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PRESENTATION

Dans le cadre de la candidature au titre

I.D.P.E

Ingénieur Diplômé Par L’Etat

Spécialité : Automatisme et informatique industrielle

Denis Tur

9 Janvier 2009

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Sommaire de l’exposé

1- PRESENTATION GENERALE

• Mon parcours scolaire et les diplômes obtenus.• Mon parcours Professionnel • Présentation de la société Freescale• Description de ma fonction.

2- ENVIRONNEMENT : IMPLANTATION IONIQUE

• Introduction• Le dopage du silicium• Les Implanteurs ioniques

3- MES FONCTIONS D’INGENIEUR

• Fonctions – Missions - Compétences • Proposition d’un sujet de mémoire IDPE










Présentation Générale

Denis TUR (37 ans)Marié (deux enfants)Résidant à Saint Clar de Rivière

Bac Electrotechnique AGEN 1990BTS Electrotechnique AGEN 19923ème Année Gestion des systèmes Energétiques AGEN 1993

Informations Diverses :

• Pratique le basket depuis 20 ans• Construction de mon habitation (du maçon au décorateur)• Fabrication de meubles, billard.• Réalisation de vitraux• Création de sites internet• Adepte des nouvelles technologies.

Mon parcours scolaire et les diplômes obtenus



Mon parcours Professionnel

En 1995 je rentre après mon service national à Motorola Semi-conducteurs Toulouse

• Technicien supérieur de maintenance de 1995 à 2002

Service Implantation Ionique et diffusion (maintenance curative et préventive sur une centaine d’équipements)

• Equipment Engineering de 2002 à 2008

Service Implantation Ionique uniquement (ingénieur équipement sur les Implanteurs ionique)



Présentation de la société Freescale

• En 2004, MOTOROLA se sépare de sa branche historique, le semi-conducteur : c'est la naissance de FREESCALE.

• Basé à AUSTIN aux Etats-Unis, FREESCALE dispose de centres de design, de fabrication ou de vente dans 30 pays et compte 22000 employés. • En Europe Freescale est représentée à Toulouse (unité de fabrication, ouverte en 1967) et Paris (bureau de vente)

Secteur d'activité : électronique embarquée

FREESCALE est un des premiers fournisseurs mondial en chiffre d'affaires sur les marchés du sans fil et de l'automobile.




Quelques exemples de produits :

Les automobiles : injection directe, suspensions actives, freinage assisté, contrôle de la pression des pneumatiques, sécurité de l'habitacle et airbag.

Les équipements domestiques : produits audio et vidéo, réfrigérateurs, lave-linge, sèche-linge, imprimante.

Le contrôle industriel : de nombreux produits liés au contrôle industriel, au contrôle d'applications et d'interfaces, aux systèmes de sécurité : applications médicales, détecteurs de fumée, robots industriels.

Les réseaux et terminaux mobiles : solutions électroniques, plate-forme complète embarquée, solutions de connectivité, d'audio et de vidéo, de RF embarquées

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Le site de Toulouse comprend 1800 employés dont environ 1000 personnes qui travaillent dans l’unité de fabrication de semi-conducteurs TLS-FAB répartis :

• opérateurs de production• ingénieurs et techniciens de maintenance.• ingénieurs et techniciens procédés et de produits.• services supports (informatique, Facilité).

Le reste du personnel est réparti entre les ressources humaines, et les départements suivants:

• WMSG (Conception de logiciels pour la téléphonie mobile).• NCSG (réseaux informatiques)• TSPG (solutions électroniques embarquées).

Pour ma part, je travaille dans la zone de fabrication TLS-FAB et plus précisément dans le service de la maintenance.

