Организация производства пластин монокристаллического кремния на предприятии Филиал "Камертон" ОАО "Интеграл"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Общеинженерная практика позволяет ознакомится с основными процессами на производстве. Целью практики является закрепление и углубление знаний, полученных по общеинженерным дисциплинам, приобретение умений и навыков анализа физико-химических основ химико-технологических процессов, обоснования оптимального технологического режимосновных стадий производства.

Отчёт был написан на основе прохождения общеинженерной практики на предприятии Филиал «Камертон» ОАО «Интеграл». Целью этой практики является освоение технологии производства пластин монокристаллического кремния: входной, выходной и межоперационный контроль, режимы технологии; используемое оборудование и материалы, вопросы энергоснабжения, охраны труда и окружающей среды, стандартизации, метрологии.

Завод «Камертон» относится к предприятиям электронной промышленности. Основным его направлением является производство кремниевых пластин, а также много других электронных изделий: электронные наручные часы, шагомеры, секундомеры, комплектующие к ним, офисные и настенные часы, а так же медицинское оборудование для измерения давления.

Сейчас Филиал «Камертон» является одним из крупнейших предприятий отрасли Республики Беларусь и СНГ по производству кремниевых пластин различных диаметров.



1. Характеристика предприятия

1.1 История предприятия

Целесообразность развития микроэлектроники и электронной техники в Республике Беларусь обуславливается сложившейся инфраструктурой научно-промышленного комплекса, наличием весьма ограниченных сырьевых и энергетических ресурсов, а также и валютных ресурсов, необходимых для приобретения импортной комплектации, наличием опыта работ и сохранившимся значительным научно-техническим потенциалом республики в данной области деятельности. Развитие микроэлектроники является определяющим фактором в развитии и прогрессе других отраслей промышленности. Современное развитие промышленного комплекса направлено на все более широкое применение электроники во всех сферах жизнедеятельности и служит одним из существенных источников национального дохода, в том числе и валютных поступлений и, следовательно, является важным объектом и средством для решений на государственном уровне приоритетных проблем социально-экономического плана.

Год создания завода - 1979.

1961 Начато строительство главного корпуса и здания заводоуправления

1963 Введен в строй "Завод полупроводниковых приборов " им. Ф.Э. Дзержинского (г. Минск)

1963 Начато строительство лампового завода "Транзистор" (г. Минск)

1963 Первые опытные партии диодов

1965 Первые транзисторы

1968 Введен в строй и выпустил первую продукцию - транзисторы - завод "Транзистор" (г. Минск)

1969 Начато серийное производство интегральных микросхем

1971 Образовано НПО «Интеграл»

1972 Создано специальное конструкторско-технологическое бюро (СКТБ) НПО "Интеграл"

1973 Изготовлены первые отечественные электронные наручные часы "Секунда-2"

1974 Орден Октябрьской Революции за разработку и создание аппаратуры для исследования космического пространства

1977 Первая интегральная микросхема запоминающего устройства

1978 Первый микропроцессор

1978 Введен в строй завод "Электроника" (г. Минск)

1979 Введен в строй завод "Камертон" (г. Пинск)

1981 Орден Ленина за разработку и производство электронных блоков для наземного комплекса многоразовой космической системы

1982 Логические интегральные микросхемы (ИМС) серии ALS

1983 Введен в строй завод "Цветотрон" (г. Брест)

1986 Создано "СКБ Запад" (г. Брест)

1988 Первые микро-ЭВМ

1990 ИМС для телефонии

1991 Создано "СКБ Немига" (г. Минск)

1992 Электронные изделия для банков и торговли

1992 Первый телефонный аппарат

1993 ИМС для калькуляторов

1994 Логические ИМС серии HC/HCT, AC/ACT, 4000B, микросхемы EEPROM

1995 ИМС для одноплатного телевизора 6-го поколения

1995 Телефонные пластиковые карты

1999 Система качества сертифицирована на соответствие требованиям национальных и международных стандартов ISO серии 9001

2000 Изгтовлены сложнофункциональные СБИС для бытовый электроники

2001 Разработаны быстродействующие и сверхбыстродействующие диоды (FRD & UFRD)

2001 Освоены специализированные микросхемы для автоэлектроники

2002 Разработана ИМС телевизионного процессора ILA8842

2003 Открыты представительства НПО "Интеграл" в Китае, Индии

2005 Начато массовое производство мощных полевых транзисторов типа MOSFET

2005 Разработана СБИС для спутника «БелКа»

2006 Начато серийное производство ИМС с проектной нормой 0,8 мкм

2007 Начато производство сложнофункциональных изделий медтехники

2008 Начато производство запоминающих устройств специального назначения информационной емкостью256К

2009 Разработаны ИМС с проектной нормой 0,35 мкм

2010 Изготовлены опытные образцы запоминающихся устройств емкостью 1 Мбит

2010 Начато серийное производство ИМС на пластинах диаметром 200 мм

2010 Создано ОАО "ИНТЕГРАЛ"

2011 Освоено 5 изделей с проектными нормами 0,35 мкм: IN1307, IN1356-микросхемы часов реального времени, IZ1325-высокоточная термокомпенсированная микросхема часов реального времени, IZ8563-КМОП БИС таймера с ОЗУ с управлением по I2C шине, IZ2009-микросхема для систем аутентификации с однопроводным интерфейсом с блоком EEPROM, по которым ведется изготовление коммерческих партий.

2011 На созданном субмикронном производстве произведено и отгружено продукции на сумму 4,5 млн.долл.США

2012 В рамках программы «БКА» для спутника дистанционного зондирования земли изготовлены микросборки и интегральные сборки фоточувствительных приборов с зарядовой связью (ФПЗС)

2013 Министерство экономики Республики Беларусь 14 июня 2013г. зарегистрировало холдинг «ИНТЕГРАЛ» в государственном реестре холдингов за № 62.

