《半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊》

ICS31.550

CCSL95

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/IAWBS×××-×××

代替T/IAWBS（替代號(hào)）

半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊

Equipmentfrontendmodule

征求意見稿

（本稿完成日期：2023.7.21）

××××-××-××發(fā)布××××-××-××實(shí)施

中關(guān)村天合寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布

T/IAWBSXXX—XXXX

半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊

1范圍

本文件規(guī)定了半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊的結(jié)構(gòu)及分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)

輸及貯存。

本文件適用于100mm、125mm、150mm、200mm、300mm晶圓的半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊。其他規(guī)格

晶圓的半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊可參照?qǐng)?zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文

件。

GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志

SJ/T11761—2020200mm及以下晶圓用半導(dǎo)體設(shè)備裝載端口規(guī)范

ISO14644-1：2015潔凈室和相關(guān)受控環(huán)境第1部分：按顆粒濃度分類的空氣清潔度（Cleanrooms

andassociatedcontrolledenvironments—Part1:Classificationofaircleanlinessbyparticleconcentration）

SEMIS1設(shè)備安全標(biāo)簽安全指南（SafetyGuidelineforEquipmentSafetyLabels）

SEMIS2半導(dǎo)體制造設(shè)備的環(huán)境、健康及環(huán)保指南（Environmental,Health,andSafetyGuidelinefor

SemiconductorManufacturingEquipment）

SEMIS8半導(dǎo)體制造設(shè)備的人機(jī)工程的安全標(biāo)準(zhǔn)（SafetyGuidelinesforErgonomicsEngineeringof

SemiconductorManufacturingEquipment）

SEMIS19半導(dǎo)體制造設(shè)備的安裝、保養(yǎng)及維修人員訓(xùn)練的安全標(biāo)準(zhǔn)（SafetyGuidelineforTrainingof

ManufacturingEquipmentInstallation,MaintenanceandServicePersonnel）

SEMIS22半導(dǎo)體制造設(shè)備電氣設(shè)計(jì)安全指南（SafetyGuidelinefortheElectricalDesignof

SemiconductorManufacturingEquipment）

3術(shù)語(yǔ)和定義

SJ/T11761—2020界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊equipmentfrontendmodule

在高潔凈環(huán)境下，半導(dǎo)體制造設(shè)備中將單片晶圓通過(guò)精密機(jī)械手自動(dòng)傳輸至工藝、檢測(cè)模塊的晶圓前

端傳輸系統(tǒng)。

3.2

晶圓裝載機(jī)構(gòu)waferloadport

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝載和卸載晶圓的機(jī)構(gòu)，可簡(jiǎn)稱為“LoadPort”。

3.3

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晶圓運(yùn)輸機(jī)構(gòu)/傳片機(jī)械手wafertransportmechanism/wafertransferrobot

在有限的空間中實(shí)現(xiàn)從晶圓承載器中取片，到晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)，再到工藝位放片加工，最后從工藝

位取片放回晶圓承載器全過(guò)程的自動(dòng)運(yùn)輸工作的機(jī)構(gòu)，可簡(jiǎn)稱為“Robot”。

3.4

晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)waferaligner

實(shí)現(xiàn)晶圓的中心以及缺口或定位邊的預(yù)定位，從而精準(zhǔn)的放到工藝位進(jìn)行加工的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，也可

簡(jiǎn)稱為“Aligner”。

3.5

SMIF片盒StandardMechanicalInterfacepod

具有符合SEMIE19規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口的裝載片架或晶圓的盒子。

[來(lái)源：SJ/T11761—2020，3.10]

4縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

EFEM：半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊（EquipmentFrontEndModule）

FFU：風(fēng)機(jī)過(guò)濾系統(tǒng)（FanFilterUnit）

SMIF：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口（StandardMechanicalInterface）

5結(jié)構(gòu)及分類

5.1結(jié)構(gòu)

EFEM系統(tǒng)主要由晶圓裝載機(jī)構(gòu)（LoadPort）、晶圓運(yùn)輸機(jī)構(gòu)（Robot）、晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)（Aligner）、

風(fēng)機(jī)過(guò)濾系統(tǒng)（FFU）、系統(tǒng)急停按鈕、自動(dòng)化控制模塊組成，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1、圖2。

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

1——風(fēng)機(jī)過(guò)濾系統(tǒng)；2——系統(tǒng)急停按鈕；3——晶圓裝載機(jī)構(gòu)；4——自動(dòng)化控制模塊

