Rešenja za obuku za proizvodnju poluprovodnika

Sve počinje sa silicijumskim šipkama visoke čistoće, koje se obično proizvode u specijalizovanom proizvodnom pogonu koristeći proces koji se zove metoda Czochralski i prodaju se livnicama poluprovodnika i fabrikama.

Tokom izrade vafla, silikonski ingoti se režu na tanke, kružne napolitanke. Ovi vafli se zatim poliraju kako bi se stvorile glatke površine. Mašine koje se zovu mašine za rezanje vafla koriste se za rezanje ingota, dok se mašine za preklapanje i mašine za poliranje koriste za poliranje vafla.

Tanak sloj silicijum dioksida se uzgaja na površini silicijumskih pločica. Ovaj sloj deluje kao izolacija i pomaže u kasnijim koracima proizvodnog procesa. Ovo se radi korišćenjem specijalnih peći koje se nazivaju oksidacione peći.

Ovaj korak definiše raspored kola na vafel. Materijal osetljiv na svetlost koji se zove fotorezist se nanosi na oblandu, a zatim se na njega projektuje obrazac pomoću posebne mašine koja se zove fotolitografski stepper. Ova mašina radi kao projektor, ali sa vrlo preciznom kontrolom. Sistemi za poravnavanje maski koriste se kako bi se osigurala preciznost i konzistentnost.

Selektivnim nagrizanjem, materijal se uklanja sa površine vafla na osnovu uzorka fotorezista. Ovaj korak definiše karakteristike poluprovodničkog uređaja. Postoje različite vrste mašina za nagrizanje: vlažni bakrorezi koji koriste hemijske rastvore ili suvi bakrorezi koji koriste gasove ili plazmu.

Fotolitografija i jetkanje procesi se ponavljaju na svakom od slojeva vafla.

Taloženje dodaje tanke slojeve materijala na površinu vafla da izgradi kola i stvori željene funkcije. Hemijsko taloženje pare (CVD) sistemi uvode prekursorske gasove u reakcijsku komoru, gde reaguju da formiraju tanak film. Fizički taloženje pare (PVD) sistemi koriste fizičke metode (kao što su isparavanje ili prskanje) za deponovanje materijala na površini vafla.

U fazi dopinga, nečistoće se unose u poluprovodnički materijal kako bi se modifikovala njegova električna svojstva. Jonska implantacija je uobičajena metoda dopinga. Jonski implantatori ubrzavaju jone u površinu oblande kako bi implantirali dopante na određenim dubinama. Difuzione peći zagrevaju oblatnu u prisustvu dopantnih gasova za difuzne dopante u poluprovodnički materijal.

Takođe se naziva metalizacija, ovaj korak podrazumeva dodavanje metalnih slojeva na oblatnu za povezivanje različitih komponenti kola i obezbedi put za protok struje. Ovo se radi korišćenjem sistema taloženja, sličnih onima koji se koriste u taloženju. Kada se metal deponuje, on je uzorkovan pomoću fotolitografije za stvaranje žica.

Elektronske komponente kao što su kondenzatori, tranzistori, otpornici i diode mogu se integrisati u poluprovodničke uređaje tokom procesa izrade tokom različitih koraka, u zavisnosti od vrste poluprovodničkog uređaja koji se proizvodi.

Poluprovodnički uređaji su odvojeni, upakovani i testirani kako bi se osigurala funkcionalnost i pouzdanost. Die bonders pričvršćuju pojedinačne čipove na podloge za pakovanje, žičane vezije povezuju čipove sa paketnim vodičima, oprema za inkapsulaciju zaptiva čipove u zaštitnim materijalima, a testni sistemi obavljaju električno testiranje kako bi proverili performanse uređaja. Mašine za sortiranje električnih matrica (EDS) koriste se za testiranje električnih karakteristika svakog čipa i sortiraju ih na osnovu njihovih performansi.

Program uključivanja za nove zaposlene u industriji proizvodnje poluprovodnika treba da obuhvati osnovne teme kako bi se obezbedilo sveobuhvatno razumevanje osnova i proizvodnih procesa poluprovodnika.