FREESCALE Semi-conducteurs Toulouse



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Description de ma fonction

Admin Assistante

FSL-TLS-Fab Operations Manager

Manufacturing Process EngineeringDevice YieldEngineering

MaintenanceIndustrial Engineering &Business

Human Ressources TrainingFinance

Quality

Maintenance Manager

FILM

Maintenance de semaine

IMPLANT PHOTO MECA EPITAXIE ETCH BE POLYMIDE

ETCH/BE POLYMIDE/PHOTO FILMS/EPITAXIE/MECA/IMPLANT

Maintenance Weekend

Chaque groupe se compose de la façon suivante : - 1 Manager de groupe - Equipment Engineering - Techniciens supérieurs - Opérateurs techniques

Chaque groupe se compose de la façon suivante : - 1 Manager de groupe - Equipment Engineering - Techniciens supérieurs - Opérateurs techniques

► 2 Equiments Engineerings► Denis TUR (implantation ionique)► ... (diffusion)

► 2 Equiments Engineerings► Denis TUR (implantation ionique)► ... (diffusion)

Maintenance Manager

IMPLANTManager

► Techniciens supérieurs► Opérateurs techniques► Sous-traitant

► Techniciens supérieurs► Opérateurs techniques► Sous-traitant

Le titre attribué à ma fonction décliné sur ma carte de visite est :

Equipment Engineering IMPLANTATIONFreescale Toulouse Fab

Je suis l'expert technique et je suis le garant de la performance, de la qualité et de la formation.

Maitre d’œuvre des interventions maintenances curatives/préventives.

Formateur des personnels (de l’opérateur au cadre technique).

Responsable technique des équipes chargées des maintenances, des installations ou entretiens.

Suivi des équipements et support pour une catégorie de machines: « Les implanteurs Ioniques »










Implantation Ionique

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Introduction

L'implantation consiste à bombarder un matériau avec des ions d’impuretés choisies

Cette technique date des années 60 et est utilisée dans plusieurs domaines tels que :

Etude physique de collisions atomiques et structure du noyau par l’implantation de particules à très haute énergie.

Traitement de surface. Pour améliorer les propriétés des matériaux (usure, frottement, résistance à la fatigue, résistance à la corrosion etc..)

Fabrication de biocapteurs : Température, pression, chimique (analyse de gaz)



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Le dopage du silicium

L’industrie du semi-conducteur utilise comme matière première le silicium car il est classé comme un semi-conducteur mais aussi pour son faible coût. 98 % de la production actuelle.

Structure cristalline du silicium

Nb : Les Semi conducteur les plus connus sont le Si et le Ge mais il existe aussi SiC, AsGa, InSb ...



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Exemple d’implantation dans un MOSMétal Oxyde Semi-conducteur


DOPAGE N – Négatif (P31, AS75, Sb)

DOPAGE P – Positif (B11 ou BF2)

La conductivité du silicium peut être augmentée par l’addition d’impuretés dans le semi-conducteur.



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Le dopage du siliciumDeux type de DOPAGE selon l’impureté choisie (électrons/trou).

Dopage type N - électron libre - NEGATIF

Dopage type P - Trou - POSITIF

Il manque donc un électron et chaque atome contribue à créer un trou ou “charge positive ”.

Le phénomène de transition s’accentue du fait qu’un électron de l’atome voisin sera attiré pour combler cette charge positive ce qui contribue au déplacement d’électrons à l’intérieur du matériau.

Pour augmenter le nombre d’électrons dans la bande de conduction du silicium, on ajoute des atomes d’impuretés pentavalents. Ce sont des atomes avec 5 électrons de valence comme l’arsenic (AS) et le phosphore(P).

Chaque atome crée un apport de charges mobiles négatives.



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Les Implanteurs Ioniques

Ce sont des accélérateurs de particules qui permettent le dopage de type N ou P pour la fabrication d'un semi conducteur.

D'une surface de 15m² pour plus de 30 tonnes de haute technologie, ces équipements sont complexes et font appel à plusieurs domaines techniques (ultra vide, haute tension, mécanique, automatisme, transmission par fibre optique, etc.)

L’Implanteur ionique produit un faisceau d’ion positif.

Rappel : Un ion positif est un atome qui a perdu un électron de sa couche périphérique.

Silicium

Implantation a travers un masque (motifs : quelques micromètre)



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Les paramètres fondamentaux du faisceaux d’ions

1-Sa Nature qui est définie par l’atome qui le compose et qui déterminera le type de la jonction (N ou P).

3-Son énergie exprimée en eV qui déterminera la profondeur d’implantation.

2-Son intensité exprimée en Ampère qui détermine le nombre d’ions mis en jeu, ce qui influera sur la dosimétrie (ion/cm2) Q = I . T



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Source d’ion



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La source à cathode chaude reste la plus utilisée.

