半导体设备

2024-09-12

半导体设备（共9篇）

半导体设备篇1

摘要：自从我国实施改革开放以及对外开放后,我国社会各行业在发展中均取得显著成绩,尤其是经济和文化也得到了一定的发展。本文在经济文化不断发展的新时代下,对半导体的制程设备及其加工工艺进行分析和研究,其主要目的在于了解当前半导体的发展现状,明确其未来的发展方向,为促进其在信息化社会中的发展奠定坚实的基础。本篇文章主要对半导体的相关内容进行阐述,使人们能够对半导体有基本的认识和了解,同时对半导体设备及其加工工艺进行分析和研究。

关键词：半导体,加工工艺,制程设备

在科学技术不断更新和发展的信息化时代下,半导体逐渐以新产品的形式出现在人们的视野中,并受到社会各界的广泛关注。近年来,随着社会各行业的普遍兴起,半导体的应用日益广泛,其在不同行业中的应用,均在不同程度上为其的发展提供了有力的保障。本文对半导体加工工艺和其制程设备展开研究,具有一定的实践性意义。主要体现为,本文在明确半导体相关内容的基础上,主要以半导体的制程设备为基础,从不同方面探讨其具体的加工工艺,能够通过对其加工工艺的深入性分析,为日后提升半导体在各行业中的应用水平提供宝贵的建议,因此具有实践性意义。

一、半导体的相关内容阐述

半导体主要是指一种材料,是在恒温下具有导电性能,并且在导体和绝缘体之间存在的材料。就当前信息化网络时代下,半导体在社会各行业中均有广泛应用,尤其在家用电器中也以极为重要的组成部分存在,诸如收音机和电视机中均有较为广泛的应用。通常情况下,半导体的导电性质具有能够控制的性质,其能够导电的范围包括了绝缘体和导体之间的各种材料,无论从经济学的角度出发还是从科学技术的角度出发,半导体的发展对于我国社会经济的发展都具有十分重要的影响[1]。目前,人们生活中常用的电子产品,包括手机、录音机等,都在不同程度上与半导体有一定的联系,影响着人们的工作和生活。

二、半导体设备及其加工工艺分析

(一)探针台及其工艺分析

探针台是测试领域中十分重要的组成部分,主要应用于半导体和光电等行业中的测试,在当前科学技术日益更新的时代下,提高探针台的应用水平是十分重要的。探针台在应用过程中,主要适用于流程相对复杂以及器件相对高速的精密电气测量,主要是为了能够使其在测量过程中,保证测量的质量,并缩减其工艺的制造成本。探针台的加工工艺特点主要体现在以下几方面,首先,探针台的测试时间相对较长,测试工序和流程相对复杂,一般情况下,测试的环境需要明确其具体的测量温度,测试晶片的直径不仅要大,而且还要薄。其次,在测试过程中,该仪器的多种测试头应采用相对应的形式,自动装置应连接与小型连接操作器中。再次,要采用高精度定位的方式,将探针台测量的方向和直线尺度进行定位。最后,通过联网的形式,以探针台的具体操作为依据,实现多个探头的多方向外部接口,并且其接口部位应该以公开的形式出现。

(二)划片机及其工艺分析

划片机是半导体行业中的重要应用机器之一,划片机包括砂轮划片机和激光划片机,砂轮划片机主要是指能够综合水气电和传感器等技术的精密型数控设备,主要是为了对诸多材料进行划切和加工的工具,材料包括为二极管、氧化铁以及玻璃等。激光划片机则主要是利用高能光束的形式,对工件的表面实施照射,以此对其实现融化并且划片的目的[2]。划片机的加工工艺特点体现为,其一,划片机的切割具有高精度性,其在对材料进行切划过程中,采用的是具有高精度性质的空气轴承等,通过与材料之间的多次摩擦,实现密闭性的划切,划切的精准度相对较高。其二,划片机具有生产性,此种生产性主要是指在机器高速稳定运行下,其对材料的划切具有占地面积小的优势,并且能够极大程度上降低能源的消耗度。其三,划片机具有极高的可靠性,机器的构成是在高科技技术和配件的支持下完成的,出现故障的时间和几率相对较小,机器内部的零部件复合程度也在一定程度上缩减了零部件的数量。其四,划片机具有较强的操作性,通过专业的技术人员,能够实现对机器中各软件的系统配备。

(三)研磨倒角机及其工艺分析

研磨倒角机是当前时代下比较专业化的一种精密型机床,其主要应用于模具的制造、五金机械的生产和研磨等,半导体在其中的应用能够有效克服现有机械和电动加工制造过程中,产生的诸多缺点,并且使其在生产制造中具有一定的快捷性和准确性。一般情况下,切片机在完成对晶片的划切后,为了防止其在高速机器运转下的破碎,会采用倒角机对其实施研磨。研磨倒角机的加工工艺特点体现为,晶片的加工精准度要保持在一定高度,操作不仅要方便,同时也要相对快捷,研磨倒角机在使用过程中的占地面积也要相对较小,使用起来能够具有较好的性能和效果[3]。研磨倒角机加工的晶片所采用的是高速主轴,精度较高,尤其晶片的尺度能够随工件输送的装置变化而变化,具有自动调整的功能。

三、结语

在世界经济逐渐呈现一体化的发展趋势,以及社会市场环境变化的影响下,半导体加工工艺的发展要求日益提高,并且受到社会各界的广泛关注。在半导体行业竞争日益激烈的信息化社会中,用户对半导体的要求不断提高,包括加强对半导体制程设备技术水平的关注,以及具体加工工艺的手法等。本文在研究过程中,主要从探针台及其工艺分析、划片机及其工艺分析、研磨倒角机及其工艺分析等方面,展开对半导体设备及其加工工艺的深入性分析。期望通过本文关于半导体设备和半导体加工工艺的研究,能够更为深入的了解半导体的构成及其发展工艺,为日后促进半导体的全面发展及其应用,奠定坚实的基础。

参考文献

[1]李悦.半导体及集成电路工艺加工设备的运行管理与技术维护[J].现代仪器,2012,05(01):55-59.

