半導體制造系統(tǒng)中準確快速換模與維護的策略研究.pdf

1、上海交通大學工程碩士學位論文 第 1 章 緒論 1 第1章 緒論 1.1 半導體制造流程簡介 1948 年晶體管的發(fā)明是一次具有劃時代意義的質(zhì)的飛躍，但是半導體集成電路的真正發(fā)展則是在發(fā)明平面晶體管以后的事。

2、第一個有重要意義的突破是在硅片上熱生長具有優(yōu)良電絕緣性能、又能掩蔽雜質(zhì)擴散的二氧化硅層。50 年代中期以后，將在印刷照相業(yè)中早已廣泛應用的光刻技術(shù)和制鏡及在透鏡制造業(yè)中應用的薄膜蒸發(fā)技術(shù)引進到半導體工業(yè)中來，它們和擴散、外延等技術(shù)相結(jié)合，奠定了一整套集成電路制造工藝技術(shù)。到 50 年代后期，集成電路主要技術(shù)都已相繼發(fā)展和基本形成了[1]。1958 年，誕生了第一塊半導體集成電路，也就是小規(guī)模集成電路（SSI），與以往電子裝備相比，小體積

3、、低成本、高可靠性、低功耗、高速度、高集成度使得集成電路有著巨大的優(yōu)越性和潛力。到了 20 世紀 60 年代中期，出現(xiàn)了中規(guī)模集成電路（MSI）；20 世紀 70 年代前期，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路（LSI）；20 世紀70 年代后期又出現(xiàn)了超大規(guī)模集成電路（VLSI）；到了 20 世紀 90 年代就出現(xiàn)了特大規(guī)模集成電路（ULSI）[2]。可以說半導體集成電路幾乎一直遵循著英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提

4、出的摩爾定律（集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔 18 個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，而價格不變）高速發(fā)展。 半導體集成電路的制造是一個流程高度復雜，資金高度密集的加工過程，以微處理器（Micro-processor）為例，其所需處理步驟可達數(shù)百道，而其所需加工設(shè)備先進且昂貴，動輒數(shù)千萬美元一臺，其所需制造環(huán)境為溫度、濕度與含塵（Particle）均需控制的無塵室（Clean-Room）。不同的種類、不同的功能、不同的結(jié)構(gòu)的集成

5、電路，其制造的工藝流程也不相同。其生產(chǎn)過程主要分為兩個階段： （1）硅晶圓片的制作，一般稱為前道工序，主要工作為在硅晶圓上制作電路與電子元件，其主要制作工藝包括硅的單晶體制備、氧化及熱處理、化學清洗、摻雜、平面光刻、離子注入、金屬沉積/氧化、化學刻蝕等，是所需技術(shù)最復雜且資金投入最多的過程。 上海交通大學工程碩士學位論文

6、 第 1 章 緒論 3 第一代:事后維修階段(BM: Breakdown Maintenance) (1950 年之前) 這個階段由兩個“時代”組成，即兼修時代和專修時代。在兼修時代，由于設(shè)備比較簡單，設(shè)備的操作人員也就是維修人員；隨著設(shè)備技術(shù)復雜程度不斷提高，開始有了專業(yè)分工，進人了專修時代。這時，操作工專門操作，維修工專

7、門維修。這個階段的共同特點是，設(shè)備壞了才修，不壞不修。 第二代:預防維修階段(PM: Preventive Maintenance) (1950-1960) 國際上有兩大體系共存，一個是以前蘇聯(lián)為首的計劃預修體制，另一個是以美國為首的預防維修體制。這兩大體制本質(zhì)相同，但在形式和作法上有所不同，效果上也有所差異。 （1）計劃預修制 計劃預修制旨在通過計劃對設(shè)備進行周期性的修理。其中包括按照不同設(shè)備和不同使用周期安排的大修、中修和小修。一般

8、情況下設(shè)備一出廠，其維修周期基本上就確定下來，這種模式的優(yōu)點是可以減少非計劃(故障)停機，將潛在故障消滅在萌芽狀態(tài)，缺點是維修的經(jīng)濟性和設(shè)備基礎(chǔ)維護考慮不夠。由于計劃固定，較少考慮設(shè)備使用實際、負荷情況，容易產(chǎn)生維修冗余或維修不足。中國在五六十年代的工業(yè)受前蘇聯(lián)影響較多也基本采用這種維修體制。 （2）預防維修制 預防維修制是一種通過周期性的檢查、分析來制定維修計劃的管理方法，多被西方國家采用。其優(yōu)點是可以減少非計劃的故障停機，檢查后的計

9、劃維修可以部分減少維修的盲目性；其缺點是由于當時檢查手段、儀器尚比較落后，受檢查手段和檢查人員經(jīng)驗的制約，可能使檢查失誤，進一步使維修計劃不準確，仍可能造成維修冗余或不足。 第三代:生產(chǎn)維修階段(Productive Maintenance) (1960-1970) 生產(chǎn)維修體制是以預防性維修為中心，兼顧生產(chǎn)和設(shè)備設(shè)計制造而采取的多樣、綜合的設(shè)備管理方法，以美國為代表的西方國家多采用此維修管理體制。生產(chǎn)維修由四部分內(nèi)容組成，即:事后維修