如何有效實施芯片生產(chǎn)車間工藝設(shè)備二次配工程

【摘 要】 本文針對如何有效實施芯片車間工藝設(shè)備二次配工程進行了多方位分析，從對工藝流程的理解，到對工藝設(shè)備的需求條件分析，以及針對特殊管路安裝的掌握、特殊配件的備貨、一次工程的掌握、進度的會議要點及施工保證措施等，進行了分析和闡述。多方位的論述如何有效實施芯片生產(chǎn)車間工藝設(shè)備二次配工程。

【關(guān)鍵詞】 二次配 芯片 工藝設(shè)備 點位進度會議

引言

芯片車間二次配工程的質(zhì)量、安全、進度直接影響到工藝設(shè)備的調(diào)試、芯片車間的投產(chǎn)以及其產(chǎn)能的提高效率。因此，有效實施芯片車間工藝設(shè)備二次配工程對于客戶至關(guān)重要，而對于專業(yè)承包商來說，更需潛心研究、策劃，使得二次配工程快速、有效完成。

由于芯片車間的工藝設(shè)備大部分為進口，且需求條件復(fù)雜，給二次配工程造成困難。下面就某芯片廠二次配工程中遇到的一些問題以及解決方案進行探討，以供類似工廠二次配參考借鑒。

1 熟悉芯片生產(chǎn)工藝流程

對于芯片車間工藝設(shè)備二次配而言，專業(yè)承包商首先應(yīng)該熟悉掌握的是工藝生產(chǎn)流程，這對于工藝設(shè)備二次配而言，起著至關(guān)重要的作用。生產(chǎn)工藝流程決定了車間的平面布局以及工藝設(shè)備空間位置，有利于提前對二次配管線進行規(guī)劃和管理，提高二次配的工作效率。

芯片生產(chǎn)工藝流程大致分為11個步驟，即：（如圖1）

1.1 硅片的來源

硅片一般是由晶棒進行切割而來，根據(jù)要求切割成硅片薄片。

1.2 清洗

芯片在加工前需進行清洗，清洗設(shè)備通常為柵氧化清洗機 和氧化擴散清洗機。

1.3 氧化

氧化過程就是把清洗干凈并通過離心甩干的硅片板送入高溫爐管內(nèi)進行退火處理，爐管內(nèi)溫度800-1500 ℃。

1.4 淀積

淀積系統(tǒng)就是在硅片表面形成具有良好的臺階覆蓋能力、良好的接觸及均勻的高質(zhì)量金屬薄膜的設(shè)備系統(tǒng)。

1.5 光刻

光刻就是在硅片上涂上對紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)遇紫外光時則變軟。通過控制遮光物的位置得到芯片的外形。即在硅晶片涂上光致蝕劑，使得其遇紫外光就會溶解，在光刻機的曝光作用下，紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。

1.6 刻蝕

刻蝕就是以化學(xué)蝕刻的方法或用干法氧化法，去除氮化硅和去掉經(jīng)上幾道工序加工后在硅片表面因加工應(yīng)力而產(chǎn)生的一層損傷層的過程。

1.7 二次清洗

二次清洗就是將加工完成的硅片需要再次經(jīng)過強酸堿清洗、甩干，去除硅片板上的光刻膠。

1.8 離子注入

離子注入就是將刻蝕后的芯片放入大束、中束流注入機將硼離子 （B+3） 透過 SiO2 膜注入襯底，形成 P 型阱；去除氮化硅層，摻雜磷 （P+5） 離子，形成 N 型阱。

1.9 快速退火

快速退火就是從離子注入機中取出硅片放入快速退火爐中進行退火處理，去除 SiO2 層。與離子注入工藝根據(jù)需要反復(fù)循環(huán)進行。

1.10 蒸鍍

薄膜的沉積方法根據(jù)其用途的不同而不同，厚度通常小于 1um 。分真空蒸發(fā)法和濺鍍法。

1.11 檢測

檢測就是進行最終全面的檢驗以保證產(chǎn)品最終達到規(guī)定的尺寸、形狀、表面光潔度、平整度等技術(shù)指標(biāo)。最后將單個的晶粒固定在塑膠或陶瓷制的芯片基座上，并把晶粒上蝕刻出的一些引接線端與基座底部伸出的插腳連接，以作為與外界電路板連接之用，最后蓋上塑膠蓋板，用膠水封死。

