为何一盒晶圆通常是 25 片?
厂商解释称:通过对工艺参数开展大量实验研究发现,当 FOUP(晶圆传送盒)容纳 25 片晶圆时,工作效率能达到最高值。因此,半导体行业标准 SEMI E1.9——《用于运输和存储 300 毫米晶圆的盒的机械规范》也对此作出了相应规定。
当下,部分 12 英寸 FAB(晶圆厂)的一个 foup 中仅放置 24 片产品片(以三星为例)。采用 24 片一批次的主要缘由在于,ASML 光刻机配备两个 stage(载物台),为使 overlay(套刻精度)达到更优状态,系统强制要求单数片在 stage1 上进行曝光,双数片在 stage2 上曝光。
倘若采用 25 片一批次的方式,前一个 lot(批次)的第 25 片与后一个 lot 的第 1 片均为单数片,这会导致光刻机 stage 浪费一次交换时间。
那么,最终为何确定为 25 片呢?
晶圆盒装载 25 片晶圆主要基于以下几方面原因:
优化生产效率与设备利用率
此设计实现了生产、处理、搬运以及经济性等多方面需求的平衡,让 12 英寸晶圆的制造过程既高效又可靠。下面进行详细阐释:
晶圆尺寸与承载能力
晶圆尺寸:12 英寸晶圆的直径约为 300 毫米。
晶圆厚度:大约为 0.775 毫米。
FOUP 的设计标准
FOUP 需在尺寸和重量之间寻求平衡,以利于搬运和运输。
工艺和效率考量
标准化:12 英寸晶圆制造工艺已实现广泛标准化,将 25 片晶圆作为一个批次进行处理,能够对生产效率和设备利用率进行优化。
自动化处理:FOUP 设计成可容纳 25 片晶圆的容量,使自动化设备能够高效地处理这些批次,进而提升生产效率。
装载和搬运便利性:25 片晶圆的重量处于合理范围之内,便于机器人或工人进行搬运,同时也不会超出机械设备的承载能力。
经济性和可靠性
设备兼容性:大多数制造设备(如曝光机、刻蚀机等)均设计为能够处理 25 片晶圆的批次,这样一来,可最大限度地发挥设备的性能,提高生产效率。
稳定性和安全性:装载 25 片晶圆的 FOUP 在搬运过程中具有良好的稳定性,降低了晶圆在搬运过程中受损的风险。
历史原因和行业惯例
行业惯例:从历史发展来看,晶圆制造行业逐渐从较小尺寸的晶圆(如 6 英寸、8 英寸)向 12 英寸晶圆过渡。在此过程中,25 片的批次成为行业标准,以便在不同尺寸的晶圆生产之间保持一定的连续性和可预见性。
技术标准:SEMI(国际半导体设备和材料协会)制定了相关标准,对 FOUP 的设计和使用规范作出了规定。25 片装载的设计符合这些标准,并且在全球范围内得到了广泛应用。
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