An uvod u poluprovodnike fiziku, uključujući koncepte kao što su teorija bendova, doping i mobilnost nosača, kao i pregled lanca vrednosti industrije poluprovodnika, postavili su pozornicu. Zatim, pregled poluprovodničkih materijala, struktura uređaja i karakteristika uređaja pomaže novim zaposlenima da shvate osnove.

 Idemo dalje, istraživanje poluprovodničkihproizvodnih procesa, uključujući fotolitografiju, jetkanje, taloženje i pakovanje, pruža uvid u zamršenost proizvodnje. Uvod u rad i održavanje proizvodne opreme, kao i mjeriteljskih alata, kako bi se izgradilo upoznavanje sa osnovnim alatima trgovine.

Cleanroom protokol i bezbednost standardi su od ključnog značaja za obezbeđivanje kontrole kontaminacije i bezbednosti na radnom mestu. Principi kontrole kvaliteta i tehnike analize podataka zaokružuju program, naglašavajući važnost kvaliteta proizvoda i optimizacije procesa.

Fokusirajući se na ove glavne teme, novi zaposleni stiču solidno razumevanje proizvodnje poluprovodnika, spremni da postignu uspeh u industriji.

Proizvodnju poluprovodnika karakteriše digitalizacija, jer čini osnovu za Industrija 4.0 tehnologije kao što su Industrijski Internet stvari (IIoT), sajber-fizički sistemi, aditivna proizvodnja, proširena stvarnost (AR), virtuelna stvarnost (VR), veštačka inteligencija (AI), analitika velikih podataka i druge napredne inovacije. U tom kontekstu, digitalizacija tehnologija automatizacije fabrike optimizuje proizvodne procese i povećava operativnu efikasnost

Mehatronika, multidisciplinarna oblast koja kombinuje mehanički, električni i računarski inženjering, od suštinskog je značaja za razumevanje i održavanje složenih mašina i robotskih sistema koji se koriste u proizvodnji poluprovodnika. Osim toga, kako se proizvodni pogoni kreću ka međusobno povezanim proizvodnim linijama, operaterima je potrebna stručnost u mrežnim tehnologijama kako bi se osigurala besprekorna komunikacija i koordinacija između opreme i sistema. MES platforme igraju ključnu ulogu u optimizaciji proizvodnih procesa, raspoređivanja i raspodele resursa, zahtevajući od operatera da budu iskusni u svom radu i korišćenju.

Pored toga, sa sve većim fokusom na  energetsku efikasnost, zaposleni moraju imati znanje o principima upravljanja energijom, posebno u oblastima kao što su električni sistemi i upotreba komprimovanog vazduha, kako bi se smanjila potrošnja energije i smanjio uticaj na životnu sredinu pogona za proizvodnju poluprovodnika.

Roboti, i industrijski i mobilni, postali su sastavni deo modernog fab okruženja.

Industrijski roboti  rukovanje silicijumskim pločicama tokom proizvodnog procesa. Koriste se u operaцijama sastavljanja i pakovanja poluprovodnika za odabir i postavljanje komponenti sa visokom preciznošću. Industrijski roboti pomažu u procesima jetkanja i taloženja preciznim pozicioniranjem podloga i maski u procesnim komorama. Mogu se naći u metrologiji i inspekciji, pa čak i održavanju čistih soba. U zavisnosti od zadatka, koriste se različiti roboti, kao što su zglobni, kartezijanski, kolaborativni (koboti) i drugi.

Autonomni ili poluautonomni mobilni roboti se takođe koriste za rukovanje materijalima (transport materijala, komponenti ili gotovih proizvoda između različitih područja proizvodnog pogona), upravljanje zalihama (praćenje i lociranje poluprovodničkih pločica, komponenti ili alata) i inspekcijske zadatke.

PLC-ovi se široko koriste u proizvodnim sistemima poluprovodnika za kontrolu i koordinaciju različitih procesa. Poznavanje PLC veština je od suštinskog značaja za pojedince koji rade u industrijskoj automatizaciji, proizvodnji i kontroli procesa, omogućavajući im da efikasno programiraju, rade i održavaju PLC-ove kako bi optimizirali proizvodne procese i osigurali nesmetan rad industrijskih mašina.