[2]付虎,伍乃骐,乔岩.半导体制造中具有重入加工工艺的双臂组合设备的调度研究[J].机电工程技术,2013,02(09):32-37.

[3]杨荣,陈丽红,冯黎.半导体制造设备的进步支撑半导体产业的持续发展[J].集成电路应用,2015,08(04):28-31.

半导体设备篇2

半导体业衰退重创设备业

在全球金融危机影响下,半导体业正进入前所未遇的严重衰退时期,半导体固定资产投资在下降27.3%基础上,将再下降34.1%.综合分析各大分析机构的预测数据.20全球半导体业年销售额的下降幅度将在15%到20%之间.

作者：莫大康作者单位：应用材料(中国)公司刊名：电子产品世界 ISTIC英文刊名：ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD年，卷(期)：16(6)分类号：关键词：

半导体设备篇3

国际半导体设备材料產业协会(SEMI)6月初预计,2010年台湾LED建厂和设备投资将以6亿美元居全球之首;晶片资本支出将达77亿美元,保持全球最大半导体设备投资市场地位。

据悉,2009年设於台湾的LED厂有35座,占全球LED厂总数的40%。今明两年台湾将至少分别有5家、6家新工厂投產,带动相关材料和设备採购。

据SEMI產业研究部分析,2010年台湾半导体设备市场成长迅猛,主要源自台积电、联电、华亚科等大厂的强劲资本支出。

大陆节能汽车补贴总额或超20亿元人民币

大陆乘联会秘书长饶达6月7日表示,2010年大陆对节能汽车的补贴总额将超过20亿元。而未来几年,大陆财政对推广节能车的补贴可能花费数百亿元。

按目前公佈的节能汽车标準看,约有8%的在售乘用车可以享受补贴。而2010年大陆乘用车销售总量可望达到1200万辆,在不享受补贴的情况下,节能汽车的份额按8%的比例计算,也可达到96万辆。在享受补贴后,节能车的市场将远远高於8%。乘联会预计,从2010年6月份到年底,节能汽车的销量至少能达到 70万辆,国家為此支付的补贴总额将达到21亿元。

节能汽车补贴政策将使大陆汽车企业在最短的时间内动用技术储备,使自己的车型达到「节能」标準,这将使在售的很多老款小排量车提前退市,新推出小排量车节能达成率将成倍提高。

美拟对从大陆进口石油钻杆徵反补贴关税

美国商务部6月8日初步裁定对从大陆进口的石油钻杆徵收15.72%的反补贴关税,这是美国近期针对大陆钢铁產品的又一起贸易救济案。

美国商务部的文件显示,2009年美国从大陆进口的石油钻杆总价值1.192亿美元,低於2008年的1.938亿美元。

按照美方程序,除商务部以外,贸易救济案还需由另一家贸易管理机构国际贸易委员会作出裁决。国际贸易委员会已於2010年2月份作出初裁。根据目前日程,商务部和国际贸易委员会将分别於2010年8月份和10月份对该案进行终裁。如果双方都作出肯定性裁决,美国商务部将要求海关对相关產品徵收反补贴关税。

松山虹桥对飞带动台商豪宅热

房屋仲介6月上旬表示,由於台北松山机场与上海虹桥机场开始直航,近期台北市豪宅產品买方中,台商资金背景占交易比重由1月的9.5%,到5月的27.4%,占豪宅交易比重逼近3成,创歷年来新高。

永庆房仲集团表示,受「两岸双城一日生活圈」利多加持带动,台商回台购屋意愿明显提升,使得2010年北市豪宅的台商色彩越来越浓。

永庆房仲集团研展室协理黄增福分析,上海閔行区一向是台沪经贸往来的活跃区,根据大陆閔行区官方最新公佈的资料显示,当地台商包括长期居留共8047人、短期居留约7.4万人,可见有两岸商务往返需求的台商不在少数,如今松山—虹桥机场开放直航,对习惯台湾居住环境的台商而言,大大提升在台购屋意愿。

世界盃热蓝光光碟厂乐

抢搭4年一度世界盃足球赛热潮,除了运动商品与啤酒热销外,高科技电子商也积极抢搭顺风车,其中蓝光光碟也是受益產业之一,从光碟双雄5月营收可以看出端倪。台湾光碟双雄中蓝光营收比重较高的錸德5月达到15.37亿,创下2010年来新高点,月成长10.8%,年成长27%。中环5月营收15.63亿,月成长為3%,同步升温。

根据日本记录媒体协会 (JRIA)公佈的记录型蓝光光碟需求,2010年约有一亿片的需求,其中8100萬片於日本市场,因此蓝光光碟8成以上的市场需求在日本,4年一度的世足刺激、日本媒体的推动以及价格的普及,日本蓝光录放影机普及率大幅成长,这也直接嘉惠於台湾的光碟双雄。

