半导体晶圆制造关于设备制程几个核心概念及映射关系
目录
一、基本定义（先明确术语）
二、层级关系与映射逻辑
1. 从生产流角度（逻辑流）
2. 从设备执行角度（物理流）
三、关键映射关系表
四、可视化关系图
五、典型场景举例
场景：执行“离子注入”（Ion Implant）
场景：执行“氧化”（Oxidation）
六、总结：一句话厘清关系
在半导体晶圆制造（Wafer Fab）中，设备（Equipment）这五个核心概念之间存在清晰但多层次的映射关系。下面从逻辑层级和物理执行两个维度，帮你系统理清它们之间的关联。
一、基本定义（先明确术语）
| 概念 | 定义 | 关键属性 |
|---|---|---|
| Lot | 生产管理与追踪的基本单位，通常包含 1–25 片晶圆（可配置）。用于调度、良率追踪、SPC 分析。 | 逻辑实体，贯穿全流程 |
| Batch | 设备单次运行中物理同时处理的晶圆集合。由设备腔体或载具容量决定（如炉管一次处理 25 片）。 | 物理实体，仅存在于特定制程步骤中 |
| 制程（Process Step） | 一个具体的工艺操作，如“氧化”、“光刻”、“蚀刻”。是工艺流程（Flow）中的一个节点。 | 工艺意图，由 Recipe 实现 |
| Recipe | 设备执行某制程的具体参数集合，如温度、时间、气体流量、功率等。是制程在设备上的“可执行脚本”。 | 设备+制程的绑定配置 |
| 设备（Equipment） | 执行工艺的物理机器，如 furnace、etcher、litho stepper。每台设备支持特定类型的制程。 | 硬件资源，决定能否执行某 Recipe |
二、层级关系与映射逻辑
1. 从生产流角度（逻辑流）
Lot → [Process Step] → [需要某类设备] → [加载对应 Recipe] → [可能拆分为多个 Batch 执行]
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一个 Lot 按照工艺流程（Process Flow）依次经过多个 制程步骤。
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每个制程步骤需在特定类型设备上执行。
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设备根据该制程的规范加载对应的 Recipe。
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若设备是 Batch-type（如炉管），且 Lot size > 设备容量，则 一个 Lot 在该步骤被拆成多个 Batch。
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若设备是 Single-wafer（如光刻机），则 Batch 无物理意义，仅作为数据记录的逻辑分组（常等同于 Lot）。
2. 从设备执行角度（物理流）
Equipment + Recipe → 定义一次工艺运行 → 处理一个 Batch（物理晶圆集合）
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每次设备运行 = 加载一个 Recipe + 处理一个 Batch。
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同一 Recipe 可被多个设备共享（如多台相同型号的 CVD 机台）。
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同一制程步骤在不同设备上可能使用不同 Recipe（因设备差异需微调参数）。
三、关键映射关系表
| 关系 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| Lot → 制程 | 一个 Lot 按流程顺序经历多个制程 | Lot#123 → Oxidation → Litho → Etch |
| 制程 → Recipe | 一个制程在特定设备类型上有标准 Recipe | “Gate Oxidation” → Recipe “OX_900C_30min” |
| Recipe → 设备 | Recipe 绑定到兼容的设备类型/型号 | Recipe “OX_900C_30min” 只能在 Furnace_A 型设备运行 |
| 设备 + Recipe → Batch | 每次运行处理一个 Batch（物理晶圆组） | Furnace_A 运行 Recipe OX_900C_30min，处理 Batch=25 片 |
| Lot → Batch（在某制程下） | 一个 Lot 在某制程中可能被拆为 N 个 Batch | Lot=30片 → 在 Furnace（容量25）上拆为 Batch1（25片）+ Batch2（5片+20 dummy） |
⚠️ 注意：Lot 与 Batch 无固定数量对应关系，Batch 的数量取决于：
Lot size
设备在该制程下的最大处理容量
是否允许 partial load（部分装载）
四、可视化关系图
┌─────────────┐│ Process │ ←─ 工艺流程中的一个步骤└──────┬──────┘↓ (由...实现)┌─────────────┐│ Recipe │ ←─ 具体参数脚本└──────┬──────┘↓ (在...上运行)┌─────────────┐│ Equipment │ ←─ 物理设备└──────┬──────┘↓ (单次运行处理)┌─────────────┐│ Batch │ ←─ 物理晶圆组（设备容量决定）└──────┬──────┘↓ (属于)┌─────────────┐│ Lot │ ←─ 逻辑生产单元（可能跨多个 Batch）└─────────────┘
五、典型场景举例
场景：执行“离子注入”（Ion Implant）
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Lot：25 片晶圆（标准 Lot）
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制程：N-type Source/Drain Implant
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设备：Axcelis implanter（单片机台）
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Recipe：IMPL_N_SD_30keV_1E15
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Batch：无物理 batch，每片单独处理；但系统可能将 25 片记录为一个“逻辑 batch”用于 SPC。
场景：执行“氧化”（Oxidation）
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Lot：30 片
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制程：Field Oxidation
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设备：Vertical Furnace（容量 25 片）
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Recipe：OX_FIELD_1000C_60min
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Batch：
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Batch #1：25 片（真实晶圆）
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Batch #2：5 片（真实） + 20 片（dummy） → 两个物理 batch
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六、总结：一句话厘清关系
Lot 是贯穿全流程的“身份证”，制程是“要做什么”，Recipe 是“怎么做”，设备是“用什么做”，Batch 是“一次做多少”（物理执行粒度）。
这种结构既支持生产调度与追溯（Lot-centric），又兼容设备物理限制（Batch-aware），是半导体制造高复杂度管控的基础。