Razumevanje PLC hardverske komponente  je od suštinskog značaja za odabir, instaliranje, konfigurisanje i rešavanje problema PLC sistema. Poznavanje jezika PLC programiranja jezika je od vitalnog značaja za razvoj, testiranje i otklanjanje grešaka PLC programa pomoću profesionalnog softvera za programiranje. Pored toga, integrisanje sigurnosnih funkcija u PLC programe, kao što su krugovi za zaustavljanje u slučaju nužde, blokade i releji sa sigurnosnim ocenom, je od ključnog značaja.

Pošto su PLC-ovi često integrisani u industrijsku mrežu, tehničari moraju da znaju kako PLC-ovi interfejs sa različitim proizvodnim opremom i sistemima u poluprovodničkim fabrikama. Ovo uključuje razumevanje senzorskih tehnologija, tipova aktuatora, komunikacionih protokola i mehanizama za razmenu podataka koji se koriste za integraciju PLC-a sa opremom kao što su roboti, vakuumske komore, sistemi za isporuku hemikalija i mjeriteljski alati. Konfiguracija PLC komunikacionih interfejsa, podešavanje mrežnih veza i rešavanje problema sa komunikacijom zahtevaju solidno razumevanje industrijskih komunikacionih protokola.

Osim toga, zaposleni treba da budu u stanju da prikupljaju, obrađuju i analiziraju podatke generisane od strane PLC-a za praćenje performansi procesa, identifikaciju odstupanja i optimizaciju proizvodnih procesa.

Električni sistemi igraju vitalnu ulogu u napajanju, kontroli i praćenju opreme i procesa za proizvodnju poluprovodnika.

Svi tehničari treba solidno razumevanje osnova elektrotehnike i elektronike, kao što su električni principi, uključujući napon, struja, otpor, snaga i kola. Obuka o praksi električne bezbednosti, uključujući procedure zaključavanja / označavanja, pravilnu upotrebu lične zaštitne opreme (PPE) i mere predostrožnosti za rad sa visokonaponskom opremom je najvažnija.

Elektromotori se široko koriste u mašinama i sistemima u proizvodnji poluprovodnika, jer su efikasni, precizni i pouzdani. Njihova sposobnost da pruže konzistentne performanse, zajedno sa niskim zahtevima za održavanjem, čini elektromotore poželjnim izborom za napajanje kritičnih uređaja kao što su robotske ruke, transportni sistemi, vakuumske pumpe i sistemi za rukovanje vafelima u pogonima za proizvodnju poluprovodnika.

Kontroleri elektromotora obezbeđuju efikasnost, preciznost, pouzdanost i sigurnost u proizvodnim procesima. Njihova brzina, obrtni moment, pravac i položaj mogu se regulisati korišćenjem osnovnih tehnologija kao što su releji, koračni i servo pogoni, pogoni sa promenljivom frekvencijom, PLC-ovi. Itd.

Veštine elektronike su neophodne za radnu snagu u proizvodnji poluprovodnika, jer im omogućava da shvate osnovne principe poluprovodničke tehnologije, optimizuju proizvodne procese, upravljaju sofisticiranom opremom i rešavaju probleme i popravljaju, čak i ploče. Stručnost u teoriji kola, energetskoj elektronici, analognoj elektronici i digitalnoj elektronici posebno je relevantna u proizvodnji poluprovodnika, gde se u proizvodnoj opremi koriste složene elektronske komponente i sistemi.

Pneumatske i elektropneumatske komponente se obično koriste u opremi za proizvodnju poluprovodnika za različite namene, uključujući aktiviranje, kontrolu i manipulaciju. Vakuum tehnologija obezbeđuje vafli su poravnati i stabilni tokom fotolitografije i nagrizanja procesa. Pneumatske pumpe i ventili obezbeđuju da se gasovi i hemikalije isporučuju precizno i dosledno.