WirelessHD在台北展出新无线显示设计

华硕、海华科技(Azurewave)等多家PC公司、PC配件製造商和ODM在6月举行的2010台北国际电脑展上展示WirelessHD技术。

WirelessHD技术已成為全球主要消费电子產品和PC製造商的主要选择,用於提供真正无压缩、不失真的高清晰内容。

WirelessHD联盟主席马歇尔(John Marshall)表示:「联盟很高兴在国际电脑展看到大量增加的WirelessHD產品。起初,我们看到电视和消费电子產品配件因為消费者要求高品质的娱乐体验而採用WirelessHD技术。随着PC发展成為游戏和娱乐的融合平台,WirelessHD挺进可携式和桌上型PC凸显消费者对无线显示体验的渴望。消费者不满足于只能提供较低品质、较高延迟视觉体验的其它解决方案,彰显WirelessHD的美好前景。」

两岸通讯產业合作交流会议涉四合作热点

2010年两岸通讯產业合作及交流会议6月9日在北京开幕,海峡两岸通讯產业合作前景备受关注。台湾电信產业发展协会理事长吕学锦称,大陆在全球电信技术标準方面的主导地位不断提升,在叁网融合等重点领域,两岸合作前景大好。台湾华聚產业共同标準推动基金会副董事长许胜雄更预计,6月份大陆3G用户可望超过3000万,市场潜力巨大。

2009年两岸在台湾合作建立的TD-SCDMA实验网备受关注,许胜雄表示,希望通过合作,继续推动TD-SCDMA在台湾的开放实验场获得快速提升,这个实验平台亦可提供给大陆相关通信產业研究者使用。

双重压力下大陆台企经营出现分化

6月初媒体公佈了国台办针对台商转型进行调查研究的结果。国台办调研发现,代工型台商正面临双重压力,一是来自本身须转型升级的压力;另一层压力则是大陆区域快速转型,為台商带来的困境。当前不少经济学者呼吁台商向大陆中西部乃至东南亚投资以分散风险,寻求更低廉劳力。国台办调研发现,台商并未出现从沿海向中西部集团式的迁移,此外,一些向东南亚转移的台商也是雷声大雨点小,包括正在越南投资的富士康的资本金也没完全到位。当地找不到足够熟练工人和配套的基础设施,以及完善的產业链,都制约了他们的转型步伐。

北京清华大学台湾研究所台资企业研究中心近期调研则显示,台商转型存在分化现象。以电子IT產业為主的台商压力相对较少,而且在大陆的研发投入比例节节增加。

绿色通讯兴起电子业最积极

云端运算与绿色通讯概念兴起,台湾 IBM工商事业群总经理刘镜清表示,企业导入绿色通讯的趋势刚开始,以电子业最多;云端运算方面,银行业建置私有云的脚步趋向积极。

刘镜清表示,在导入绿色通讯方面,台湾企业才正起步,以电子业导入绿能研发、绿色机房的脚步最為积极,台达电即是最好的例子,传统產业则相对较少。在云端运算方面,需要高规格资讯安全防护的银行业,都朝建置私有云发展,预期未来业者对云端运算的想法将更开放。

刘镜清表示,景气復苏之际,中小企业面对外部环境的变化,需要落实「3 化」,包括透过协同与整合,做好全球化;培养人才,做好变革管理,强化高适应化;透过海量资料分析,时时改革流程与创新,做好效率化。

大陆五钢企躋身全球前十

英国《金属导报》6月上旬评出全球钢铁公司粗钢產量排名,前十名中大陆企业独占五席,排名最高的是河北钢铁列全球第二,2009年其排名是第六位。据悉,这一排名依据的是各个钢企2009年的粗钢產量。由於2009年全球遭遇经济危机的衝击,全球除了大陆外,主要钢企產量均告下跌。

安赛乐米塔尔保持全球第一的位置,儘管其粗钢產量下跌约29%,但產量仍有7320万吨;这一產量远高於排名第二的河北钢铁,儘管河北钢铁產量还增长了21%,但產量為4024万吨。

河北钢铁是从前一年度第六的排名跃升到第二的位置,排位第叁的仍是宝钢,武汉钢铁排名从第七跃升到第四,沙钢从第九跃升到第七,同时,山东钢铁首次入榜排位第八。

半导体材料切割设备概况篇4

硅圆片的加工的工艺流程:

晶棒成长——晶棒裁切与检测——外径滚圆——切片——圆角 (倒角) ——表面研磨——蚀刻——去疵——抛光——清洗——检验——包装

硅圆片的加工工艺流程中的切片大多应用内圆切割技术, 该技术于20世纪70年代末发展成熟。随着硅圆片直径的增大, 内圆切割工艺中所需内圆刀片尺寸增大, 刀片张紧力也相应增大。同时刀片刃口的加厚增加了切割的损耗, 高速切割使硅片表面的损伤层及刀具损耗增大, 这些缺点使内圆切割技术在大片径化方向中提高效率, 降低生产成本受到制约。基于这种情况, 国际上又出现了一种新的切割工艺——多线切割 (简称线切割) 。