2014 Разработана и освоена в серийном производстве многокристальная сборка КМОП СБИС ОЗУ емкостью 16 Мбит. Разработан и освоен в серийном производстве комплект микросхем серии 5584 для космического применения, 23 типа. Разработан мобильный аппарат искусственной вентиляции легких.

Целью создания и деятельности филиала является реализация целей и задач Общества. Филиал осуществляет часть функций Общества, в том числе функции представительства. Основной целью деятельности Филиала является извлечение прибыли.

Филиал является одним из крупнейших предприятий отрасли Республики Беларусь и СНГ в области электронной промышленности и единственным крупным производителем кремниевых пластин на территории Беларуси.

Общая площадь зданий и сооружений предприятия 37,4 тыс. м. кв., в т.ч. площадь зданий и сооружений, расположенных на территории промышленной площадки составляет 31,5 тыс. м. кв.

Предметом деятельности предприятия является производство продукции и оказание услуг. Предприятие создано с целью осуществления хозяйственной деятельности, направленной на получение прибыли.

1.2 Структура предприятия

Структура филиала «Камертон» ОАО «Интеграл» представлена в таблице 1.1



Таблица 1.1 - Структура филиала «Камертон»

1.3 Номенклатура предприятия

Основной продукцией являются пластины монокрмсталлического кремния диаметром 76,100,150, 200.

А также они выпускают:

- электронные наручные часы (мужские, женские, детские);

- часы настенные кварцевые ЧНК-01;

- шагомер-эргометр электронный ШЭЭ-01-1, ШЭЭ-01;

- часы-секундомер электронный ЧСЭ-01;

- часы электронные настенные со светодиодным индикатором ЧЭС-02;

- часы-термометр электронные ЧТЭ-02;

- часы настольные электронные «Интеграл ЧЭ-15» с блоком управления световым сигналом, предназначены для потребителей со слабым и отсутствующим слухом;

- ремни мужские, женские, детские из пластмассы;

- автоматический тонометр "Иад-05"

- изготовление деталей автоматного точения диаметром до 10мм;

- изготовление процедурного столика для новорожденных «Малышка-М»;

- изготовление резино-технических изделий.



2. Технологический раздел

2.1 Технологическая схема производства пластин монокристаллического кремния

В таблице 2.1.1 описывается схема технологического процесса изготовления пластин шлифованных монокристаллического кремния диаметром 100 мм.

Таблица 2.1.1 - Схема типового технологического процесса изготовления пластин

Название операции	Параметры операции	Оборудование
1.Входной контроль	Входной контроль слитков, материалов, используемых для изготовления ПМК.	Стол.
2.Приклеивание центров (подготовка слитков к калибровке)	Приклеивание слитков к торцам слитка мастикой на основе шеллака.	Установка наклейки центров, стеллаж, стол монтажный СМ-4.
3.Калибровка наружного диаметра	Шлифовка слитка по образующей для получения его правильной цилиндрической формы и доведение диаметра до требуемого значения.	Станок круглошлифовальный, стеллаж К-930, стол монтажный СМ-3.Точность калибровки ±100мкм.
4.Контроль диаметра слитка	Контроль качества и приёмка ОТК слитка после калибровки по параметрам: диаметр, внешний вид.	Стол монтажный СМ-3.
5. Отклеивание центров от торцов слитка	Отклеивание центров от слитка после калибровки.	Установка наклейки центров, стеллаж К-930, стол монтажный СМ-3.
6. Ориентация базового среза на слитках кремния	Определение линии базового среза на торце слитка, выращенного в направлении [111] или [100].	лазер газовый ЛГН-270А, плита поверочная размером (400Ч400) мм, стеллаж, стол монтажный СМ-3, установка наклейки центров, установка обеспыливания тип «Лада-4».
7.Снятие базового среза
8.Ориентированное маркирование слитка	Формирование по длине слитка ориентированной базовой метки.	Станок плоскошлифовальный, стол монтажный СМ-3, тумбочка.
9. Технический контроль	Контроль качества и приёмка ОТК слитка после калибровки.	Стол монтажный СМ-3, установка ориентации монокристаллов УОМ-1, стеллаж, тумбочка.
10. Крепление слитка	Подготовка поверхности слитка по образующей для крепления к прокладке.	Станция приклеивания слитков, установка для отмывки слитков модернизированная, подъемно-транспортный механизм, установка ориентации монокристаллов УОМ-1, стеллаж К-903.
11.Резка слитков на пластины	Приготовление абразивной суспензии- смеси SiC и полиэтиленгликоля, точное разрезание слитка на пластины заданной толщины, снятие резаных пластин с прокладки.	Станок струнной резки, машина для удаления проволоки, подъемно-транспортный механизм, стеллаж, стол монтажный СМ-3, ручная станция очистки, установка для приготовления суспензий. Зернистость SiC10-14 мкм, концентрация взвешенных частиц 1, 62 г/смі.
12.Контроль угла разориентации	Выборочный контроль качества и приёмка ОТК технологической партии ПМК после разрезания слитка.	Установка ориентации монокристаллов УОМ-1, стеллаж, тумбочка.
13.Промывка после резки	Очистка в растворе щелочи, очитка в растворе ПАВ «Прималюкс», промывка в проточной деионизованной воде.	Установка хим. обработки «Лада-1Д», стол монтажный СМ-3, установка обеспыливания тип «Лада-2», «Лада-4» .
14.Снятие фаски	Диаметр обработанной пластины: 100±0,2 мм; 150±0,2 мм; 200±0,2 мм. Ширина пластины: Диаметр 100 мм: 0,26-0,45 Диаметр 150 мм: 0,3-0,6 Диаметр 200 мм: 0,3-0,6
15. Химическое травление	Химическое травление в растворе щелочи NaOH (съем 10 мкм), промывка в проточной деионизованной воде для удаление остатков раствора, сушка.	установка хим. обработки «Лада-1Д», стол монтажный СМ-3, установка обеспыливания тип «Лада-2», «Лада-4», установка для отмывки и сушки «Центрифуга».
16. Разбраковка по внешнему виду	Идентификация ПМК, разбраковка технологической партии ПМК.	Стол монтажный СМ-3, тележка для транспортировки.
17. Разбраковка по геометрическим параметрам	Разбраковка, сортирование по толщине и формирование партии ПМК заготовок.	Измеритель толщины клина и прогиба, установка контроля толщины, клина и прогиба, стол монтажный СМ-3, тележка для транспортировки.
18.Технический контроль ПМК после резки	Выборочный контроль качества и приемка ОТК технологической партии.	Измеритель толщины клина и прогиба, лазер газовый ЛГН-270А, установка контроля толщины, клина и прогиба, установка наклейки центров, установка обеспыливания тип «Лада-4».
19.Сортирование (перед двусторонней обработкой)	Сортирование по размерным группам по толщине ПМК, идентификация ПМК, формирование технологической партии ПМК.	стол монтажный СМ-3, тележка для транспортировки.
20.Двусторонняя шлифовка	Двусторонняя прецизионная шлифовка свободным абразивом. Шлифуют порошком AluminiumoxidepowderF-1200 Fujimi (на основе Al2O3), время шлифовки 360 секунд.	Установка двусторонней шлифовки, стеллаж, стол монтажный СМ-3, тележка для транспортировки.
21. Щелочное травление	Групповая обработка в межоперационной кассете ПМК после двусторонней шлифовки для частичного удаления наружного слоя с поверхности ПМК и снятие механических напряжений на ПМК.	Установка щелочного травления, установка сушки центрифугированием, тележка для транспортировки.
22.Нейтрализация кислотой	Нейтрализация в растворе щавелевой кислоты.	Установка щелочного травления, установка сушки центрифугированием, тележка для транспортировки.
23.Сушка центрифугированием
24. Разбраковка по внешнему виду	Идентификация ПМК, проверка на ПМК предельного отклонения диаметра от номинального значения.	Стол монтажный СМ-3, тележка для транспортировки.
25. Разбраковка по геометрическим параметрам	Разбраковка технологической партии ПМК по геометрическим параметрам, сортирование по толщине.	Измеритель толщины, клина и прогиба, установка контроля толщины, клина и прогиба, стол монтажный СМ-3, тележка для транспортировки.
26.Технический контроль ПМК заготовок	Выборочный контроль качества и приемка партий ПМК заготовок.	Измеритель толщины, клина и прогиба, проектор измерительный цифровым отсчетом, стол монтажный СМ-3, тележка для транспортировки.