1.12 包裝

將成品用柔性材料，分隔、包裹、裝箱，準(zhǔn)備發(fā)往訂貨客戶。

通過對芯片生產(chǎn)工藝的熟悉和掌握，使我們對工藝的理解更加深刻，從而使我們對工藝設(shè)備的特殊要求也有了深入的理解。但是，對于有效實施二次配工程尚需對工藝設(shè)備的需求條件清楚且深刻理解和掌握，對于工藝設(shè)備的接入條件以及界面接口形式熟悉和掌握，這樣，才能在保證工程質(zhì)量和安全的條件下，高效、快速的完成二次配工程。

下面我們就以上工藝設(shè)備的工藝需求條件進行仔細分析，對于接入接口形式進行圖解，以利于同類二次配工程的有效實施。

2 掌握芯片生產(chǎn)工藝設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

對于工藝設(shè)備需求條件的理解和掌握，對于有效實施二次配工程起著非常重要的作用，不但可以為材料的供給提供幫助，而且對于施工方案的優(yōu)化以及施工進度的提高有著促進作用。

2.1 芯片清洗設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

動力需求內(nèi)容以及管線材質(zhì)要求：

DI—PVDF/PPH/PFA（去離子水）

PCW—SUS304AP（冷卻循環(huán)水）

CDA—SUS304BA（壓縮空氣）

GN2—SUS316BA（潔凈氮氣）

WS—SCH-80 UPVC

特氣—SUS316EP

化學(xué)品—CLPVC/PFA雙層

AES/ALE—SCH-80 UPVC

電源—3P/380V/152A/5線

此設(shè)備連接的管線比較多，且連接接口多樣，因此注意以下兩點：

1） 管道與設(shè)備之間的轉(zhuǎn)換街頭應(yīng)及時進行訂貨，否則會影響二次配管工程的進度。

2） 由于其管線繁多，空間管理非常重要，因此提前必須進行空間布局的優(yōu)化設(shè)計。

2.2 氧化退火設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

動力需求內(nèi)容以及管線材質(zhì)要求：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

GO2—SUS316BA

H2—SUS316BA

特氣—SUS316EP

HES—SUS304AP

電源—3P/380V/295A/5線

此設(shè)備連接特氣管線比較多，且接口形式多樣，因此注意以下兩點：

1） 各種接頭應(yīng)及時備貨，以便快速進行二次配管。

2） 由于其管線繁多，空間管理非常重要，因此提前必須進行空間布局的優(yōu)化設(shè)計。

2.3 淀積設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

動力需求內(nèi)容以及管線材質(zhì)要求：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

GO2—SUS316BA

H2—SUS316BA

GV—SUS304BA

GF—SUS304BA

特氣—SUS316EP

HES—SUS304AP

F1—SCH-80UPVC

電源—3P/380V/295A/5線

淀積系統(tǒng)工藝設(shè)備二次配特殊配件包括：ISO法蘭組件、ISO法蘭密封圈、ISO法蘭、ISO接口波紋軟接、KF卡箍。

此設(shè)備內(nèi)部連接管路復(fù)雜，且特殊配件多，因此注意以下兩點：

1） 內(nèi)部配管的方案應(yīng)提前進行策劃，且空間管理應(yīng)考慮可拆卸性以及安全性。

2） 特殊配件需提前制定采購方案，確保二次配工程的順利進行。

2.4光刻設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

動力需求內(nèi)容以及管線材質(zhì)要求：

曝光機需求內(nèi)容：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

Ar—SUS316BA

PV—SUS304

特氣—SUS316EP

HES—SUS304AP

F1—SCH-80UPVC

電源—3P/380V/55A/5線

涂膠顯影需求內(nèi)容：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

Ar—SUS316BA

PV—SUS304

DI—PVDF/PP-H/PFA

特氣—SUS316EP

HES—SUS304AP

F1—SCH-80UPVC

電源—3P/380V/90A/5線

光刻機需求內(nèi)容：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