Dans une chambre d’arc un filament isolé en tungstène est chauffé et libère des électrons par effet Thermoélectronique.

On injecte à l’état gazeux des molécules contenant les atomes du dopage. Une tension entre le filament et la chambre est appliquée : elle attire les électrons qui percutent les molécules de gaz en enlevant un électron de leur couche de valence. Ceux ci deviennent des IONS POSITIFS, ils constituent un PLASMA.

SOURCE D’IONS



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Extraction/Accélération d’ion



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EXTRACTION/ACCELERATION D’IONS

Une électrode soumise à un potentiel négatif extrait les ions de la source. Cette tension permet la création du faisceau (BEAM).

La variation de 0 à 180 000 volts de cette extraction procure au faisceau une Energie variable selon les besoin de l’implantation dans le silicium.



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Analyseur AMU



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AMU Analyseur de masse atomique

Pour obtenir un dopage PUR on a besoin de sélectionner l’atome qui nous intéresse. Dans la chambre d’arc l’ionisation n’est pas sélective et l’on y trouve toutes sortes d’atomes et de molécules ionisées.

On utilise un analyseur qui va sélectionner l’atome dopant en fonction sa masse atomique. « tri massique »

Pour visualiser les particules ionisées d’un faisceau on réalise un spectre de masse.



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Implantation



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L’implantation

Les plaquettes de silicium (wafers) sont manipulées par des robots (minimum de contamination particulaire)

Un robot “IN AIR” assure la manipulation des wafers à l’atmosphère.

Un robot “IN VAC” assure le chargement/déchargement des wafers sur le disque d’implantation.



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Les Implanteurs IoniquesMesure et Dosimétrie



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Mesure et DosimétrieLa mesure de courant doit être précise pour

donner le maximum de précision au dopage.

Le principe de mesure reste classique : un ampèremètre associé à une cage de faraday, celle-ci évite toute recombinaison des ions avec les électrons extérieurs à la ligne de mesure.

On mesure le Faisceau Ions avant implantation (pour les réglages) et pendant l’implantation.



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Haute tension

180 000 Volts

Les Implanteurs Ioniques et la sécurité :

Je suis le garant des règles de sécurité et à ce titre je suis le responsable pour les qualifications et validations des nouveaux produits ou des nouvelles pièces. (ex : j’ai qualifié et validé une nouvelle source d’antimoine « SbO3 » pour l’ensemble des usines Freescale)

En tant que formateur et spécialiste mon rôle est de transmettre et de vérifier que la connaissance des règles de bases soit bien comprise et respectée.

Produit toxique

Phosphine, Arsine, BoreMouvement mécanique

À fort couple

Rayonnement X










Mes fonctions d’ingénieur

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Fonctions – Missions - Compétences

Equipment Engineering IMPLANTATION

Freescale Toulouse Fab

La mission principale est de délivrer en temps et heure le client final. Cet engagement est au quotidien suivi lors de réunion sur l’état d’avancement des lots de production.

Pour atteindre cet objectif commun nous avons tous des missions différentes, en ce qui me concerne, voici les principales.



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Je maîtrise complètement les différents systèmes préventifs et prédictifs. Leader technique, je suis au quotidien sur le terrain pour travailler sur tous les domaines techniques :

Etant l’interlocuteur technique pour Toulouse, je communique régulièrement avec mes homologues dans les autres usines du groupe.

Mes propositions et évolutions techniques permettent d’augmenter la fiabilité des équipements. (1 heure d’arrêt par équipement correspond à 11000 € de manque à gagner pour l’entreprise)



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Je suis le garant du bon fonctionnement des divers projets gravitant autour de l’Implantation ionique.

A ce titre je dois anticiper et surveiller toutes les dérives. Je propose et challenge des plans d’actions pour remédier à ces dérives.

En partenariat avec les Ingénieurs du procédé je suis les tableaux de bords (Dashboard) des rendements sur produits

Je surveille hebdomadairement les résultats de performance des équipements.




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Je suis à l’écoute des clients internes et externes pour réagir rapidement sur des situations complexes.

Je mets en place des suivis et interventions spécifiques pour améliorer la qualité sur les produits.