2.2 Изучение технологии и физико-химических основ процессов резки и шлифовки полупроводниковых кремниевых пластин

Резка слитков на тонкие пластины (около миллиметра) может осуществляться двумя способами:

§ резка связанным абразивом дисковыми пилами;

§ резка проволокой с использованием свободного абразива.

Перед разрезанием слитка на пластины производят его ориентированное наклеивание. Вначале на слиток приклеивается прокладка, которая необходима с одной стороны для крепления слитка к держателю (приспособление для крепления слитка к станку), с другой для удержания пластин на прокладке после проведения процесса резки (рисунок 2.2.1 и 2.2.2).

Рисунок 2.2.1. Держатель для крепления слитка к станку дисковыми пилами: 1 - слиток, 2 - клеящая мастика, 3, 4 - основание и корпус держателя, 5 - торец слитка со стрелкой указателем ориентации, текстолитовая прокладка для удержания торца слитка, текстолитовая или графитовая прокладка вместе с клеящей мастикой для удержания слитка.

Рисунок 2.2.2. Держатель для крепления слитка к станку проволочной резки.

В качестве клеящих мастик используют составы, в которые входят эпоксидные смолы, отвердители, пластификаторы и разные наполнители. Для прокладок применяют графит, текстолит и другие материалы, которые не вызывают засорение режущего инструмента продуктами обработки («засаливание»).

Резка связанным абразивом проводится на станках алмазными кругами с внутренней режущей кромкой (АКВР). Процесс резки сопровождается большим выделением тепла, поэтому в качестве охлаждающей жидкости используется вода, или вода со специальными с добавками (СОЖ).

Для резки слитков используют станки с внутренней режущей кромкой для слитков кремния разного диаметра: «Алмаз 6М» (диаметром 60, 76, 100 мм), «Алмаз 12М», TS 23 (диаметр 100, 125, 150 мм) , TS 200 (диаметр 150, 200 мм).

Процесс резки осуществляется следующим образом. На шпиндель станка крепят специальным образом режущий инструмент, который представляет собой тонкий 0,12 - 0,15 мм металлический диск (круг) с центральным отверстием, на кромку которого электрохимическим осаждением нанесен алмазный слой с никелевой связкой. Размер алмазных зерен для кремния 40-50 мкм (АСМ 50/40). Для основы круга используют высококачественную хромоникелевую нержавеющую сталь с присадками молибдена, ванадия или титана, обладающую высокой прочностью и упругостью. Толщина диска вместе с режущей кромкой составляет 0,32 - 0,5 мм.

От качества режущего инструмента, а также степени его натяжения на станок зависит стойкость диска и качество изготавливаемых пластин. Недостаточное натяжение диска приводит к появлению радиального биения инструмента при резке, а также искажению формы диска, что приводит в свою очередь к появлению брака на пластинах в процессе резки (коробление, внешний , трещины), чрезмерное натяжение может привести к разрыву самого отрезного диска.

При натяжении диск вначале зажимают между зажимными кольцами (пяльцами) с помощью винтов, затем устанавливают на станок и крепят к прижимному кольцу, который установлен на шпинделе. Зажимные винты и болты расположены равномерно по всему внешнему диаметру зажимного устройства.

