PVD CVD 设备.ppt

製程設備主機介紹,課程目的與大綱,AMAT System Mainframe+Process Chamber+Remote Subsystem 了解次系統觀念與次系統工作原理與應用 廠務設計(facility) 主機系統輔助設備 反應室輔助設備 大綱 安全(SAFETY/LOCKOUT TAGOUT) 概說(Introduction) 主機平台(MAINFRAME) 廠務設施設計(System Facilities),課程目的與大綱,電力系統(AC POWER BOX/POWER DISTRIBUTION) 傳送反應室(Transfer Chamber) 傳送機制(Wafer Handling) 晶舟承載(Loadlock Chamber) 輔助反應室(Auxiliary Chamber) 系統控制器(SYSTEM CONTROLLER) 高週波(射頻)產生器(GENERATOR RACK) 熱交換系統(HEATER EXCHANGER) 氣體傳送系統(GAS DELIVERY SYSTEM) 真空系統(VACUUM SYSTEM),Safety is always important 安全第一 安全至上,概說,P5000 應用材料公司1980年代中期推出的機台設計 Single wafer,multi-chamber design 6吋8吋設備共用相同的主機架構 提高再現性,可靠度 共用次系統模組化 For example, ROBOT 統一的操作介面 減少機台所佔空間 配合各種不同之反應室因應不同製程反應之需求 Process Chambers P5000 interface,概說,Centura 應用材料公司1990年代推出的機台設計 Single wafer,multi-chamber design 6吋8吋設備共用相同的主機架構 提高再現性,可靠度 兩個獨立的 loadlock 反應室-可規劃生產流程 共用次系統模組化 統一的操作介面 減少機台所佔空間 配合各種不同之反應室因應不同製程反應之需求 Process Chambers Auxiliary chamberscooldown, orienter,概說,Endura 應用材料公司1980年代末期推出的機台設計 Single wafer,multi-chamber design Multi-stage 階梯式減壓 6吋8吋設備共用相同的主機架構 提高再現性,可靠度 兩個獨立的 loadlock 反應室-可規劃生產流程 共用次系統模組化 統一的操作介面 減少機台所佔空間 配合各種不同之反應室因應不同製程反應之需求 Process Chambers Auxiliary chamberscooldown, orienter/de-gas, pre-clean,批次式與單片式,1987年以前，製程都是使用批次式( “batch”)製程技術，一個製程步驟同時進行多片製程處理，所以使用一個大型反應室，例如爐管. 1987年後，半導體製程設備傾向於單片多反應室設計(single wafer,multi chamber)。其好處為可以解決晶圓尺寸愈來愈大趨勢，因為批次式反應室所能處理的晶圓片數愈來愈少，而製程條件的控制也愈來愈複雜，於是採用單片式的設計。 單片多反應室設計的優點為共用的製程平台(mainframe，platform)只須加掛不同的製程反應室就可以應用不同的製程。,Precision 5000,Process Chamber,Cassette Indexer,Robot,Process Chamber,Process Chamber,Wafer Cassettes,Precision 5000,P-5000,P-5000 系統是世界上第一台成功地以單晶片、多反應室理念而設計成的量產與研發均適用的半導體製程設備。 自1987年P-5000系統問世以來，Applied Materials發展了許多以P-5000為主體而加掛於其上的製程反應室，包括蝕刻製程及薄膜製程。 P-5000系統具有絕佳的製程整合、量產製造等優點，並在不破真空的狀況下最多可有四個相同或不相同的製程反應室同時進行生產，更富彈性與整合能力。,Precision 5000,Endura,Endura HP/VHP,Endrua系統是根據P-5000系統的基本理念而設計的；它增加了dual loadlock以及階梯式抽真空的架構設計，如此一來，Endura就可以提供物理氣相沉積技術所需的超高真空(ultra-high vacuum)條件。 Endura同時提供半導體元件製造時所需最先進的物理氣相沉積製程能力。,Endura PVD 5500 System,單片 多反應室 製程整合 良好真空能力 製程控制,centura,89809-CO.18,Centura,Centura,Centura是 Applied Materials 繼P-5000及Endura之後，又一單晶片-多反應室設計的半導體製程設備。 Centura於1992年問世。設計的理念為應用Endura的優異真空架構及創新的晶圓傳輸設計，結合P5000的彈性製程整合能力以大幅提高生產力。 Applied Materials推出Centura 之後更致力於擴大研發應用在蝕刻(Etch)、化學氣相沉積(CVD)、高溫(HT)化學氣相沉積以及物理氣相沉積(PVD)技術各方面的反應室設計，以提供Centura更寬廣的製程整合能力及更先進的製程技術，因應下一世代的元件。,Centura CVD DxZ,89809-CO.19,Producer,Producer,Producer平台於1998年推出，使用創新的設備平台，結合雙晶圓製程的產能優勢與單晶圓製程技術的優點。 Producer包含了多種元件世代的製程能力，能在同一平台上處理8吋及12吋晶圓，算是半導體設備業界的創舉。Producer平台最多可掛三組雙CVD反應室，一次可同時處理6片晶圓 Producer所執行的阻障層製程包括：SACVD, PECVD 及先進的Low K材料製程如BD, BLOk,RTP CVD,利用快速熱製程的CVD製程 蜂窩狀的燈組 回饋式溫度補償 運用在回火製程與少數高溫薄膜,Generic 5LM Logic Device,2019/11/17,24,可编辑,Precision 5000 CVD Chambers,CVD 化學氣相沉積,CVD (Chemical Vapor Deposition) 利用氣態的化學物質, 在晶圓表面藉由化學反應, 沉積固體薄膜於晶圓上沉積技術. 