Avec les analyses mises à ma disposition, visualisation des rejets, caractérisation des défauts, j’améliore les qualités d’interventions sur mes équipements.

Les FMEA, les suivis SPC et les comités CAB sont les acteurs principaux de la qualité.


Dans un secteur industriel fortement lié à l’automobile, je dois avoir une politique des coûts de fonctionnement très stricte.

Avec un budget de fonctionnement est de 1,1 millions €uros par an, je gère les commandes pour les pièces de rechange. Je définie les quantités, les pièces et les fréquences d’approvisionnement pour l’année. (Variable en fonction du rythme de la production.)

-La diminution des interventions curatives-Les améliorations équipements-La recherche d’autres sources d’approvisionnements (Etats Unis, Europe, etc..)

Priorité quotidienne.

Les coûts de fonctionnement en 2008 ont baissés de 38% par rapport à ceux de 2002, date de ma prise de fonction.


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Clients :

La production est mon client interne. Je suis l’interlocuteur entre la production et le groupe de la maintenance « Implantation ».

L’étroite relation de nos services permet de satisfaire notre client final.

Fournisseurs :

La maintenance des Implanteurs ioniques demande une mixité importante de techniques. De ce fait je travaille avec beaucoup de fournisseurs nationaux et internationaux afin d’assurer ensemble la fiabilité et l’entretien des équipements.

Cette entière collaboration avec les différents intervenants extérieurs, balaye tous les corps de métiers, nettoyage chimique ou mécanique, réparation de carte électronique, fabricant de graphite, entretien de pompe à vide, fournisseurs de pièces spécifiques, etc.


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Référent technique pour l’ensemble des interventions internes et externes

Je gère les projets des techniciens et je leur donne les directives techniques.

Je coordonne toutes les interventions externes de sous-traitance (gestion des plannings des interventions, sécurité des personnes, suivi des travaux, et contrôle de conformité).

Je donne les tâches à effectuer, les projets à réaliser, les rapports d’interventions à faire pour l’ingénieur sous contrat (AXCELIS : fabricant des Implanteurs Ionique)

Enfin je suis le suppléant de mon manager lors de ses absences, je prends et assure les décisions de management pour le groupe.


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Dans le but d’améliorer et de faciliter au quotidien le travail de l’ensemble du personnel de maintenance de l’unité de fabrication (environ 100 techniciens et ingénieurs), je crée des outils Informatiques.


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Je suis l’administrateur pour Toulouse du système de surveillance « ALF ». Outil contrôlant les paramètres machines et les données du procédé pour les Implanteurs.

Toulouse (France)

Chandler (USA)

Austin (USA)

Sendai (Japon)


Leader du groupe « 5S » et « SMED » sur la zone Implantation, je partage et je fais appliquer ces méthodes au groupe de maintenance.

Toutes ces valeurs font parties de la philosophie « LEAN Manufacturing » qui se met en place depuis 2006 au sein de Freescale Toulouse.

Participant aux groupes « KAIZEN » (amélioration continue), j’apporte mon expérience et mon savoir faire sur les différentes méthodologies.


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Seiri 整理 Trier

Seiton 整頓 Mettre en ordre

Seiso 清掃 Briller

Seiketsu 清潔 Standardiser

Shitsuke 躾 Soutenir S.M.E.D. : « Single Minute Exchange of Die », soit en français « Changement de série en moins de 10 min » est une méthode d'organisation qui cherche à réduire de façon systématique le temps de changement de série, avec un objectif quantifié.

Le 5S :



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Proposition d’un sujet de mémoire IDPE

Outil de gestion de la maintenance via l’intranet de Freescale

TLS-TWIM

Cahier des charges :

- Créer et développer un outil commun de gestion de la maintenance pour Freescale Toulouse FAB- Ce projet doit standardiser les méthodes de travail :

Saisie de consignes d’interventions curatives centralisée Recherche des pièces dans le stock de l’usine Gérer et planifier les interventions de préventives sur tous les équipements Gestion des compteurs équipements Mettre en ligne toutes les aides aux dépannages et documentations techniques Calculer les performances de tous les équipements

- Communiquer avec les bases de données existantes, oracle , MySql, Teradata.- Mettre en service sur un serveur de production cet outil.- Assurer la maintenance et l’évolution.