Натяжение диска различают:

гидравлическое - зажимное кольцо при помощи закаченного в систему глицерина давит на отрезной диск, тем самым обеспечивает необходимое натяжение (для «Алмаз 6М»);

механическое - натяжное устройство представляет собой систему колец -пялец (прижимное кольцо, кольцо - обруч, натяжное кольцо) внутри которой находится отрезной диск. Далее все устройство крепится винтами к шпинделю станка и с помощью специальных крепежных болтов регулируется натяжение диска (для «Алмаз 6М»).

При натяжении диаметр внутреннего отверстия отрезного диска увеличивается в среднем на 1%. При установке диска контролируют торцевые биения посадочных мест, радиальные биения натяжения диска. Для контроля указанных параметров используют индикатор часового типа с ценой деления 0,001 мкм, закрепленного в специальную стойку. Контроль степени натяжения проводят с помощью микроскопа МИР 1.

Далее держатель с закрепленным слитком устанавливают на станок. В комплект станка входит устройство, которое позволяет с помощью специальных винтов (лимбов) движением вверх - вниз, вправо - влево устанавить слиток в нужном кристаллографическом направлении.

При включении станка шпиндель с закрепленным на нем алмазным диском начинает вращаться. В зависимости от конструкции станка держатель со слитком перемещается в горизонтальном или вертикальном направлении, в момент касания слитка боковой поверхностью кромки алмазного диска начинается процесс резания.

После установки слитка проводят отрезание горбушки (отходы кремния на торцах слитка, связанные с ориентированной резкой слитка в зависимости от заданной кристаллографической ориентации) и контрольной пластины, по которой проверяют настройку станка, натяжение диска, ориентацию поверхности пластины.

Перед началом и в процессе резки проводят вскрытие алмазов и заточку кромки на отрезном диске, путем прорезывания шлифовальных брусков.

Режимы резания выбирают в зависимости от марки кремния, диаметра слитка, ориентации, толщины отрезаемой пластины.

Рекомендуемые режимы резания для слитков монокристаллического кремния: скорость вращения шпинделя 1500 - 3000 об/мин, скорость подачи 10 - 60 мм/мин.

На процесс резки существенное влияние оказывает скорость подачи слитка. При малых скоростях подачи слитка производительность резки слишком мала. С увеличением скорости подачи производительность повышается, а точность обработки снижается за счет повышенного биения диска и деформации кромки. Отрезаемая пластина будет иметь искривленную поверхность и грубые следы реза.

Момент входа - выхода режущего инструмента в слиток является наиболее критичным. Ряд современных станков резки имеют ступенчатую подачу слитка: на входе и выходе диска в слиток скорость подачи снижается, а при основной резке повышается.

Недостатком резки связанным абразивом является сложность установки алмазного диска, его натяжение и центровка, низкая производительность.

Резка свободным абразивом проводится на станках струнной (проволочной) резки.

Рисунок 2.2.3. Станок струнной резки Е500Е-8 с программным обеспечением

На рисунке 2.2.3 показан станок струнной резки Е500Е-8 фирмы НСТ, который предназначен для резки слитков диаметром 100, 125, 150, 200 мм.

Для резки слитков диаметром 100 мм используют 2 стола, для диаметров 125, 150, 200 мм - один стол. Одновременно на одном столе можно резать несколько слитков общей длиной равной длине стола (470 - 500 мм). Для резки используют бобины (катушки) (1, 6) с проволокой длиной до 800 км, толщиной 0,14 мм. Проволока устанавливается так, чтобы сформировать стандартную сеть (2), натянутой на четыре направляющих проволоки (3). Направляющие проволоки приводятся в движение управляемыми двигателями. На противоположном конце проволока наматывается на бобину натяжного приспособления (6). Скорость проволоки, ее обратное и прямое движение, оптимальный состав и скорость подачи суспензии настраиваются в соответствии с геометрией слитка на всем протяжении резки.

Перед резкой слитки кремния также ориентируют, как и в случае резки, дисковой пилой, только в случае струнной резки проводят ориентированную наклейку самого слитка (путем поворота и смещения слитка относительно стола). В комплект станка Е500Е-8 входит рентгеновская установка, которая позволяет координировать угол поворота слитка с местом приклейки прокладки и креплением стола.

В зависимости от назначения станки струнной резки делятся на станки для электронного кремния и станки для солнечного кремния.

Станки для электронного кремния имеют более сложное строение, проволока в таких станках имеет ход вперед - назад для получения лучших геометрических параметров.

Проволочная пила представляет собой многопроволочную сетку с толщиной проволоки 0,1 - 0,16 мм . В процессе резки на слиток подается абразивная суспензия, которая и осуществляет резку.

Более высокую производительность обеспечивает проволока, на которую гальваническим способом нанесен алмазосодержащий слой с размерами зерна 1-20 мкм. Однако сложность обеспечения однородных механических и геометрических характеристик на значительной длине такого инструмента препятствует его широкому применению.

Процесс проволочный резки происходит следующим образом: тонкая проволока окутывает комплект направляющих проволоки, создавая проволочную сетку. Слитки крепятся на столе, который перемещается в вертикальном направлении. Резка происходит за счет движущейся проволочной сетки. Проволока движется с одной бобины на другую, проходя через канавки направляющих валов, из форсунок подается суспензия (смесь) из абразивного порошка (карбид кремния черный или зеленый, зернистостью 10-20 мкм) и связывающей жидкости (масло или водорастворимая жидкость, например, полиэтиленгликоль). Вращение направляющих проволоки тянет проволочную сетку, перенося абразивную жидкость (суспензию), проникает в слиток из боковых форсунок (рисунок 10). По мере того как стол станка продвигает слиток через проволочную сетку, он разрезается на пластины посредством истирания.

Рисунок 4. Схема резки пластин из слитка проволокой:1, 6 - бобины с проволокой, 2 - проволока, 3 - направляющие валы, 4 - слиток, закрепленный на столе станка, - 5 - натяжное устройство.