圖1EFEM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主視圖

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標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

1——晶圓運(yùn)輸機(jī)構(gòu)；2——晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。

圖2EFEM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖視圖

5.2分類

5.2.1按裝載機(jī)構(gòu)類型，可分為：

a)SMIF裝載型：主要適用于125mm、150mm、200mm的晶圓裝載；

b)Loadport裝載型：主要適用于300mm的晶圓裝載；

c)Opencassette裝載型：主要適用于100mm、125mm、150mm、200mm、300mm的晶圓裝載。

5.2.2按傳片類型，可分為：

a)真空吸附式；

b)伯努利式；

c)邊緣夾持式；

d)托舉式。

6技術(shù)要求

6.1環(huán)境條件

EFEM系統(tǒng)在下列環(huán)境下應(yīng)能正常工作：

a)場(chǎng)地：潔凈室優(yōu)于ISO7級(jí)(等同于FED-STD-209Class10000)，通風(fēng)良好；

b)環(huán)境溫度：19℃～26℃；

c)環(huán)境濕度：30%～80%；

d)避免在強(qiáng)電磁場(chǎng)或電場(chǎng)的環(huán)境中使用。

6.2外觀

6.2.1EFEM系統(tǒng)機(jī)臺(tái)外殼應(yīng)漆面色澤均勻，外露面無(wú)砂眼、凹坑、氣泡，無(wú)露底，無(wú)雜色。不應(yīng)有明

顯的劃傷磕傷、凹陷變形、漆層破損、表面色差的問(wèn)題。

6.2.2EFEM系統(tǒng)機(jī)臺(tái)內(nèi)部劃傷磕傷、異物臟污數(shù)量應(yīng)不大于3個(gè)，單個(gè)缺陷長(zhǎng)度應(yīng)不大于50mm。

6.3裝卸載開盒時(shí)間

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晶圓裝載機(jī)構(gòu)的裝卸載開盒時(shí)間應(yīng)≤12s。

6.4重復(fù)定位精度

a)真空吸附式晶圓運(yùn)輸?shù)闹貜?fù)定位精度為±0.1mm；

b)伯努利式晶圓運(yùn)輸?shù)闹貜?fù)定位精度為±0.1mm；

c)邊緣夾持式晶圓運(yùn)輸?shù)闹貜?fù)定位精度為±0.1mm；

d)托舉式晶圓運(yùn)輸?shù)闹貜?fù)定位精度為±0.2mm。

6.5搬運(yùn)速度

晶圓運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的搬運(yùn)速度應(yīng)≤7s。

6.6對(duì)準(zhǔn)精度

真空吸附式晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度應(yīng)符合以下要求：

a)晶圓缺口、定位邊對(duì)準(zhǔn)精度：±0.1°；

b)晶圓中心對(duì)準(zhǔn)精度：±0.1mm。

邊緣夾持式晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度應(yīng)符合以下要求：

a)晶圓缺口、定位邊對(duì)準(zhǔn)精度：±0.1°；

b)晶圓中心對(duì)準(zhǔn)精度：±0.1mm。

6.7對(duì)準(zhǔn)所需時(shí)間

晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)位置確定所需時(shí)間應(yīng)≤3s。

6.8內(nèi)部潔凈度

內(nèi)部潔凈度應(yīng)符合ISO14644-1：2015中Class1的要求。

6.9內(nèi)部風(fēng)速均勻性

FFU的風(fēng)機(jī)風(fēng)速為0.4m/s時(shí)，EFEM系統(tǒng)內(nèi)部最大、最小風(fēng)速應(yīng)控制在平均風(fēng)速的±20%內(nèi)。

6.10內(nèi)部壓差

EFEM系統(tǒng)內(nèi)部壓差應(yīng)為2Pa～5Pa。

6.11周圍磁場(chǎng)

EFEM系統(tǒng)的周圍磁場(chǎng)應(yīng)≤1mGs。

6.12安裝

6.12.1傳片機(jī)械手、晶圓裝載機(jī)構(gòu)、晶圓對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)等機(jī)械關(guān)鍵零部件應(yīng)緊固無(wú)松動(dòng)，無(wú)漏裝或錯(cuò)裝等現(xiàn)

象。

6.12.2控制系統(tǒng)不應(yīng)出現(xiàn)閥體方向錯(cuò)誤、線路連接錯(cuò)誤和標(biāo)志標(biāo)識(shí)缺失等錯(cuò)誤。