一、内圆切割技术与线切割技术分析

200mm (8吋) 以上规格硅单晶圆片加工可采用内圆切割技术或线切割技术两种切割方式。在硅圆片规模化生产中, 线切割技术作为主流加工方式, 逐步取代了传统的内圆切割技术方式。随着硅圆片直径的增大, 内圆切割技术固有的缺点使硅片表面的损伤层加大 (约为30~40微米) 。线切割技术优点是效率高 (大约为内圆切割技术的6~8倍, 在8小时左右切割过程中一次可切出2000圆片左右) 。切口小, 硅棒切口损耗小 (约为内圆切割技术的60%, 这相当于内圆切片机切割6片圆片的长度多线切割可切出7片圆片) , 切割的硅片表面损伤层较浅 (约为10~15微米) , 硅圆片质量受人为因素影响较小。

但线切割技术同内圆切割技术相比也有其明显的弱点, 一是片厚平均误差较大 (约为内圆切割技术的2倍) 。二是切割过程中智能检测控制不易实现。三是切割过程中对成功率的要求很高, 风险大, 一旦断丝而不可挽救时, 直接浪费一根单晶棒。四是不能实现单片质量控制, 一次切割完成后才能检测圆片的切割质量, 并且圆片之间切割质量也不相同。在这些方面, 内圆切割技术却显示出其自身的优越性来。具体表现为:一是切片精度高;二是切片成本低, 同规格的切片机价格为线切割机价格的1/3~1/4, 线切割机还需配置专用粘料机;三是每片都可进行调整;四是小批量多规格加工时灵活的加工可调性;五是自动、单片方式切换操作方便;六是低成本的辅料 (线切割机磨料及磨料液要定时更换) ;七是不同片厚所需的调整时间较少;八是不同棒径所需较的调整时间较少;九是修刀、装刀方便。

二、内圆切割技术与线切割技术在实际应用中互为补充而存在

在新建硅圆片加工生产线时, 规模在年产达50吨以上的硅单晶加工生产线, 并且圆片品种主要针对较大数量集成电路用硅圆片时, 切割设备选型可定位在线切割机上。同时大规模、单一硅圆片品种 (主要指圆片的厚度规格品种) 的太阳能级圆片加工, 切割设备选型也可定位在线切割机上。厚度规格品种的多少, 直接关系到线切割机排线导轮的多少。该排线导轮目前国内无法配套, 国外供应商配套, 价格较高。频繁更换排线导轮增加了辅助时间, 还会增加线丝的浪费。二是生产规模小的生产单位或多品种硅圆片生产并具有大规模的生产单位, 在设备选型上, 应首先考虑选用内圆切片机。

三、国内外内圆切片机设备技术概况

在国内引进的内圆切片机中主要有瑞士的M&B和日本东京精密株式会社 (TOKYO) 两公司的内圆切片机, 这几年随着国外硅片生产公司的设备更新, 国内引进了二手的日本TOKYO公司生产的200mm (8吋) 的切片机, 但数量不是很多。M&B公司以卧式机型为主, TOKYO公司以立式机型为主。在切片机主轴支撑方式上, M&B公司以空气轴承为发展方向, TOKYO公司以滚动轴承和空气轴承两种形式发展。M&B公司的产品中150mm主流机型有TS23、TS202 (TS23为增强型) 两种。200mm的主流机型有TS205、TS206两种。TS205机型主要用于200mm晶棒齐端头、切样片和切断, TS206机型则是集中了内圆切片机现有所有技术的机型。TOKYO公司的TSK系列内圆切片机中, 150mm~200mm规格机型有S-LM227D, S-LM-434E, S-LM-534B机型, 其产品档次和技术含量随型号的增大而增加。

在国内内圆切片机研制中仅有信息产业部某单位。其内圆切片机机型在国内硅片切割行业应用的范围涵盖了从φ50mm到φ200mm硅片的切片加工, QP-613机型应用范围为φ125mm到φ150mm圆片切割加工, QP-816机型应用于φ200mm圆片切割加工, 这些机型技术层次为国外九十年代初期的水平。

国内某单位研制的某型号多线切割机, 切割线直径0.18mm, 片厚0.2mm, 工件尺寸150×150×400 (×2) , 单次切片最多200片。

在以上诸多机型中以TS205, S-LM-534B两种机型集中了当今内圆切片机制造的最高技术。

但是需要指出的是, 这些主要技术停滞了近10年, 其技术特点主要体现在以下几个方面:

1、精密主轴制造技术:不论是采用空气静压轴承支撑的主轴技术还是以精密滚动轴承支撑的主轴技术, 都是保证切片机主轴高精度、高寿命及保证切片质量的关键技术。

2、精密伺服定位技术:这是保证切片机切片厚度均匀、误差小, 减少磨片时间的关键技术。

3、机械手技术:保证切片后可靠的取片, 减少切片以外损坏的技术。

4、自动检测技术:是刀片导向系统及自动修刀系统应用于硅圆片质量控制的前提条件。

5、CNC控制技术:对机器进行控制及保证自动检测技术应用的软硬件技术。

6、直流伺服技术:保证切片质量, 提供可靠的驱动动力技术。

7、精密滚动导轨:保证切片时片子的平行度、翘曲度、粗糙度的机械导向技术。

8、端磨技术:提高片子表面弯曲度、翘曲度和表面粗糙度的技术。

四、国外线切割机设备技术概况

国外线切割设备生产厂家主要有日本TAKATORI公司, 不二越机械工业株式会社, NTC公司以及瑞士的M&B公司, HCT公司, 从产品技术角度划分, 瑞士的两家公司生产的线切割机水平较高。尤其是HCT公司, 该公司自1984年成立以来, 专攻线切割机技术, 如今已成为业界的技术带头人。