S obzirom na potrebu za visokom preciznošću, složenom automatizacijom i optimizacijom zasnovanom na podacima u proizvodnji poluprovodnika, digitalna pneumatika - pneumatske komponente opremljene digitalnom kontrolnom tehnologijom - nudi poboljšanu funkcionalnost, preciznu kontrolu i komunikacijske mogućnosti.

Ove tehnologije omogućavaju isplativa rešenja visokih performansi sa brzim vremenom odziva, jednostavnom instalacijom i održavanjem, čistoćom i prilagodljivošću. Pored toga, pneumatski sistemi su ne-iskri i suštinski bezbedni, što ih čini pogodnim za upotrebu u opasnim okruženjima koja se obično nalaze u proizvodnim pogonima poluprovodnika.

Senzori igraju ključnu ulogu u praćenju, kontroli i optimizaciji različitih procesa, opreme i okruženja kako bi se osigurala proizvodnja visokokvalitetnih poluprovodnika. Senzori prate temperaturu, pritisak, protok, nivo, optičke osobine, vibracije, položaj, između ostalog, pružajući povratne informacije u realnom vremenu o uslovima procesa. Ovo omogućava operaterima da održavaju optimalne parametre i odmah otkriju sva odstupanja koja bi mogla uticati na kvalitet proizvoda.

Poslednjih godina, pametni senzori i njihova besprekorna integracija u industrijske sisteme kontrole podigli su automatizaciju na nove nivoe, nudeći poboljšanu efikasnost, poboljšanu tačnost i pouzdanost.

Iako su poluprovodničke fabrike visoko automatizovane i visokotehnološke sredine, osnovne veštine su potrebne za rad mašina i sistema:

Pumpe i cevovodni sistemi su sastavni delovi pogona za proizvodnju poluprovodnika Oni olakšavaju različite procese i operacije, kao što su isporuka hemikalija i gasa, hlađenje, proizvodnja vakuuma i upravljanje otpadom.

Mehanički pogonski sistemi se oslanjaju na komponente (npr. Pojasevi, lanci, zupčanici) koji prenose snagu i kretanje od motora do pokretnih delova u mašinama za obradu poluprovodnika.

Industrijske električne instalacije igraju ključnu ulogu u obezbeđivanju napajanja i povezivanja sa različitim mašinama i sistemima kako bi mogli da rade pouzdano i efikasno.

Osnovna dimenzionalna metrologija i pravilna upotreba uobičajenih ručnih alata su od suštinskog značaja za efikasno održavanje i popravke na proizvodnoj opremi i mašinama.

U proizvodnji poluprovodnika, grejanje, ventilacija, klimatizacija (KGH) i rashladni sistemi su od suštinskog značaja za održavanje preciznih uslova životne sredine neophodnih za kvalitetnu proizvodnju. Ovi sistemi kontrolišu temperaturu, vlažnost i kvalitet vazduha, od kojih su svi neophodni za proizvodni proces.

Tehničari moraju biti iskusni u korišćenju alata za praćenje kako bi pratili ove ekološke metrike. Njihova tehnička sposobnost mora se proširiti na razumevanje sistema kontrole HVAC i kako se ovi sistemi integrišu sa drugim sistemima i procesima objekata. Oni takođe moraju da razumeju osnovne koncepte hlađenja, kao što su osnove termodinamike i rashladnog ciklusa.

Proizvodnja poluprovodnika zahteva različite procesne instrumente i kontrolne instrumente kako bi se osigurala precizna kontrola, praćenje i optimizacija procesnih varijabli kao što su protok, nivo, pritisak, temperatura, pH i provodljivost. Uobičajeni primeri uključuju merače protoka, pH senzore i regulatore pritiska. Odašiljači, ventili i drugi uređaji na terenu su takođe ključne komponente u okviru ovih procesnih petlji.

