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通过保持和升级FOUP种群来获得产量优势

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通过保持和升级FOUP种群来获得产量优势

半导体制造业中最长久的信念之一就是产量是整个晶圆加工成本中最重要的因素。即使产量的增加也能显著降低每个晶圆的制造成本,或者每平方厘米硅的成本。因此,良率的提高对任何成功的半导体操作都是至关重要的。随着半导体器件节点的不断扩展
7纳米线正在逐步投入生产,这一信念继续响真实。

如今的精细几何结构和垂直结构,如FinFET逻辑器件和3D NAND闪存,由于工艺变异性和污染,甚至更容易受到影响。这些风险不仅与设备设计有关,而且与用于制造它们的设备和工艺有关。例如,偏差——即工艺或设备超出预先设定的规格时——可能是产量损失的一个重要因素,特别是如果它在制造后才被发现。因此,确保晶圆缺陷减少的步骤对良率管理至关重要。

20多年前,半导体制造业转向了工厂自动化,不仅是为了提高设备吞吐量,也为了降低人类与晶圆交互所带来的产量风险。晶圆运输和搬运系统成为制造流程中必不可少的一部分,以保持晶圆的清洁环境。这些系统包括三种类型的晶圆搬运载体:从晶圆供应商运输到晶圆厂的前开式运输箱(FOSB);前开统一吊舱(FOUPs),用于工厂内运输;和水平晶圆托运人(HWS)用于运输到总装。本文特别关注FOUP,以及如何通过适当的维护和升级您的FOUP舰队来实现产量优势。

FOUP的旅程

foup最初被设计为从FOSB,然后从工艺室到工艺室的晶圆传输载体。他们有减震能力,湿度控制,并被设计为减少颗粒污染。随着技术节点不断从10nm缩减到7nm,业界需要改进FOUP能力,以保证这些精致而昂贵的晶圆的安全。其中一些修改包括壳体、垫圈和阀门的FOUP材料的改变。先进的清洗能力对于7nm节点工艺和更高的工艺也是必要的,以防止铜蚀刻过程中的污染。

因此,今天的FOUPs不仅能处理颗粒,还能最大限度地减少和控制挥发性有机化合物(VOCs)、氧气和相对湿度。这些潜在污染源中的任何一个都可能对设备产量产生负面影响事实上,foup是晶圆厂最重要的器件之一,因为它们为所保护的晶圆提供了一个超干净的微环境。

这些FOUP提供密封的晶片环境,提供静电保护,白光屏蔽和控制水分和氧气。净化端口可以在加工和储存期间填充氮气的FOUP。先进的净化能力允许通过从盒子的底部和垂直接入来实现晶片表面的均匀气流。以这种方式,晶片在氮气中沐浴,因为它们正在加工进出FOUP,保持氧气和水分浓度低。这防止了过度蚀刻或腐蚀的机会.4这很重要,因为随着晶片出口的过程,残留的气体或其他材料可以保留在可以继续umgas的表面上。如果没有从晶片表面上除去这些,它们将继续在FOUP内部反应,并且可以导致晶片上形成的缺陷。

晶圆片在晶圆厂内的行程为8到16公里,因为晶圆片需要完成制造每一个芯片所需的工艺步骤。在先进的微处理器制造中,可以有多达400个步骤,FOUP对接在100到200个工艺工具之间,门打开的时间长达30分钟。每一步都产生影响产量的污染的重大风险。因此,在没有仔细维护的情况下,FOUP机群开始出现损坏或安装不当的晶圆固定器、卡盒和过滤器组件等问题;门垫片夹紧或变形;贝壳划痕或裂纹;门壳破裂或损坏;金属污染、化学物质、破碎的晶片和工艺问题,如蚀刻后的铜污染,图1。

老化 -  FOUPS-1200x600

图1所示。老化foup的美学问题包括(从上到下,L-R):划伤的门,凹陷门在负载
端口键接口,上壳划痕,上壳凹痕,垫片区域凹痕,垫片变形。

正确的foup维护步骤

分析表明,经过几年的使用,foup开始显示退化和一般磨损的迹象。垫圈和o型圈变形,过滤器和部件损坏,意外错误处理引起的微裂纹开始出现。此外,尺寸可能超出规格。这严重影响了FOUP的清洁度和正常功能。

象形图11120 - 1200 x600——内联

对FOUP进行常规清洗可以去除许多表面颗粒,但仍有可能由于垫圈变形、o形圈、过滤器或损坏部件而导致颗粒或其他形式的污染。这就是为什么定期的FOUP维护计划对于确保FOUP环境始终如一、持续清洁至关重要的原因。

它有助于半导体制造公司拥有专用区域,用于执行定期和系统的FOUP维护,或与服务提供商合同此任务。表1描述了FOUP维护步骤更详细,包括频率,以确保FOUP被正确维护。

与这里描述的常规维护程序相平行的是,对于在生产车间经历过故障的foup也应该进行评估。这些偏差可能包括从装载口跌落,在自动化过程中受到撞击,从硅片的化学偏差增加等。检查是否有损坏的门、扩散器和密封件,如果可能的话修理。遵循这一维护协议的公司报告称,经过13年的使用,FOUP车队仍在成功使用。

预防性维护 频率 行动
目视检查 每次清洁之前 目测检查FOUP是否损坏和过度磨损。更换任何磨损或损坏的部件。
功能检查 每次清洁之前 检查门的锁紧系统的功能和扭矩,以确保它的功能符合FOUP制造商的建议。
尺寸检验 每三个月;当在视觉或功能检查中识别出故障时,或在工具界面故障后。 检查foup的门尺寸和壳体前法兰的位置、配准、关键槽和wafer的位置,以确保它们在规格之内。

下载全文来发现其他五个步骤。

Foup的翻新为公司节省了120万到200万美元

每个带7个NM生产线的制造工厂现在正在运行与最新技术的FOUP舰队配备。目前正在运行旧节点线(如65nm和45nm)的设施,即斜坡到更高级节点将受益于利用这些更先进的FOUP平台的新技术和设计。但是,更换整个FOUP舰队可以是百万美元的费用和外部可用预算。幸运的是,某些情况有改装解决方案。

话虽如此,投资新机队确实有关键优势。最新的FOUP平台使可升级的功能成为可能,因此晶圆厂可以决定现在投资哪些技术,以及以后可以升级哪些技术。研究表明,公司投资升级他们的FOUP机队与清洗和其他领先技术,实现了三个以上的每个晶圆增加。

结论

众所周知,良率管理是半导体制造成功的关键。如果产量下降,FOUP维护或升级可能是有益的。许多晶圆厂忽略了FOUP的维护,没有意识到它可以对最终产量的影响,并因此,底线。虽然FOUP会随着时间的推移而退化,但是完全更换工厂的FOUP是一项昂贵的工作。因此,对于每个半导体制造商来说,评估他们的FOUP维护协议并决定是否应该进行改进是很重要的。

要阅读完整的文件访问www.hoyong.net/foup

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