TAKATORI公司产品主要有MWS-48SD、MWS-610、MWS-610SD三种, 可用于100mm~200mm之间半导体材料的切割。该公司其他一些线切割设备主要用于截面尺寸较小的磁性材料、光电材料的切割。以上三种线切割机产品都属于三轴 (导轮) 驱动形式, MWS-610SD采用材料向下运动的切割方式。这两种线切割机线丝存线长度不超过150KM。不二越机械工业株式会社线切割机主要有FSW-150型。三轴 (导轮) 驱动形式, 可切割150×150方形材料 (主要针对太阳能光电硅材料切割) 存线长度不超过150KM。NTC公司 (日平外山公司) 主要提供300mm晶圆片线切割机MNM444B和MWM454B两种。三轴 (导轮) 驱动形式, 存线长度达400KM。瑞士M&B公司在原DS260线切割机基础上研制出DS261、DS262、BS800三种机型。其中DS262机型是专为太阳能级硅片切割设计的, 该机型一次可切四根单晶棒料。其最大生产效率为一次自动切割过程中能切出圆片4400片。BS800机型是带锯切割方形材料的设备。

M&B公司线切割机主要用于200mm硅圆片和太阳能级硅片的切割加工, 四轴 (导轮) 驱动形式, 大大增强了工作台的承料面积。HCT公司生产的线切割机主要有E400SD、E500SD、E500ED-8、E400E-12四种, 其中E400SD、E500SD两种机型主要用于太阳能级硅片切割加工, 最大加工到150mm。E500ED-8、E400E-12适用于半导体圆片加工生产, E500ED-8为200mm设备, E400E-12为300mm设备。HCT公司与M&B线切割机设备主要以四轴 (导轮) 驱动形式设计, 这样可以增大工作台的面积, 增大切割能力。

线切割机所采用的技术可以概括为以下几个方向:

1、高精度的三轴或四轴排线导轮驱动装置技术。

2、线丝张紧力自动控制系统技术。线丝张紧力保持一定张力, 是保证切割表面质量的主要因素。

3、切割进给伺服系统。配合线丝张紧力自动控制系统的作用, 保证在不断丝的条件下实现切割的高效性。

4、排线导轮的制造、翻新及耐用度技术。

5、磨料的混合供给及分离技术。旨在提高磨料的适用寿命, 降低生产成本。

6、自动排线功能, 以节约人工手动布线的时间, 减小布线错误, 降低劳动强度, 提高切割效率。

7、高质量的磨料、切割线的使用也是该类线切割设备的关键技术。

五、结语

本文讲述了内圆切割技术和线切割技术的发展历程, 详细介绍了内圆切割和线切割两种切割技术的差异, 及它们的各自适用范围, 希望能够对于硅片的切割加工设备尤其是多线切割设备的设计制造提供一些帮助。

参考文献

[1]康子丰:《大直径硅片加工技术》, 《电子工业专用设备》, 1997年。[1]康子丰:《大直径硅片加工技术》, 《电子工业专用设备》, 1997年。

[2]孙恒等:《机械原理》, 高等教育出版社, 1995年。[2]孙恒等:《机械原理》, 高等教育出版社, 1995年。

半导体设备篇5

世界半导体产业继续向前，同时性能提高和价格下降的压力则日趋紧迫，这就要求在制造设备上大下功夫, 不断革新。而制造设备市场又随着半导体市场的起伏而上下不能稳定。据有关调研公司预测，世界半导体制造设备市场在2007年温和增长4.9%之后，今年铁定放缓，将大幅下降10%以上。IC Insights公司预测将缩水20%，iSuppli公司认为将下探10%，Gartner公司预期将滑落13%。原因之一是由于去年DRAM厂商在见到产品供给过剩后依旧大规划投资，导致投资过剩，今年势必进行调整。此外，NAND闪存投资减速，代工厂对增加投资的结果也有失落感。二是今年经济，特别是在次贷影响下的美国经济不振，景气后退，人们悬念重重，在整体上也会控制投资。著名美国市场调研公司Gartner公司，对世界半导体制造设备投资最近发表了2007～12年的展望，其间的年均增长率为1.2%，还是在增长的，但每年有所起伏，今年将下降13.2%。

单位:亿美元, %

世界半导体生产设备投资大幅增长篇6

近期半导体业的迅猛增长, 推动了半导体生产设备市场的快速复苏, 存储器、代工业的发展以及进一步走向微细化先进技术的要求, 则是主要的拉动力量。在各项生产设备中晶圆生产线 (wafer fab) 设备最为重要, 增长也最快, 2010年将窜升76.7%, 达229亿美元, 独占半导体生产设备的78%, 整个半导体业投资的近57%。组装设备增长75.5%, 达41.8亿美元, 自动测试设备增长72%, 达22.7亿美元。其他有关投资增长19.4%, 达110.6亿美元, 整个半导体业投资共增长55.9%, 达到404.3亿美元 (表l) 。