Nadzorna kontrola i prikupljanje podataka (SCADA) i distribuirani kontrolni sistemi (DCS) su primeri automatizovanih kontrolnih sistema koji prilagođavaju procesne parametre na osnovu povratnih informacija od senzora kako bi održali željene uslove i postigli konzistentan kvalitet poluprovodnika. Ovi sistemi regulišu protok gasa, hemijske doze i podešavanja opreme sa visokom preciznošću i ponovljivošću. SCADA sistemi obično prate i vizuelizuju podatke o procesu u realnom vremenu, dok DCS sistemi nude centralizovanu kontrolu i koordinaciju procesne opreme i operacija.

Proizvodnja poluprovodnika u velikoj meri se oslanja na ultra-čistu vodu sa minimalnim zagađivačima. Ultra-čista voda (UPV) sistemi koriste napredne metode prečišćavanja kao što su reverzna osmoza, deionizacija, i filtracija da zadovolji stroge standarde kvaliteta. Ova prečišćena voda je sastavni deo različitih proizvodnih procesa, uključujući čišćenje vafla, hemijsko mešanje i ispiranje. Održavanje kvaliteta i kvantiteta procesne vode je najvažnije za dosledne i pouzdane proizvodne procedure.

Pored toga, voda je takođe ključna rashladna tekućina, štiti opremu od pregrevanja i obezbeđuje optimalne performanse. S obzirom na to da proizvodnja poluprovodnika stvara otpadne vode koje sadrže različite hemikalije i zagađivače, efikasni procesi prečišćavanja su od suštinskog značaja pre nego što se voda isprazni, reciklira ili ponovo koristi. Ovo minimizira potrošnju vode i uticaj na životnu sredinu, i obezbeđuje proizvodne prakse su održive.

Operativna izvrsnost i kvalitet proizvoda su kritični stubovi proizvodnje poluprovodnika, što zahteva temeljno razumevanje različitih principa kako bi se osigurala efikasnost, pouzdanost i izvrsnost proizvoda.

Imajući razumevanje koncepata vitke proizvodnje, uključujući smanjenje otpada, kontinuirano poboljšanje i mapiranje toka vrednosti, zaposleni su u stanju da optimizuju procese i iskorene neefikasnosti tokom proizvodnje poluprovodnika.

Poznavanje tehnika statističke kontrole procesa (SPC) pomaže operaterima da prate i upravljaju proizvodnim procesima, održavajući konzistentnost i brzo identifikujući odstupanja koja bi mogla ugroziti kvalitet proizvoda.

Poznavanje principa ukupnog produktivnog održavanja (TPM) je neophodno za garantovanje pouzdanosti opreme, minimiziranje zastoja i maksimiziranje ukupne efikasnosti opreme (OEE) u proizvodnim pogonima poluprovodnika.

Štaviše, stručnost u dodatnim temama kao što su Poka Joke, organizacija radne stanice KSNUMKSS, analiza i mapiranje toka vrednosti i metode Sik Sigma dodatno obogaćuju veštine zaposlenih i poboljšavaju proizvodne operacije.

Obezbeđivanje opreme koja odražava okruženje koje se nalazi u poluprovodničkim fabrikama osigurava da se studenti mogu upoznati sa industrijskim standardnim mašinama i tehnologijom.

Nudeći praktične vežbe, eksperimente i projekte koji simuliraju stvarne scenarije proizvodnje omogućava studentima da steknu dragoceno praktično iskustvo.

Korišćenje multimedijalnih kurseva, alata za simulaciju, virtuelnih laboratorija i aplikacija za proširenu stvarnost poboljšava iskustvo učenja, zadovoljava različite stilove učenja i olakšava razumevanje složenih koncepata.

Prilagođavanje obuke studentima iz različitih sredina i sa različitim aspiracijama u karijeri osigurava da svaki pojedinac dobije prilagođeno obrazovanje prilagođeno njihovim potrebama i ciljevima.

Praćenje napretka učenika, identifikovanje područja za poboljšanje i pružanje smjernica i podrške tokom programa obuke osigurava da učenici kontinuirano razvijaju svoje vještine.

Naglašavanje razvoja mekih veština kao što su komunikacija, timski rad i prilagodljivost je od suštinskog značaja za uspeh u kolaborativnom i brzom okruženju proizvodnje poluprovodnika.