PV—SUS304

WS—SCH-80UPVC

特氣—SUS316EP

HES—SUS304AP

F1—SCH-80UPVC

電源—3P/380V/90A/5線

線寬測試儀需求內(nèi)容：

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

PV—SUS304

F1—SCH-80UPVC

電源—3P/380V/35A/5線

此處設(shè)備內(nèi)部連接管路復(fù)雜，設(shè)計工作層以及下夾層內(nèi)部設(shè)備的連接，且管線比較多，因此注意以下兩點：

1） 供氣閥組的布局應(yīng)合理且滿足使用要求。

2） 內(nèi)部連接的管路應(yīng)提前做好施工方案，有利于空間布局合理。

2.5 刻蝕設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

刻蝕設(shè)備需求內(nèi)容：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

GO2—SUS316BA

PV—SUS304

GV—SUS304BA

GF—SUS304BA

DI—PVDF/HH-P/PFA

特氣—SUS316EP

WS—SCH-80UPVC

CW—SUS304

HES—SUS304AP

F1—SCH-80UPVC

電源—3P/380V/200A/5線

PCW—SUS304AP

此處設(shè)備主要涉及工藝循環(huán)冷卻水和工藝真空管路比較多，PCW管路共計36組，工藝真空涉及17臺，連接管路復(fù)雜，設(shè)計工作層以及下夾層內(nèi)部設(shè)備的連接，且管線比較多。因此注意以下兩點：

1） 因為真空泵部分放在夾層，配管難度增加，故需對空間布局提前進行合理安排。

2） PCW管路特別多，因此采用軟管進行連接，可以有效提高施工進度。

3） 合理安排施工次序，有效提高施工效率。

4） 由于大部分管線在室內(nèi)布置，因此二次配既要保證功能使用要求，又要滿足潔凈室使用要求。

2.6 二次清洗設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

二次清洗設(shè)備需求內(nèi)容：

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

DI—PVDF/HH-P/PFA

W S—SCH-80UPVC

CW—SUS304

HES—SUS304AP

電源—3P/380V/32A/5線

此設(shè)備比較大，為方便調(diào)節(jié)介質(zhì)使用量，因此，配管主要在管道夾道里進行。主要考慮夾道管線的合理布局。

2.7 離子注入設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

離子注入設(shè)備需求內(nèi)容：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

Ar—SUS316BA

G V—SUS304BA

GF—SUS304BA

DI—PVDF/HH-P/PFA

W S—SCH-80UPVC

HES—SUS304AP

F1—SCH-80UPVC

電源—3P/380V120A/5線

離子注入設(shè)備的二次配管主要集中在設(shè)備的側(cè)面，

2.8 快速退火設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

快速退火設(shè)備需求內(nèi)容：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

PV—SUS304BA

F1—SCH80 PVC

電源—3P/380V/120A/5線

此處主要是排氣管路的布置和連接，詳見下圖。

2.9 蒸鍍設(shè)備的需求條件以及二次配詳解

蒸鍍設(shè)備一般需求內(nèi)容：

PCW—SUS304AP

CDA—SUS304BA

GN2—SUS316BA

Ar—SUS316BA

特氣—SUS316EP

G V—SUS304BA

GF—SUS304BA

FV—SCH-80UPVC

電源—3P/380V/63A/5線

此設(shè)備管線比較復(fù)雜，且接口形式特殊，連接時需要轉(zhuǎn)換，并且需要使用專用軟管進行連接。

2.10 特氣站布置以及特氣管路的二次設(shè)計

此類芯片生產(chǎn)車間需要使用特氣，而特氣站的配備以及特氣輸配管路的二次設(shè)計優(yōu)劣直接影響二次配工程以及設(shè)備的調(diào)試作業(yè)。