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Préventif équipement :

- Calendrier

- Compteur

- Check listes

- Archives

- Gestion des pièces

Communication :

- Equipement/TLS-TWIM

- Promis/Machine manager

- Bases de données

Interface :

- Consignes équipements

- Archives

- Documentations/Aides

Performance équipement:

- Suivi performance

- Détail des détracteurs

TLS-

TWIM


Stock

- Recherche de pièces de rechanges

TLS-

TWIM

TLS-

TWIM

Serveur de Production

Intranet



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Plan du projet :

1. Les motivations et le contexte

Pourquoi ce projet est un point essentielEn quoi ce qui existe dans l'entreprise est insuffisant.

2. Le cœur du projet

Synthèse des problèmes à résoudreMéthode de travailMa contribution

3. Les résultats :

Présentation des résultatsBilan et perspectivesConclusions personnelles

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Merci de votre attention

Denis Tur

9 janvier 2009


Fin

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Présentation du projet IDPE

Plan du projet : SommaireIntroductionEtat des lieuxDéfinition des objectifs Analyse des besoins et faisabilitéConception générale Conception détaillée Codage sourceTests unitairesIntégration Qualification DocumentationMise en production sur Toulouse FABMaintenance corrective et évolutiveConclusionBibliographie/WebographieGlossaireAnnexes



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Freescale Tempe Fab – 6”

Tempe, AZ

Freescale Tempe Fab – 6”

Tempe, AZ

Freescale Chandler Fab – 8”

Chandler, AZ

Freescale Chandler Fab – 8”

Chandler, AZ

Freescale East Killbride Fab – 6”

East Kilbride, Scottland

Freescale East Killbride Fab – 6”

East Kilbride, Scottland

Freescale Toulouse Fab – 6”

Toulouse, France

Freescale Toulouse Fab – 6”

Toulouse, France

Freescale KualaLumpur Final Mfg-

Kuala Lumpur, Malaysia

Freescale KualaLumpur Final Mfg-

Kuala Lumpur, Malaysia

Freescale Tianjin Final Mfg

Tianjin, China

Freescale Tianjin Final Mfg

Tianjin, China

Freescale Sendai Fab-6”

Sendai, Japan

Freescale Sendai Fab-6”

Sendai, Japan

Freescale Oak Hill Fab – 8”Austin, TX

Freescale Oak Hill Fab – 8”Austin, TX

Freescale AustinTechnology & Mfg

Fab – 8”Austin, TX

Freescale AustinTechnology & Mfg

Fab – 8”Austin, TX



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Mesure et Dosimétrie La dose c’est la quantité d’atomes implantée dans le silicium, elle s’exprime en ions/cm2.

Q =I x t = q D x S

La dose et la surface du wafer sont fixes et programmées

La précision de la dosimétrie dépend uniquement de la mesure moyenne du courant.

I = courant d’implantation- en Ampères-Variable

t = le temps d’implantation - en secondes-Variable

q = la charge élémentaire - 1,6 .10-19 Coulomb-Fixe

S = la surface du wafer en cm - Fixe

D= dose en ion/cm2-Fixe

Pendant l’implantation, le courant est mesuré en temps réel.

Le système compense la vitesse de balayage Y si le courant varie.

Sans cette boucle de régulation les variations de faisceau affecteraient l’uniformité d’implantation.



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La modification des propriétés électriques du silicium par le dopage est la base de la technologie des circuits intégrés.

Le dopage est une étape majeure dans la fabrication des circuits intégrés.

Tous les composants intégrés dans le silicium reposent sur la fabrications de zones dopées N ou P.

Ces dopages sont à l’origine de la construction des diodes (jonction PN), transistors NPN ou PNP, des transistors MOS etc..

Les impuretés introduites dans le silicium doivent être issues d’éléments les plus PURS pour assurer la précision de la conductivité choisie.

L ’environnement du dopage doit être contrôlé pour éviter la contamination du silicium par des éléments étrangers.

Si on dope le silicium avec une impureté, ici représentée par le grain rouge pour 106 grain bleu de silicium

Ce dopage représente une dose de 5.1016 ions/cm3

Impureté

Si

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