кремниевый пластина полупроводниковый шлифовка

Для обеспечения требуемого качества поверхности пластин должны быть подвергнуты дальнейшей обработке. Эта обработка состоит в шлифовке и последующей полировке пластин. Шлифовка и полировка пластин производится на плоскошлифовальных прецизионных станках с использованием абразивных материалов с размером зерна около 40 мкм (микропорошки). Чаще всего применяют группы микропорошков с зернами 14 мкм и меньше. Микропорошки М14, М10, М7, М5 изготавливаются из карбидов бора, кремния и электрокорунда, микропорошки марок АСМ - из алмаза.

В зависимости от типа микропорошка выбирается материал поверхности шлифовальщика. При шлифовке пластин микропорошками М14-М15 применяют стеклянный шлифовальщик, при полировке микропорошками АСМ - специальные шлифовальщики с поверхностью из тканевых материалов. При обработке пластин на рабочий шлифовальщик устанавливаются три головки с наклеенными пластинами. Головки удерживаются от перемещения по шлифовальщику специальными направляющими кронштейнами с опорными роликами (рисунок 5). За счет силы трения возникающей между соприкасающимися поверхностями рабочего шлифовальщика и головок, последние вращаются вокруг своих осей. Это вращение головок создает условия для равномерного шлифования.

Рисунок 5 -- Схема плоскошлифовального станка и расположения головок: 1-- дозирующее устройство с абразивной суспензией; 2-- грузы; 3-- головка; 4-- пластины; 5-- шлифовальщик; 6-- направляющий ролик

При шлифовании микропорошками М14 - М15 используют водные суспензии с соотношением воды к абразиву 31, при полировке пластин специальные алмазные пасты.

В настоящее время принята определенная последовательность операций при механической обработке пластин. При этом учитывается то, что толщина снимаемого слоя на каждой операции должна превышать толщину нарушенного слоя, который образовался на предыдущей операции. Пластины шлифуют с двух сторон.

В целом механическая обработка пластин, удовлетворяющих требованиям планарной технологии, приводит к большим потерям кремния (около 65%).



3. Охрана труда и окружающей среды

В процессе изготовления ПМК образуются выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух в виде аэрозолей и газов, сбросы загрязняющих веществ в канализационные сети в виде растворов определенной концентрации, образуются отходы производства.

Функции и обязанности подразделений филиала «Камертон» по охране окружающей среды установлены СТП К14.1.

Образование, сбор, накопление и передача отходов на переработку или захоронение являются неотъемлемой частью производственного процесса, в результате которого они образуются. Технологический процесс изготовления ПМК разработан с учетом требований ООС: концентрации вредных веществ не должны превышать значений ПДВ и ПДК вредных веществ. Перечень, коды, образующихся отходов производства, их агрегатное состояние и класс опасности регламентируются инструкцией «Обращение с отходами производства».

Контроль ПДК загрязняющих веществ в промышленных выбросах осуществляет СПЛ.

Контроль ПДК в промышленных сточных водах осуществляет ОГЭ.

Образование, учет, сбор и хранение отходов

Все промышленные отходы подлежат обязательному учету образования, хранения, использования, передачи на переработку специализированным предприятиям или на захоронение.

За сбор, учет, хранение отходов и передачу их для дальнейшей транспортировки на переработку или захоронение несет ответственность руководитель подразделения (начальник цеха, участка, отдела), в котором образуются отходы производства, либо лицо, назначенное его распоряжением.

Первичный учет отходов ведется в местах их образования весовым или расчетным путем в зависимости от вида отхода и фиксируется в книге первичного учета образования отходов производства.

Сбор и хранение отходов производства определяется их физическим состоянием, химическим составом и классом опасности отходов в соответствии с требованиями инструкции «Обращение с отходами производства».

Сбор и хранение отходов производства, предназначенных для захоронения, производится в промаркированные контейнеры с крышками, расположенные на выделенных огражденных площадках с твердым водонепроницаемым покрытием, недоступных для посторонних лиц.

Примечание - Влажность отходов производства, подлежащих захоронению на полигоне ТКО, не должна превышать 85 %.

Защита окружающей среды от воздействия вредных сбросов и выбросов

Для предотвращения опасного воздействия вредных веществ, образующихся в процессе производства ПМК, предупреждения загрязнений атмосферы и гидросферы:

· соблюдать требования технологических процессов и инструкций по выполнению норм и требований ООС и своевременно принимать меры, исключающие нарушение;

· предотвращать превышение ПДВ или ВСВ загрязняющих веществ в атмосферу, превышение нормативов ПДС сбрасываемых сточных вод этих норм;

· выполнять планово-предупредительный ремонт природоохранного оборудования своевременно и качественно;

· проводить работу при наличии общей непрерывно действующей приточно-вытяжной вентиляции, оснащенной системой очистки вентиляционных выбросов от вредных веществ;

Примечания

1. Для улавливания выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в производственных помещениях установлены газоочистные установки - фильтры типа РИФ со степенью очистки (90 - 99) %.

2. Вытяжные вентиляционные системы и специальные фильтры предусмотрены и утверждены планировочным решением.

· оснащать рабочие места эффективной местной вытяжной вентиляцией, обеспечивающей содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны в пределах ПДК;

· пользоваться средствами индивидуальной защиты, не допускать попадания химических веществ внутрь организма;

· хранить химические материалы в вытяжном шкафу при включенной вытяжной вентиляции в таре с плотно закрывающейся крышкой, снабженной этикеткой с полным названием вещества, в количествах, не превышающих нормы единовременного хранения химических материалов. Не оставлять химические материалы открытыми во время перерывов и после окончания работы;

· разливать вредные вещества в специальных помещениях;

· предусмотреть сборники отходов вредных веществ раздельно по каждому виду вещества с надписью полного названия вещества;

· удалять содержимое сборников для отходов производства из помещения не реже одного раза в смену;

· Очищать по мере накопления, но не реже одного раза в три месяца, локальные отстойники по улавливанию отходов, которыми оборудована система канализации станков и ЦОТО:

слить жидкую фракцию в ЦОТО;

переложить вязкую массу специальным совком в ящик с отверстиями в дне,

дно которого выстелено грубой тканью;

выгрузить шлам после его обезвоживания до 85 % из ящика в контейнеры для сбора отходов;

· сливать отработанный раствор для травления нарушенного слоя в полиэтиленовую канистру и передавать на участок № 70 для нейтрализации хромсодержащих сточных вод;

· сливать отработанные травители в кислотно-щелочной слив с одновременным многократным разбавлением водой с последующей нейтрализацией стоков на участке № 70;

· нейтрализовать воду, используемую для улавливания выделяемых в воздух вредных веществ, на участке № 70;

· соблюдать правила защиты от статического электричества при сливо-наливных операциях легковоспламеняющимися жидкостями.