6.13水平度

傳片機(jī)械手、晶圓裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)能通過(guò)水平測(cè)試，水平度≤0.5mm/m。

6.14運(yùn)行

EFEM系統(tǒng)通電后，應(yīng)滿足以下要求：

a)軟件版本、設(shè)備信息、配置信息與生產(chǎn)清單保持一致；

b)鼠標(biāo)、鍵盤、塔燈等設(shè)備配件的工作狀態(tài)應(yīng)正常；

c)指示燈及按鈕應(yīng)正常；

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d)晶圓裝載機(jī)構(gòu)、傳片機(jī)械手、接線盒、側(cè)門的安全互鎖應(yīng)正常。

6.15循環(huán)作業(yè)

按6.14進(jìn)行循環(huán)作業(yè)后，LoadPort、Aligner、Robot應(yīng)正常。

6.16安全

EFEM系統(tǒng)人體工程學(xué)、電氣安全應(yīng)分別符合SEMIS8、SEMIS22的相關(guān)要求。

7試驗(yàn)方法

7.1外觀

目測(cè)，必要時(shí)使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。

7.2裝卸載開盒時(shí)間

7.2.1Loadport

當(dāng)FOUP放置在裝載臺(tái)上后開始計(jì)時(shí)，待開盒機(jī)構(gòu)運(yùn)行至結(jié)束位置時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)，并記錄所用時(shí)間，重

復(fù)50次，取平均值。

7.2.2SMIFport

當(dāng)SMIFpod放置在裝載臺(tái)上后開始計(jì)時(shí)，待開盒機(jī)構(gòu)運(yùn)行至結(jié)束位置時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)，并記錄所用時(shí)間，

重復(fù)50次，取平均值。

7.2.3Opencassette

當(dāng)操作人員打開門開始計(jì)時(shí)，待放置cassette并調(diào)整好位置后，關(guān)閉門結(jié)束計(jì)時(shí)，并記錄所用時(shí)間，

重復(fù)50次，取平均值。

7.3重復(fù)定位精度

使用激光干涉儀進(jìn)行測(cè)量。將反射鏡安裝到待測(cè)目標(biāo)上，使用手操設(shè)備設(shè)置0°、90°、180°3個(gè)點(diǎn)

位，使待測(cè)裝置移動(dòng)到目標(biāo)位置點(diǎn)，并進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)程序設(shè)置，測(cè)量100組數(shù)據(jù)，將多次定位測(cè)量數(shù)據(jù)

進(jìn)行分析處理，得到裝置的重復(fù)定位精度。

7.4搬運(yùn)速度

通過(guò)軟件控制將機(jī)械手重復(fù)取放晶圓50次，當(dāng)機(jī)械手開始運(yùn)動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，待機(jī)械手完成所有動(dòng)作后

停止計(jì)時(shí)，取平均值。

7.5對(duì)準(zhǔn)精度

當(dāng)校準(zhǔn)器對(duì)晶圓對(duì)準(zhǔn)完成后，采用視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行圖形搜索，從而計(jì)算出晶圓中心以及晶圓缺口或

定位邊的角度位置精度，重復(fù)此過(guò)程50次，取平均值。

7.6對(duì)準(zhǔn)所需時(shí)間

將標(biāo)準(zhǔn)厚度的晶圓放置在校準(zhǔn)器上后，通過(guò)操作指令控制校準(zhǔn)器連續(xù)對(duì)晶圓進(jìn)行50次校準(zhǔn)動(dòng)作，并記

錄所需時(shí)間，取平均值。

7.7內(nèi)部潔凈度

EFEM系統(tǒng)內(nèi)部潔凈度按以下步驟進(jìn)行測(cè)試：

a)將EFEM系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)30min以上穩(wěn)定風(fēng)速；

b)將顆粒物檢測(cè)儀開機(jī)預(yù)熱至穩(wěn)定后，對(duì)儀器進(jìn)行校正；

c)取6個(gè)潔凈的采樣管，采樣管口向上，放置于EFEM系統(tǒng)內(nèi)部圖3①～⑥位置進(jìn)行采樣1min；

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d)用顆粒物檢測(cè)儀依次讀取每個(gè)采樣管中的顆粒度，后取平均值。