又据FBR市场调研公司发表的报告, 世界半导体业的总投资额2009～2011年分别为257亿美元、406亿美元和495亿美元, 和Gartner公司所报基本相同。该公司又称, 这3年世界最大25家半导体公司的投资, 占到整个半导体业投资的近90%。2009～2011年世界投资最多的l0家半导体公司如表2所示。

资料来源:Gartner, 2010年2月

半导体设备篇7

半导体刻蚀工艺一般要求的压力范围为5~1 000 mT orr(即0.67~133 Pa),属于高真空的气体状态区域,而不同的工艺制程,压力要求范围也有所不同。在半导体刻蚀设备中,真空系统是用来保证其反应腔体获得工艺制程所需真空压力的抽气系统,它是能否满足半导体制造工艺制程所需要的特定压力条件的决定性因素,该系统必须能提供稳定且根据工艺要求可调节的压力值。针对此,本文对如何在半导体刻蚀设备中设计并取得良好性能的真空系统进行了一些探究。

1半导体刻蚀设备中的真空系统

1.1真空系统的组成

真空泵、阀门、压力计、管道等是组成真空系统的最基本且必备的条件。半导体刻蚀设备中的真空系统相对一般的真空系统来说有所区别,比如慢抽过程及冷阱的应用等。

1.2真空系统的计算

真空系统的手工计算非常繁杂,在实际的真空系统设计时一般不使用这种方法,而是给真空泵及阀门等供应商提供所需的工艺条件及相应参数,由供应商帮忙使用相应的软件来计算,由此选择最适合所需工况的真空泵、阀门,并根据计算结果来确定所要求的真空系统或是进行改进完善设计。

1.2.1真空泵及真空系统计算

为满足不同的工艺要求,考虑到工作效率和设备工作寿命等因素,针对不同的真空压力区段时需要选择不同的真空系统配置组合。半导体刻蚀设备中的真空系统根据刻蚀制程的工艺压力等要求,也会选用不同的真空泵及真空系统组合,有些设备只需单个真空泵(干泵)就可满足工艺要求,有时需要用到两级真空泵,如分子泵与干泵(前级泵)的组合,此处计算中以单泵为例。

1.2.1.1需要提供的计算参数

真空泵及真空系统计算时需向供应商提供的技术参数有:

(1)真空腔体的体积及其内表面积。

(2)阀门的流导。

(3)所要求达到的真空度工艺情况,即工艺过程中是否有反应气体注入,气体的种类、抽气量及反应等等。例如:3 slm(气体流量及种类)@0.5 Torr。

(4)所选的真空泵的抽速。

(5)真空系统的整体管路设计简图(图1),包括真空泵、阀门、管道的长度及开口具体尺寸,接头尺寸及数量(含直接头或角度接头)等等。

1.2.1.2需要得到的计算结果

(1)真空泵/真空系统性能曲线1(压力—时间曲线)如图2所示。

(2)真空泵/真空系统性能曲线2(抽速—压力曲线)如图3所示。

我们可以根据以上计算结果来确定所选择的真空泵及设计的真空系统是否满足所需刻蚀工艺要求,并对两者进行优化调整,最终得到最适合所需工况的真空泵及真空系统。由曲线图2可以确定三种真空系统在所选真空泵的基础上抽气到指定压力时需要的时间;由曲线图3可以看出,▲为所要求达到的真空度工艺情况,选项Option 1不能满足工艺要求;选项Option 2从计算上刚好达到要求,但考虑到计算与实际情况的偏差,不建议选用该选项;选项Option 3完全可以满足所需工艺要求,因此可以选用选项Option 3为最终设计。

1.2.2阀门性能计算

阀门性能计算是为了确认所选用的阀门能否把真空腔体的压力控制在所需工作压力范围内,阀门性能计算时需向供应商提供的技术参数有:

(1)刻蚀工艺中的最小气流量;

(2)刻蚀工艺中的最大气体压力;

(3)刻蚀工艺中的最轻气体质量。

图4中,点●处是计算时选用的最极端也就是最坏的情况,它的定义为:刻蚀工艺中最小气体流量1 slm、最大气体压力8 Torr和最轻气体质量28 g(N2),也就是阀门要求所能控制的工艺情况。由图可以看出,在点●以下各口径的阀门都可以达到所需的工艺压力及流量要求,即DN10、DN25、DN40、DN50和DN63是可以把真空腔体的压力控制在所需工作压力范围内的,考虑到真空系统的性能选用DN63口径的阀门。通常情况下,当Pumping抽速足够时,Pumping cure对阀的性能计算影响不大;当腔体容积较小时,容积对阀的性能计算也影响不大。

2慢抽功能在半导体刻蚀设备真空系统中的应用

半导体刻蚀设备中的真空系统在抽气初始阶段一般会先启用慢抽(Slow pumping)这一步骤,慢抽的目的是不让真空腔体内的微小颗粒因猛地快抽而飞扬,并起到保护真空内零件不被较大气流冲击而损坏的作用。另外,当真空系统用到有些开启压力低于一个大气压(粗真空)的主真空泵[如分子泵(约13.3 Pa/100 mT orr)、罗茨泵及扩散泵]时,也需要用到慢抽(旁通道方式)功能,它是利用前级泵(如干泵,可以在一个大气压下工作)通过旁通道把真空系统的压力抽到主泵(分子泵)开启压力来实现的,如图5所示(不含真空开关、压力计、检漏管路等)。

半导体刻蚀设备中真空系统实现慢抽功能的方法有多种,本文以如下三种为例:

2.1通过不全关阀(如蝶阀或钟摆阀)来实现

此方法是利用蝶阀(阀片旋转,不可关闭)或钟摆阀(阀片移动,可关闭,图6)等阀门的阀片开度来实现慢抽功能,先通过较小的阀片开度慢抽到一定压力后再加大阀片开度正常抽气,之后调节蝶阀或钟摆阀的开度使得真空腔体的压力控制在刻蚀工艺所要求的压力范围内。

2.2通过旁通道来实现

如图7所示,此方法是通过在真空系统的管路上增加一路旁通道来实现慢抽功能。初始抽气时,DN63角阀处于关闭状态,先使用旁通道由气动阀控制慢抽过程,通常10 s左右约10 Torr时打开DN63角阀并把蝶阀开度开到最大快速正常抽气,之后调节蝶阀开度使得真空腔体的压力控制在刻蚀工艺所要求的压力范围内。

2.3通过两阶段阀来实现

此方法是利用两阶段(慢抽/快抽)阀来实现慢抽功能,初始抽气时,主通道为关闭状态,先由旁通道控制慢抽过程,气体走向如图8旁通道(慢抽)部分所示,通常慢抽10 s左右约10 Torr时打开主通道进行快速正常抽气,气体走向如图8主通道(快抽)部分所示。

3防止聚合物吸附真空腔体及真空系统的方法

为了防止半导体工艺制程过程中生成的聚合物吸附在真空腔体或是真空系统的管路及阀门组件上,从而污染真空腔体或造成真空系统阻塞,我们常用的方法有以下两种:

3.1加热

半导体刻蚀设备中,通过加热器对真空腔体及真空系统组件进行加热,目的是使半导体工艺制程过程中生成的聚合物气化后,能够从真空系统被快速抽走,有效地保证真空腔体或是真空系统的清洁。但加热的方式有时会影响到真空泵的性能,如抽速下降等。

3.2冷阱设计

一般来说,冷阱设计用于阻止真空环境下油蒸汽从获得设备(真空泵)返进应用设备,造成应用空间污染,能获得较高的真空度。而在半导体刻蚀设备中是在真空系统上通过增加冷阱设计,利用低温吸附作用来捕集半导体工艺制程过程中生成的聚合物,避免其吸附在真空腔体或是真空系统的管路及阀门组件上造成污染。应该注意的是,冷阱需要定期进行更换清洗,在增加冷阱设计时,需要考虑较大的空间来对其进行更换及维修。

4抽气性能的优化及验证

抽气性能决定于多种因素,一般来讲,真空泵性能越好、管路越粗越直、容积越小、转接头数量越少及台阶越少,抽气的性能就越得到优化。在设备完全组装后需要对相应的计算进行实验验证及改善。如图9所示,通过对设备进行抽气测试可以确认系统能控制的压力范围:所选用阀门只有在阀的开度约为400及以下范围时才可以有效控制设备所要求的工艺压力。

5结语

半导体设备篇8

全球市场东半球增长，西半球下降。最极端的标志是台湾地区的芯片加工设备开支增长了将近50%，而欧洲的芯片加工设备开支减少了18.2%。

2007年台湾地区市场的半导体设备开支首次超过了世界其它地区，达到了106.5亿美元，比2006年增长了46%。日本市场排名第二位，2007年的半导体设备开支为93.1亿美元。韩国市场的半导体设备开支为73.5亿美元，市场排名降到了第三位，超过了北美地区的65.5亿美元。中国半导体设备开支在2007年继续增长，比2006年增长了26%，达到了29.2亿美元。包括新加坡、马来西亚、菲律宾以及东南亚地区和小型全球市场在内的“世界其它地区”2007年的半导体设备开支减少了18%，与欧洲半导体设备市场差不多。

半导体设备篇9

在高度自动化的半导体制造厂中,C I M(Computer Integrated Manufacturing)统一管理各设备的生产流程,并随时监控设备过程的状态,以减少过程失误进而降低成本及提升产品的质量。但随着过程的不同,各设备有着不同特性的差异且各制造商所提供的设备也不尽相同,因此增加CIM自动化管理的困难与复杂程度。软件集成自动化存在的主要问题是在不同的设备供应商之间没有标准的通讯协议。设备供应商不向半导体生产商开放通讯协议及接口软件,这使得半导体生产商不得不建立他们自己的软件“连接”,导致了项目费用的巨大增加[1~2]。

SEMI(Semiconductor Equipment and MaterialsInternational)制定了半导体设备通讯标准接口SECS(Semiconductor Equipment Communication Standard),让CIM与设备间有通用的通讯标准接口,设备制造商只要提供符合通讯标准规范的设备,便可快速地整合在CIM的管理系统,不但可缩短设备开发的时间及成本,并可增加设备装机的效率达到快速量产,进而提升产能输出。