На предприятии ведутся работы, направленные на снижение энергоемкости выпускаемой продукции. За 2014 год показатель по энергосбережению составил минус 9,0% при плане минус 9%.

Важнейшим мероприятиям, внедренным в 2014г., явилось: внедрение системы рециркуляции воздуха в процессе создания микроклимата ц.40 .

За счет мероприятий по экономии водных ресурсов за 2014г. сокращено потребление хозпитьевой воды на 22% ( -15,6 тыс.м³⁾.

4. Метрология и стандартизация, методы контроля и качества

Стандартизация как деятельность направлена на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положения для всеобщего и многократного использования в отношении реально существующих или потенциальных задач. Она стала действительным рычагом совершенствования организации общественного производства, ускорения научно-технического прогресса, повышение качества выпускаемой продукции, а также одним из важных инструментов планового управления предприятием.

Стандарты являются важнейшей государственной технической функциональной системой, устанавливающей единство норм, параметров, размеров, технических характеристик и качества продукции, а также условий, правил, терминов, обозначений и других параметров применения.

Основными целями стандартизации являются:

- зашита интересов потребителей и государства в вопросах номенклатуры и качества продукции, услуг и процессов, обеспечивающих их безопасность для жизни, здоровья людей и имущества, охрану окружающей среды;

- повышение качества продукции в соответствие с развитием науки и техники, с потребностями населения и народного хозяйства;

- обеспечение совместимости и взаимозаменяемости продукции;

- содействие экономики людских и материальных ресурсов, улучшению экономических показателей производства;

- устранение технических барьеров в производстве и торговле, обеспечение конкурентоспособности продукции на мировом рынке и эффективного участия государства в межгосударственном и международном разделении труда;

- обеспечение безопасности народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;

- содействие повышению обороноспособности и мобилизационной готовности страны.

Основными задачами стандартизации являются:

- обеспечение взаимопонимания между разработчиками, изготовителями, продавцами и потребителями (заказчиками);

- установление оптимальных требований к номенклатуре и качеству продукции в интересах потребителя и государства, в том числе, обеспечивающих ее безопасность для жизни, здоровья людей и имущества, охрану окружающей среды;

- установление требований по совместимости (конструктивной, электрической, электромагнитной, информационной, программной и др.), а также взаимозаменяемости продукции;

- согласование и увязка показателей и характеристик продукции, ее элементов, комплектующих изделий, сырья, материалов;

- унификация на основе установления и применения параметрических и типоразмерных рядов, базовых конструкции, конструктивно-унифицированных блочно-модульных составных частей изделий;

- установление метрологических норм, правил, положений и требований;

- нормативно-техническое обеспечение контроля (испытаний, анализа, измерений), сертификации и оценки качества продукции;

- установление требований к технологическим процессам, в том числе для снижения материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости, для обеспечения применения малоотходных технологий;

- создание и введение систем классификации и кодирования технико-экономической информации;

- нормативное обеспечение межгосударственных и государственных социально-экономических и научно-технических программ (проектов) и инфраструктурных комплексов (транспорт, связь, оборона, охрана окружающей среды, контроль среды обитания, безопасность населения и т.п.);

- создание системы каталогизации для обеспечения потребителей информацией о номенклатуре и основных показателях продукции;

- содействие выполнению законодательства государства методами и средствами стандартизации.

При разработке стандартов необходимо обеспечить:

- соответствие требований стандартов нормам законодательства, нормам и правилам органов, выполняющих функции государственного надзора;

- комплексность стандартизации взаимосвязанных объектов, включая метрологическое обеспечение, путем согласования требований к этим оюъектам и увязкой сроков введения в действие нормативных документов по стандартизации;

- оптимальность требований, включаемых в стандарты.

Стандарты устанавливают требования к основным свойствам стандартизации, которые объективано проверены, включая требования, обеспечивающие безопасность для жизни, здоровья людей и имущества, охрану окружающей среды, совместимость и взаимозаменяемость, а также правила маркировки и метода контроля.

Стандарты на продукцию и услуги являются пригодными для применения в целях сертификации; излагаются четко и ясно для обеспечения однозначности понимания их требований.

Для организации и осуществления разработки, рассмотрения, согласования и подготовки к утверждению государственных стандартов, нормативных документов по стандартизации, а также проведения работ по международной (региональной) стандартизации создают технические документы (ТК) по стандартизации.

Подразделения стандартизации (конструукторско-технологический, научно-исследовательский отдел, лаборатория, бюро) на предприятии выполняют научно-исследовательские, опытно-конструкторские и другие работы по стандартизации, учавствуют в выполнении работ по стандартизации, проводимых другими подразделениями предприятия, осуществляют организационно-методическое и научно-техническое руководство работами по стандартизации на предприятии.

Для наиболее полного учета интересов потребителей при проведении работ по стандартизации ТК (разработчики стандартов) взаимодействуют с общественными организациями потребителей путем привлечения их к определению номенклатуры и требований к качеству продукции, а такжеметодов оценки ее качества; непосредственному участию в разработке пректов стандартов.