一般所生成的薄膜有: 半導體: 如Si(單晶矽), Poly-Si(多晶矽) 導體: 如W(鎢), WSi2 介電質(絕緣體): 如SiO2, Si3N4, BPSG, USG, PSG, FSG,等等,薄膜形成的方式,成長 熱製程 氧化層 擴散 沉積 化學 物理,Centura 主機平台,輔助反應室,晶舟承載反應室 Loadlock,製程反應室,Centura platform的設計=mainframe+chamber System=platform+ 週邊設備,系統大小比較,Centura Mainframe 類型,Standard 5200 HTF Centura RTP Centura 其他 Centura II Centura 300mm 可以加掛多種反應室,Precision 5000,圖示為 Etch ASP 反應室,Loadlock,Centura,系統的主要構成,Mainframe Platform Gas Panel 機構設計 Process Chambers System facilities 冷卻水,電力,氣體輸送 RF generator rack RF generator Microwave system 控制器與電力箱(System controller /AC power box) 熱交換器系統 (Heat Exchanger) 真空系統 (Vacuum Systems),Centura,主機架構(Mainframe) operator monitors ,loadlocks,transfer chamber, auxiliary chambers,process chambers,pneumatics panels,氣體盤(gas panel),mainframe facilities panel System Controller/AC Power Box power distribution point to all system components 高週波產生器(RF Generator rack) RF generator 微波microwave power supplies (RPS) Turbo controllers cryo controllers(當系統有cryo pump才會有),Centura,熱交換系統(Heat exchangers) provide temperature control to process chamber 真空幫浦(Dry pumps) produce reduced pressure environment necessary for most wafer processing 廠務設施(System facilities) 電氣(electrical power) process and purge/vent gas compressed dry air chilled water exhaust system with scrubbers,相關手冊,SSPS (site and system preparation specification) Operation manual Schematics Functional Description Mainframe Chamber SECS/GEM Safety manual Startup Manual Seriplex Gas Panel MSDS,主機平台組成,Operator Monitor (CRT) 提供人與機器之間控制命命的介面 Loadlock Chambers(晶舟承載室) Cassette Loader Transfer Chamber(傳送) Wafer Handler Auxiliary Chambers(輔助反應室) Process Chambers(製程反應室) Pneumatic Panels/Chamber Trays Gas Panel Mainframe Facilities panel,Signal Tower,一目了然 three color (red,green,yellow) four color (red,green,yellow ,blue),晶舟承載系統,Loadlock chamber 位於主機的正面 在常壓下提供晶舟(cassette) 的Load與 unload 兩個晶舟承載室可透過軟體控制獨立作業 共用真空幫浦,但不同真空管件連接 有wide 與narrow body兩種 各有一組indexer作為晶舟承載,供晶圓精確定位 Fast/Slow Pump,Fast/slow Vent,Narrow body,Wide Body Loadlock,圖示為WB,Narrow Body Loadlock,Transfer chamber,在Centura上也稱 Buffer chamber,但某些系統要區分 在主機平台的中央位置 跟其他反應室相接2個 loadlock chambers, 輔助反應室(orienter or cooldown),以及最多四個製程反應室 傳送機制與路線規劃 傳送晶圓的機械手臂位於反應室中間 步進式馬達機械手臂 伺服式馬達機械手臂,Cooldown chamber,Orienter chamber,Multi-slot cooldown,輔助反應室,輔助反應室 (auxiliary chamber),輔助反應室 orienter chambers cooldown chambers Multi-Slot cooldown chamber orienter chambers 找平邊,找圓心 定位用 cooldown chamber 提供製程後晶圓表面溫度下降,Orienter chamber,Pneumatic control 的目的在將動作透過訊號轉為可控制之開關 Pneumatic Interconnect boards (pneumatic pa