使用RFID跟踪晶圆制造

来源：SENSORS For almost three years IBM has been using RFID technology to track thousands of chip orders at its state-of-the-art, automated semiconductor wafer fabrication facility in East Fishkill, NY. The 140,000 sq. ft., multibillion dollar facility, which went operational in mid-2002, is the first fully automated semiconductor manufacturing and development facility in the world. By using RFID technology integrated with production tools, the facilitys system can make decisions about what product to run next, how to run it, and when to run it. The plants operational systems can track individual semiconductor wafers down to the chamber and slot in which they are being processed. 　　过去的三年中，在纽约East Fishkill最先进的自动半导体晶圆工厂中，IBM一直使用RFID技术来跟踪上千份芯片订单。该工厂占地14万平方英尺、拥有数十亿美元的设备，从2002年中期开始运转，是世界上第一家全自动半导体制造研发厂家。通过在产品工具设备中集成RFID技术，设备系统能够确定接下来加工什么产品、如何加工、何时加工。工厂的业务系统能够跟踪每个半导体晶圆，包括他们在流程加工中所在的具体位置。 　　RFID技术确定生产中的晶圆所在位置，以及所需的生产设备。由于晶圆通常需要数百道加工作业，能够跟踪和优化生产步骤就非常重要。 晶圆制造 　　图1，如图所示的每一个FOUP，有着特别干净的内部环境，其只有在装卸晶圆时被打开。 　　制造先进处理器的流水线，即便无人看守，也时刻运转不停。硅片被放在FOUP（前端开启统一规格晶圆传送盒）中，每个FOUP能够携带25个300毫米直径的晶圆。硅晶在生产线尽头都被切割为数千片IC。因而，每个FOUP都能携带着数千甚至上百万美元的成品——一些你不想丢失或处理不当的东西。 　　处于高架传送系统上的数千个盒子（图2）在加工站之间传送半导体晶圆。这是自动系统的一个关键部分，自动系统使用实时信息来优化复杂的晶圆制造工艺。晶圆在制造流程中自始至终都被锁在FOUP之中，这通常持续一个月时间。除非晶圆制造设备发生故障，在工厂之中永远不需要人为接触晶圆。 RFID适用于什么地方 　　每一个FOUP盒子，都按半导体工业300mm晶圆标准定做，由聚碳酸酯材料制成，并植入一个写有唯一识别码的被动RFID标签。这些标签可以被遍布在制造设备上的RFID阅读器读取。 　　图2 数千个FOUP滑行在高架传送系统上，在流程站点间传送半导体晶圆。 　　每种加工工具都包含了一个RFID阅读器——从光刻曝光工具，化学蚀刻、离子植入、到金属沉积设备、化学机械研磨、焊炉。阅读器也可以总体规划，分布于设备中的传送系统中。数千个RFID阅读器的读取距离为3到6英寸。事实上，RFID技术不需视线读取标签，极大简化了系统设计。 　　RFID系统用来跟踪在设备间传输的FOUP。每当FOUP装载一套新的晶圆，其RFID标识就被读取。通过使用IBM DB2通用数据库，建立晶圆条形码和搬运设备ID 间的关系。IBM制造执行系统——SiView Standard，对IBM Websphere中间件和DB2进行信息匹配，从而自动控制和优化制造流程的每一步。 　　在IBM车间里有5000到6000个FOUP来回传送。在制造流程中，晶片可以从FOUP中添加或删除，每一个FOUP都有着不同的传送路线，这基于产品处理和工作状况。如果工艺流程运行良好，系统可以省略某些反馈步骤；如果需要额外的反馈，它会自动地触发这些步骤。 　　该系统还可基于客户订单自动确定最优晶圆处理程序。如果一个客户以某一优先级要求在某个日期前完工X个晶圆，这个信息就会直接输入到工厂系统。通过实时订单消息，系统建立一个工厂生产进度表，以保证供应链的承诺按时发货。这个进度表将优化每一批产品发送。 好处 　　IBM列举了East Fishkill 自动化系统的几个重要优点：提高工厂绩效，增强员工生产力、快速响应顾客服务。比之于原来，工厂可由更少的雇员来操作运转。由于减少了人工干预，产品错误和延时交货的情况得以减少。全自动化使得工厂更有效率——它有助于提早发现潜在问题——更加灵活地加倍生产芯片。 　　有了RFID采集的实时处理数据，顾客可以通过工厂WEB门户“Customer Connect”系统查看自己的微型芯片订单状态。此外，当现场芯片发生问题时，该系统能跟踪产品的每一个加工步骤，掌握每步加工时间。 　　RFID技术的使用是在复杂加工流程中实现出众跟踪和控制能力的基础。RFID是最好的晶圆制造管理工具。可编程芯片带有每个晶圆的生产需求，遍布车间的RFID 阅读器信息能够提示某个地方可能需要修正。IBM将扩大RFID技术在Fishkill和世界上其他工厂中的应用来进行制造管理，这包括IT资产跟踪、磁盘备份恢复服务、计算机服务器货运包装等。