Заказчиками разработки государственного стандартов устанавливаются основопологающие требования, обязательные требования, к качеству продукции, обеспечивающие ее безопасность для жизни и здоровья людей, имущества, охрану окружающей среды, совместимость и взаимозаменяемость, а также работ по разработке и применению международных (региональных) и национальных стандартов других стран.

К нормативным документам по стандартизации относят государственные стандарты, отраслевые стандарты, технические условия, стандарты предприятия, стандарты научно-технических инжинерных обществ. Для решения задач по организации и координации работы по стандартизации выпускают соответствующие рекомендации и иные документы по стандартизации. Порядок разработки, утверждения, учета и применения отраслевых стандартов устанавливают министрества, к омпетенции котрого отнесены вопросы организацииработ по стандартизации.

Стандарты и технические условия должны разрабатывться на основе и по результатам научно-исследовательских, опытно-конструкторских, технологических и проектных работ, с учетом лучших отечественных и зарубежных достижений в соответствующих областях науки и техники, требований международных, региональных и прогрессивных национальных стандартов других стран и предусматривать решения, оптимальные для экономического и социального развития страны.

Управление качеством на стадии разработки направлено на обеспечение технического уровня разрабатываемых ПМК при заданных ограничениях на ресурсы и сроки разработки и определяется специальными нормативными документами.

На стадии производства качество обеспечивается такими факторами, как чистота исходных материалов, технический уровень и состояние оборудования инструмента и оснастки, совершенство технологических процессов, степень подготовки производственного персонала и соблюдение им технологической дисциплины. Управление качеством на стадии производства направлено на выпуск ПМК с параметрами, предусмотренными техническими условиями, при минимальных затратах материалов и труда и также определяется специальными нормативными документами.

Контроль качества продукции обеспечивается:

-внутренним аудитом системы менеджмента качества;

-входным контролем поступающих материалов и комплектации;

-контролем системы менеджмента качества в процессе производства;

-приемо-сдаточными испытаниями;

-испытаниями на надежность и периодическими испытаниями;

-ведением записей по качеству.

Контроль внешнего вида пластин проводится визуально:

- при освещении светом высокой интенсивности (под сфокусированным светом) на наличие загрязнений, светящихся точек, царапин, микроцарапин, матовости;

- при диффузном освещении (под люминисцентной лампой) на наличие канавок, трещин, следов резки, краевых сколов, кольцевых подтравов, апельсиновой корки, ямок, бугров.

Геометрические параметры пластин - толщина, клин, прогиб - контролируются с помощью измерителя ЩЦМ 3.445.007, установок МХ 203-6-33, МХ 204-8-37, в которых пользуется бесконтактный емкостной метод измерения.

Рисунок 4.1 - Установка для измерения параметров плоскостности UltraGage 9500 (фирмы ADE)

Рисунок 2.3.3 - Установка для измерения геометрических параметров пластин ЩЦМ 3.445.007



Параметры и характеристика слитков должна соответствовать нормам, описанным в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Параметры и характеристики слитков монокристаллического кремния

Наименование параметра	ед. изм.	Норма
Метод выращивания	-	по Чохральскому
Обозначение марок кремния	-	в соответствии с ТУ 48-4-295, ТУ 48-4-443, ГОСТ 19658, спецификациями, согласованными изготовителем ПМК и изготовителем слитков
Типовые наиболее используемые марки кремния монокристаллического	-	КДБ 0,005 КДБ 10 КЭМ 0,03 КЭФ 4,5	КДБ 0,3 КДБ 12 КЭС 0,01	КДБ 3,0 КДБ 60 КЭФ 0,5
Тип проводимости	-	p-тип; n-тип
Кристаллографическая ориентация слитка	-	(111); (100)
Удельное электрическое сопротивление (с) для типовой марки кремния, номинальное значение Относительное отклонение удельного электрического сопротивления от номинального значения	- %	определяется маркой кремния от 20 до 35
Радиальный градиент удельного электрического сопротивления	%	от 10 до 25
Концентрация атомов междоузельного кислорода при к = 2,45·1017 см-2 а) для кремния с удельным сопротивлением более 0,01 Омсм: б) для кремния высоколегированного с удельным сопротивлением 0,01 Омсм и менее	см-3 см-3	7,5 1017, не менее; от 6 1017до 91017 -
Радиальный градиент концентрации атомов междоузельного кислорода		в соответствии с ТУ 48-4-295, ТУ 48-4-443, ГОСТ 19658, спецификациями, согласованными изготовителем ПМК и изготовителем слитков
Концентрация атомов замещения углерода	см-3	от 31016 до 1 1017
Документы, регламентирующие параметры	-	ТУ 48-4-295, ТУ 48-4-443,ГОСТ 19658, спецификация, согласованная изготовителем ПМК и изготовителем слитков

Технический контроль.

Применяемость - для изготовления:

- ПМК Ш 100, 150, 200 мм спецификаций СП2 - СП7, СП10, СТ1 - СТ5, СТ10Т,

СТ10М;

- ПМК заготовок спецификаций СП21, СП22 - СП25.

Назначение - выборочный контроль качества и приемка ОТК технологической партии ПМК по параметрам:

- идентификация ПМК;

- диаметр, предельное отклонение от номинального значения;

- базовый срез;

- фаска: ширина, профиль края, фактура;

- ориентация поверхности - для ПМК Ш 100 мм ориентации (111), поверхность

которых разориентирована от плоскости (111) на 4 градуса в направлении [11 2 ] к ближайшей плоскости (110), спецификаций СП2 - СП4, СП10, СП21 - СП25;

- качество поверхности;

- геометрические размеры (толщина, клин, прогиб (коробление)).



5. Водоподготовка и энергоснабжение

5.1 Водоподготовка

Водоснабжение Филиала «Камертон» осуществляется от собственной артезианской скважины находящейся на территории завода. Вода добывается на глубине 140-150 м и при помощи насоса перегоняется в два резервуара объёмом 500м³. Далее вода из резервуаров по насосной станции поступает в цех водоподготовки.

