加上苛刻的芯片制造技术要求,对于标准化的要求就显而易见了。在许多行业,不同的制造商倾向于建立他们自己的“标准”来作为行业标准,并成为维持其竞争力的一种方式。幸运的是,半导体工业已经不成文地建立了许多标准,如标准化的晶圆片匣。

芯片

1973年,半导体设备及原材料国际(SEMI)建立了一套标准程序。供应商和用户走到一起并通过共同协商来建立标准。

 

对于自动化水平,SEMI发布了设备界面的通信协议。

 

芯片厂的地面布局

 

芯片于一传统上将设备排成行的布局已经让位给专用隔间或道式系统。这种系统将工艺分组安排在不同的房间内,将人员流动造成的污染,以及来自于其他工艺区域的交叉污染降到最低。自动化的需要迫使人们重新设计最有效率的方法来传送材料,同时还能保持清洁。

 

机械手和高架的轨已经成为移动材料的选择。随着晶圆批料的质量增加(品圆直径增加),对机械手的使用越来越多,尤其是SMIF类型的传送模式对于真空设备,机械手的设计和性能都遇到了挑战,特别是当工艺要使用腐蚀性气体时。

 

一种设备布局的选择是工艺岛。用于某一特定工艺部分的不同设备被安排到同一个加载/卸载机械手周围(参见下图)。这些设备可以是独立的或集簇的。

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批量和单晶圆工艺

 

在工艺发展的前20年,发展动力来自于不断增大的晶圆批量。简单地对规模和每次工艺生产的产品要求都没有成为更大的动力。然而,更大直径的晶圆以及VLSI/UISI水平的到来改变了这种前景。更大的晶圆要求更大的工艺反应室,进而增加了对均匀度的限制。许多工艺,尤其是淀积步骤,更容易在小一些的反应室(单晶圆)中控制。快周转期芯片厂(ASIC和小批量器件)可以利用单晶圆工艺的灵活性来获得某种优势。

 

与批量加工相比,这种对工艺控制的偏向使生产能力受到一定损失。更大直径的品圆从某种意义上可以有所弥补(300mm直椏晶圆的面积几乎相当于150mm晶圆面积的四倍)。设备的设计允许真空泵对于整批工作,而晶圆加工则逐个进行。其他的改善措施提高了单个晶圆的生产能力。

 

也有不利的方面,单晶圆工艺要求更高水平的可重复性。设想以下对同样大小的晶圆,单品圆工艺设备需要运行25次,而批量工艺对于一批25片晶圆则只需运行一次。单晶圆设备也更加昂贵。每一台设备所需的部件与批量工艺设备基本相同。

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