圖3內(nèi)部潔凈度檢測(cè)示意圖

7.8內(nèi)部風(fēng)速均勻性

EFEM系統(tǒng)內(nèi)部風(fēng)速均勻性按以下步驟進(jìn)行測(cè)試：

a)將EFEM系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)30min以上達(dá)到穩(wěn)定風(fēng)速；

b)在風(fēng)機(jī)過(guò)濾系統(tǒng)（FFU）過(guò)濾器下方100mm和20mm平面內(nèi)選取9個(gè)點(diǎn)，見圖4；

c)將FFU的風(fēng)機(jī)風(fēng)速設(shè)置在0.4m/s，依次將風(fēng)速計(jì)探頭置于EFEM系統(tǒng)圖3中①～⑨位置穩(wěn)定1

min后，依次測(cè)量每一點(diǎn)風(fēng)速，循環(huán)測(cè)量五次，并取各點(diǎn)風(fēng)速的平均值。

圖4FFU風(fēng)速測(cè)試示意圖

7.9內(nèi)部壓差

EFEM系統(tǒng)內(nèi)部壓差按以下步驟進(jìn)行測(cè)試：

a)將EFEM系統(tǒng)所有門應(yīng)處于關(guān)閉位置，且工藝位對(duì)接面處于封閉狀態(tài)，將FFU的風(fēng)機(jī)風(fēng)速調(diào)整

到最大排風(fēng)風(fēng)量，開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)30min以上；

b)將微壓差計(jì)閾值設(shè)置在2Pa～5Pa之間并置于圖5所示位置，每間隔10min記錄一次數(shù)據(jù)，共

記錄六個(gè)數(shù)據(jù)，觀察微壓差計(jì)數(shù)值。

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圖5內(nèi)部壓差測(cè)試示意圖

7.10周圍磁場(chǎng)

EFEM系統(tǒng)周圍磁場(chǎng)按以下步驟進(jìn)行測(cè)試：

a)按照?qǐng)D6所示確定磁場(chǎng)檢測(cè)指定區(qū)域A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)；

b)將三軸低頻電磁場(chǎng)檢測(cè)儀放置在指定區(qū)域；

c)記錄指定區(qū)域的磁場(chǎng)大小并重復(fù)測(cè)量5次，計(jì)算A、B、C三個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)平均值。

磁場(chǎng)檢測(cè)區(qū)域

ABC

磁場(chǎng)檢測(cè)區(qū)域

a）側(cè)視圖b)俯視圖

圖6周圍磁場(chǎng)測(cè)試示意圖

7.11安裝

使用扭力扳手測(cè)試零部件是否松動(dòng)，其他錯(cuò)漏裝及標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤等安裝問(wèn)題進(jìn)行目測(cè)。

7.12水平測(cè)試

水平測(cè)試按以下方法進(jìn)行：

a)首先確保機(jī)架地腳的滾輪與地面不接觸，而地腳的支撐座與地面完全接觸；

b)使用水平尺分別測(cè)量機(jī)械手和LoadPort的水平狀態(tài)。

7.13運(yùn)行

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EFEM系統(tǒng)通電后，檢查各個(gè)機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)。

7.14循環(huán)作業(yè)

通過(guò)操作測(cè)試軟件編寫測(cè)試流程，在EFEM系統(tǒng)的最高運(yùn)行速度下，完成所有工作點(diǎn)位、傳片數(shù)量不

低于10000片的傳片后，觀察LoadPort、Aligner、Robot是否正常工作。

7.15安全

半導(dǎo)體設(shè)備前端模塊應(yīng)通過(guò)SEMIS2認(rèn)證。

8檢驗(yàn)規(guī)則

8.1檢驗(yàn)分類

檢驗(yàn)分為出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目按表1的規(guī)定。

表1檢驗(yàn)分類

檢驗(yàn)類別

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求檢驗(yàn)方法

出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)

1外觀√√6.27.1

2裝卸載開盒時(shí)間—√6.37.2

3重復(fù)定位精度√√6.47.3

4搬運(yùn)速度—√6.57.4

5對(duì)準(zhǔn)精度—√5.67.5

6對(duì)準(zhǔn)所需時(shí)間—√6.77.6

7內(nèi)部潔凈度√√6.87.7

8內(nèi)部風(fēng)速均勻性√√6.97.8

9內(nèi)部壓差√√6.107.9

10周圍磁場(chǎng)√√6.117.10

11安裝√√6.127.11

12水平度√√6.137.12

13運(yùn)行√√6.147.13

14循環(huán)作業(yè)√√6.157.14

15安全—√6.167.15

注：“√”為應(yīng)檢測(cè)項(xiàng)目，“—”為不檢測(cè)項(xiàng)目。

8.2出