В цехе вода проходит стадии фильтрации и обесцвечивания. После этого часть воды поступает на завод для бытовых нужд, а часть под давлением 0.2МПа подаётся на установку деионизации воды 11ЧВЦ-10-005 производительностью 12м³/ч (предназначена для очистки воды ионообменным методом).

На установке 11ЧВЦ-10-005, вода подается на ионитовые фильтры(Н-катиониты и ОН-аниониты), а так же на фильтры смешанного действия (ФСД) (включающие в себя одновременно Н-катиониты и ОН-аниониты). После этого вода подаётся на установку дегазации 11ДЖР-10-003 производительностью 12м³/ч. Степень удаления углекислоты 70%. На выходе получаю деионизованную воду марки Б.

Деионизованная вода марки А-водавысшей степени чистоты, получаемая из воды марки Б путём фильтрации ее через фильтры предварительной, тонкой очистки и ионитный фильтр.

Таблица 5.1. Технические требования к деионизованной воде.

Наименование показателей	Нормы для марок
	А	Б
Удельное сопротивление при (20±2)?С МОм·см, не менее	18	10
Перманганатная окисляемость в пересчете на кислород, мг/л, не более	0,5	0,5
Содержание кремниевой кислоты, мг/л, не более	0,009	0,01
Содержание железа, мг/л, не более	0,008	0,005
Содержание меди, мг/л, не более	0,003	0,002
Содержание микрочастиц размером 2мкм, шт/см3, не более	10	50
Содержание колоний образующих бактерий, шт/см3, не более	1	1

5.2 Электроснабжение

Филиал «Камертон» ОАО «ИНТЕГРАЛ» обеспечивается электроэнергией при помощи газа когерентной установки TEDOMD770 с электрической мощностью 774 кВт, которая работает на природном газе. За сутки газоустановка при электрической мощности 774 кВт потребляет 5200м³ природного газа. Газоустановка полностью компьютеризирована, оснащена множеством датчиков контроля в участках установки, компьютером поддерживается оптимальный режим работы установки. Во избежание перегрева двигателя внутреннего сгорания его охлаждают. Охлаждение двигателя внутреннего сгорания осуществляется сетевой водой. После охлаждения двигателя вода нагревается и поступает на отопление предприятия с температурой 65°С, отопления предприятия осуществляется при температуре окружающей среды -10°С.

5.3 Теплоснабжение

На территории Филиала «Камертон» имеется котельная. В состав котельной входят три котлоагрегата, в т.ч. два паровых котла ДКВР-10/13 производительностью 10 тонн пара в час, работающих на газе, и один водогрейный котёл КВГМ-20 производительностью 20 Гкал/ч., работающих на мазуте М-100. Общая мощность котельной составляет 34 Гкал/ч.

В качестве основного топлива используется природный газ. Загрузка котельной в летнее время составляет 20% , в зимнее время - до 60%.

Котельная отпускает теплоэнергию на производственные и комму-нально-бытовые нужды предприятия, на технологические нужды, отопление и горячее водоснабжение сторонним потребителям.

Для коммерческого учета отпускаемой теплоэнергии установлены следующие приборы по пару - “Сосна 001”, “Исток - Т” ; по отоплению - ЭП-8009/3.

Для хранения мазута имеются 2 подземные емкости объемом 500 м³ каждая и 1 наземная объемом 400 м³.

Сброс продувочной воды осуществляется через теплообменник, конденсат с котельной собирается в деаэраторный бак.

В настоящее время использование котельной экономически не целесообразно, поэтому в качестве источника теплоснабжения используют

газа когерентной установки TEDOMD770с тепловой мощностью 752 кВт.



Заключение

Во время прохождения общеинженерной практики на ОАО «Интеграл» филиал «Камертон» была освоена технология производства пластин монокристаллического кремния диаметром 100,150,200 мм.

Было изучено:история завода, структура предприятия, оборудование, маршрутные и технологические карты производства ПМК,метрология, стандартизация,охрана труда и окружающей среды.

В соответствии с поставленной целью была проработана научно-технологическая литература в области резки двумя способами(резка связанным абразивом дисковыми пилами и резка проволокой с использованием свободного абразива) и шлифовки полупроводниковых пластин монокристаллического кремния различного диаметра.

Мною были изучены физико-химические основы резки и шлифовки; используемые материалы и оборудование.

В отчете по прохождению общеинженерной практики приведены основные положения, касающиеся резки и шлифовки пластин монокристаллического кремния, а также технологические особенности данных операций и оборудования, на которых происходят эти процессы.



Список литературы

1. Полупроводниковые пластины и их параметры. Подготовка, разрезание полупроводникового слитка на пластины и обработка: реферат. - Минск: БГУИР, 2008

2. Филиал «Камертон» ОАО «Интеграл»: О компании - Режим доступа: http://kamertonpinsk.by/

3. ОАО «Итеграл» - Режим доступа:www.integral.by/?text_id=13

4. Технология СБИС: В 2-х кн. Книга 1. Перевод с англиского/ Под ред.С.Зи. - М.: Мир,1986. - 404 с.

5. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральныз микросхем: Учеб. пособие для ВУЗов по спец. «Полупроводники и диэлектрики» и «Полупроводниковые приборы». - 3-е изд., перер. и доп. - М: Высш. шк., 1986. - 368 с.

6. Очистка поверхности пластин и подложек. - Режим доступа: http://www.tech-e.ru/2008_6_72.php

7. Зазеко,О.И. Операционная карта технологического процесса/ О.И.Зазеко - П.:филиал «Камертон» ОАО «Интеграл» дРО. 754.820.ТК,2011. - 34 с.

8. Верещак Е.В. Руководство по использованию оборудования / В.И. Верещак - П.: филиал «Камертон» ОАО «Интеграл» дРО.754.820.ТК, 2011. - 58 с.

9. Филиал «Завод Камертон» - Режим доступа: http://brestobl.com/predpr/16pinsk/kamert.html

Размещено на Allbest.ru

...