因此，需要提前進行特氣站以及輸配管里的二次設(shè)計，經(jīng)過二次設(shè)計后，施工后圖片詳見下圖：

3 特殊管路重點關(guān)注

3.1 SUS304BA管

由于此類管路主要用于輸送高純氣體以及特殊氣體管路，因此必須嚴格按照施工工法進行施工，采用軌道氬弧焊機，并在焊接前進行焊接式樣，確保焊接的質(zhì)量。

同時焊接設(shè)備還應(yīng)有備用措施，確保在焊接高峰期時保證工期的需要。

3.2 PVDF管

此類管路主要用于高純水的輸配，對工藝生產(chǎn)影響嚴重，而此類管路的連接主要使用專用紅外焊機進行焊接，必須經(jīng)過培訓(xùn)方能上崗，以確保焊接質(zhì)量。

同時，焊接完成應(yīng)進行相應(yīng)試驗，確保管路的清潔。

3.3 雙層管

此類管路主要用于排放化學(xué)品廢液，因此其施工必須進過培訓(xùn)并在施工后進行相應(yīng)試驗，確保零風(fēng)險。

3.4 SCH80 PVC管

此類管路主要輸送酸堿廢液，因此，其粘接的可靠性對于酸堿廢液排放來說至關(guān)重要，應(yīng)重點對其施工要點進行培訓(xùn)。

4 特殊配件的備貨

由于芯片車間工藝設(shè)備大部分為進口舊設(shè)備，其接口形式多樣，且部分配件丟失脫落，需要重新進行配備。

比如常用的接口形式為焊接、法蘭、VCR、卡套等連接形式，但是，也有ISO法蘭連接、PVDF/PFA轉(zhuǎn)換接頭等形式，這些配件有些尚需進口，有時會因為某個配件不足而影響工程進度。

因此，在充分了解此類工藝設(shè)備的情況下，需要對各種連接形式的配件進行充足的備貨，以確保二次配工期的需要。

5 充分了解一次配

二次配的界面范圍主要是一次配預(yù)留點至工藝設(shè)備接入點。因此，對一次配了解的深度直接影響二次配的質(zhì)量和進度。

在二次配開始之前，應(yīng)根據(jù)二次配的需求組織進行一次配的圖紙會審，主要核查一次配的預(yù)留點數(shù)是否足夠，接口管徑是否滿足，位置如何分配等。

同時，應(yīng)根據(jù)核查結(jié)果進行反饋和修正，并進行二次配的初步方案設(shè)計，設(shè)計主要內(nèi)容包括管材管件的選擇、管路的空間布局、控制閥門的設(shè)置、計量設(shè)備的設(shè)置等，在確定好初步方案后，以便進行各類閥門、管件的備貨。

6 建立二次配進度定期會議

由于工藝設(shè)備的可計量性，點位的可確定性，因此二次配的進度一般來說主要以點位來計，在召開定期會議時主要有以下幾個要點：

1） 工藝設(shè)備的進場時間以及MOVE IN時間和定位時間；

2） 甲乙雙方對已定位設(shè)備二次配點的確認時間；

3） 確定好的點位每日完成數(shù)量以及完成時間；

4） 二次配各種材料的到貨時間。

基于以上幾個時間點，對二次配的進度起著決定性作用。

7 建立行之有效的安全、質(zhì)量、環(huán)境管理體系

在潔凈室內(nèi)，二次配施工的成品保護尤為重要，一次配已經(jīng)完成，應(yīng)建立完善的成品保護措施，確保二次施工不破壞一次，確保工程的質(zhì)量。

潔凈室環(huán)境已經(jīng)建立，因此，進入潔凈室進行二次配施工應(yīng)嚴格遵守潔凈室的管理規(guī)定，做到無塵化作業(yè)。

只有建立行之有效的安全、質(zhì)量、環(huán)境管理體系，方能確保二次配的順利進行。

結(jié)束語

通過對芯片生產(chǎn)工藝流程的了解和熟悉，各個工藝階段設(shè)備的二次配需求的掌握，有效促進二次配工程的進展，提高二次配的實施質(zhì)量。

特殊管路施工工藝的培訓(xùn)掌握、特殊配件的充足備貨、對一次配的充分掌握、定期的點位進度會議，輔以行之有效的安全、質(zhì)量、環(huán)境管理體系，對工藝設(shè)備二次配有效的進行奠定了堅實的基礎(chǔ)。

同時，希望以上觀點和方法對類似車間二次配工程有借鑒作用。