1 SECS标准简介

SECS标准用来统一各个生产设备之间以及生产设备和控制设备之间的通讯,是半导体生产流程中最基本的标准[3~5]。SECS协议为点对点协议,它包括2个部分SECS-I和SECS-II。SECS-I为基于RS-232的传输层,定义了设备和主机之间的MESSAGE交互的通信接口,大致相当于ISO/OSI模型的下面5层。主要包括有块传输协议,MESSAGE接收算法和节点传输算法;SECS II则把SECS-I传输的二进制串翻译成形象直观的格式表示出来,SECS-II规范传输资料的标准结构和显示内容,方便使用者查看数据内容。图1简单表示了SECS标准的典型应用,图中节点C代表主机,节点A和B表示设备,这些节点仅仅是组成整个网络的一部分。按照SECS标准的定义,每一个节点都能够根据消息头中的设备号位决定向哪一个节点传递消息,根据回答位决定控制消息的传递方向是沿着树向下还是向上。在图1中,节点A控制着1A、2A、3A3个子节点,可以根据它们的不同要求向节点C发送请求或者从节点C接收指令。SECSLine则表示了在2个节点之间按照SECS标准的电气接口。

本文结合某半导体厂的全自动化后段生产线描述了基于SECS标准的串口通讯的实现。

2 系统的硬件组成

整个控制系统由生产线上的生产设备和车间的控制系统组成,其硬件组成如图2所示。包括3个部分,设备和单元控制器之间通过SECS I连接,其他通过局域网相连。处于最下方的是生产流水线,单元控制器与线上每道工序相应的控制软件负责控制流水线的生产,并将生产数据通过单元控制器上报给车间的MES系统,接收车间管理人员的生产指令。中间是MES系统,主要负责监控和控制流水线的生产情况、存储重要的生产数据、报表等,同时给操作管理人员提供一套管理系统来协调整个车间的生产。最上层是工厂生产计划管理系统,用来给更高层的管理人员提供管理上的方便。

3 基于SECS标准串口通讯的实现

3.1 软件的实现

系统实现了基于SECS标准的串口通讯。整个通讯软件分为4个相对独立的模块:等待、发送、接收和竞争,具体描述如下:

1.等待模块。在此状态下,程序处于后台运行,直到接收到以下两种请求之一:(1)如果主机收到来自设备的一个ENQ信号(信号的意义见图3,以下同),则回送一个EOT信号给设备,同时自己转入接收状态:(2)如果设备收到发送命令,作如下处理:

a.向主机发送一个ENQ信号,然后不断侦听是否有来自主机的EOT信号。在此期间,如果超过T2时间仍然未收到EOT,则重发ENQ,最多重发RTY次;如果重发RTY次后仍然没收到EOT,则发送失败,转入等待状态。

b.如果同时收到一个ENQ信号,则发生竞争,根据是主机还是设备进行不同处理。

c.如果收到一个EOT信号,则表示通讯握手已经成功,转入发送状态;如果不是以上两种信号,继续处于等待状态。在这其中最主要的是握手的建立,图3说明了软件中主机和设备之间的握手规则。

2.发送模块。在发送中,要完成以下任务:

(1)发送长度字节N,N个数据和两个校验和(整个数据称为1个块的数据);(2)发送完成后转入侦听状态。在此期间,如果在T2时间内如果收到了应答信号,判断该信号是不是ACK,如果不是则发送失败,重发ENQ建立握手,重发数据(最多RTY次);如果在T2时间内收到了ACK信号则发送成功,转入等待状态。

3.接收模块。在接收中,要完成以下任务:

(1)不断侦听端口,直到收到长度字节N,如果在T2时间仍然没收到长度字节N,则给对方发送NAK信号,表示这一次发送失败;

(2)如果在T2时间内收到长度字节N后,则:判断其值是否在10-254之间。如果其值不在10-254之间,继续侦听,直到对方发完所有的数据,最后发送NAK信号给对方,表示这一次发送失败;如果其值在10-254之间,继续侦听端口,开始接收数据,同时启动定时器T1。如果两个字符间的接收间隔时间超过了T1,则发送NAK信号给对方,表示发送失败。如果以上两步均正确,则在所有的数据都收到后,开始计算纵校验和:

a.如果计算值和收到的校验和相等,说明接收正确。发送ACK信号给对方,一次接收完成。

b.如果计算值和收到的校验和不等,则继续侦听端口,直到对方发送完所有的字节后,发送NAK信号给对方,发送失败。

4.竞争模块。当主机和设备恰巧在同一个时刻发送消息,则需要进行竞争处理。处理的过程如图4所示。

3.2 串口的编程

使用API函数开发串口通信应用程序的总体思路是:首先,使用Create File()函数打开特定串口;其次,完成串行端口的设置,包括波特率,校验方式,停止位和数据位等;然后,调用Setup Comm()设置串口接收发送数据的缓冲区大小,串口的设置就基本完成,之后就可以启动读写线程了[6,7]。

3.2.1串口设置的方式

串行通讯设计中的重要方面就是对端口进行设置。DCB(device control block)结构中定义了串口通信设备的控制设置。串行端口设置就是对DCB结构成员进行设置。使用API函数Get Comm State(),该函数返回DCB结构的当前设置。其使用方法如下:

3.2.2串口的读写操作

串口的读写操作使用API函数Read File()和Write File()。当使用异步方式调用这2个函数时,若函数的返回值为TRUE,表示I/O操作立即完成可以进行数据的处理;如果函数的返回值为FALSE,表示I/O操作没有立即完成。举例如下:

4 结论

SECS标准是半导体工业中得到广泛应用的标准,目前在我国的外资芯片生产企业都采用了这个标准。本文着重描述了基于SECS标准的半导体设备串口通讯的实现,进一步的工作是将整个底层协议的实现封装为一个类,提供给企业二次开发的接口,为我国芯片制造厂商开发自己的控制程序提供了可借鉴的例子。

参考文献