一种基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法
阅读说明：本技术 一种基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法 (Semiconductor ion implantation technology education training and assessment method based on virtual reality ) 是由 吴方岩 于 2021-07-25 设计创作，主要内容包括：一种基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法,集教育与考核于一体,不仅将离子注入工艺完整的展现给学员,更通过沉浸式体验的方式,在短时间内掌握半导体离子注入加工工艺,节约了成本,避免了不必要的麻烦与危险,弥补实践教学条件的不足,通过设备工艺模块了解基本的离子注入设备及工艺流程,通过操作技能培训模块,掌握基本的离子注入操作技能,最终通过考核模块给出系统评分、存档及相关操作失误点。本发明所述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法,通过VR技术构建半导体离子注入加工过程的虚拟场景,克服空间、设备、环境以及原材料供应等各个方面的制约,扩大半导体工艺人员的培训规模和效。(A semiconductor ion implantation technology education training and assessment method based on virtual reality integrates education and assessment, not only shows an ion implantation process to students completely, but also masters a semiconductor ion implantation processing process in a short time through an immersion type experience mode, saves cost, avoids unnecessary troubles and dangers, makes up for the defects of practice teaching conditions, learns basic ion implantation equipment and process flows through an equipment process module, masters basic ion implantation operation skills through an operation skill training module, and finally gives system scoring, archiving and related operation error points through an assessment module. The semiconductor ion implantation technology education training and assessment method based on the virtual reality constructs a virtual scene of a semiconductor ion implantation processing process through a VR technology, overcomes the restrictions of various aspects such as space, equipment, environment, raw material supply and the like, and enlarges the training scale and the training effect of semiconductor process personnel.)
技术领域
本发明属于半导体加工教育
技术领域
，特别涉及一种基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法。背景技术
半导体器件完整的制备工艺是一个及其复杂的系统性工程芯片的生产设备庞大而复杂，工艺环境要求严格，生产原料、试剂和高纯特种气体的供应有极高的标准。目前，我国严重依赖国外进口的芯片，虽然国内的半导体产业正在逐步打破国外技术封锁，但是离国际先进水平仍有不小的差距。
随着半导体行业的飞速发展，对掺杂工艺精度、大面积区域均匀性、侧向扩散小等要求的提高等，使其半导体离子注入工艺成为电路掺杂工艺的首选。
离子注入工艺也是有其缺点的，设备昂贵复杂，培训和保养维护比相应的扩散更耗时，设备在高电压和更多有毒气体的使用上呈现出新的危险。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，通过虚拟现实技术在虚拟场景中进行技术教育培训并完成考核，完全避免了在实际培训中高额的设备成本以及培训中的安全风险，使学员能在短期快速的学习半导体离子注入加工工艺技术。
技术方案：本发明提供了一种基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：启动主机系统，将主机系统的服务端与客户端进行连接，客户端负责虚拟场景的显示与交互，受训人员通过自己的账号和密码登录主机系统；
步骤2：客户端根据受训人员的权限，从服务端导入相应的离子注入工艺虚拟实训课件，并在主机系统显示界面显示离子注入工艺原理培训项目、离子注入工艺操作技能培训项目和考核项目，受训人员根据自身的权限选择当前所需要进行培训的项目，如果是离子注入工艺原理培训项目，则进入步骤3，如果是离子注入工艺操作培训项目，则进入步骤６，如果是考核项目，则进入步骤9；
步骤３：显示界面生成离子注入工艺原理培训单元，受训人员选择离子注入工艺原理培训内容，通知主机系统，主机系统完成硬件和软件各部分之间的连接与资源的调度；
步骤４：主机系统会调出虚拟助教在虚拟场景中，以文字、语音和动画相结合的方式对受训人员当前所学习的工艺原理进行深入细致的讲解，并在讲解的过程中，设置相应的问题，以选择、判断的形式考查受训人员的学习情况，并将相应的数据传递给服务端，判断受训人员是否掌握了已经学习的知识，若回答正确，则进入下一个知识点的学习；否则，进入步骤５；若一种工艺原理的所有知识点学习完毕，则返回步骤３；若受训人员已经将计划内的所有工艺原理学习完毕，则返回步骤２进入下一个项目的学习；
步骤５：系统提示回答错误，并由虚拟助教结合文字、语音或者动画向受训人员详细解释错误及其严重后果 ，并对所对应的知识点进行回顾，之后继续下一个知识点的学习；
步骤６：显示界面显示离子注入工艺操作培训项目，受训人员选择当前所需要进行的操作培训项目，通知主机系统，主机系统完成各项准备工作；
步骤７：主机系统在虚拟场景中生成受训人员选择的工艺进行演示动画，引导受训人员完成每步操作，并对一些关键的操作动作由虚拟助教在受训人员操作的时候对其进行详细的讲解；
步骤8：受训人员产生的交互动作数据传输到服务端，并判断受训人员是否采取了正确的操作，如果是，则进入下一个步骤，否则进入步骤9；若一个操作培训项目所有步骤都操作完成，则返回步骤6；若已经完成所有的操作培训项目，则返回步骤2进入下一个项目的学习；
步骤9：系统提示操作错误，重新向受训人把你¬员模拟演示不合规范的行为对应的正确虚拟动作，引导受训人员正确完成操作，进入下一操作的学习；
步骤10：在显示界面生成考核内容清单，受训人员选择考核内容，主机系统根据受训人员选择生成对应的虚拟场景；
步骤11：受训人员根据考核要求在虚拟场景中做出动作，并将采集的交互数据实时传送到服务端；根据交互数据实时判断受训人员是否采用正确的操作，如果否，则进入步骤12，否则，进入步骤13；
步骤12：主机系统提示行为错误，结束考核，进入步骤13；
步骤13：记录该受训人员的考核进度，且保存所有操作记录，推送该考核结果到相关部门。
进一步的，上述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，步骤3中所述硬件为VR服务器、客户端和教学现场录像单元，其中客户端包括含有VR/AR技术的CAVE系统、VR头显、AR眼镜中的至少任意一种；所述软件为互联网数据单元、登录单元、图像和音频处理单元、智能讲解单元和考核评估单元，智能讲解模块通过网络连接模块连接课件模块，实训人员学习完课件模块进入考核模块；所述主机系统即硬件中的主控台。
进一步的，上述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，所述离子注入工艺操作培训项目和考核内容包括离子注入原理、硅技术中最常用的掺杂剂、离子注入源气态源和固态源和离子注入掺杂扩散的温度。
进一步的，上述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，所述离子注入原理：“离子”是一种经离子化的原子或分子，也称“等离子体”，它带有议定的电荷，“等离子体发生器”应用到CVD、金属离子注入、干法刻蚀、光刻胶的去除等工艺中，在离子注入掺杂中，当具有高能量的离子注入固体靶面以后，这些高能粒子将与固体靶面的原子与电子进行多次碰撞，这些碰撞将逐步削弱粒子的能量，最后由于能量消失而停止运动，形成议定的杂质分布。
进一步的，上述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，所述离子注入掺杂扩散的温度设定为600°。
进一步的，上述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，所述步骤11中操作的判断标准为：
（1）：受训人员是否按照整个流程中操作已经规范的操作流程进行操作；
（2）：相关操作是否符合系统设定的正确的操作手法，不符合则导致相应的严重后果。
进一步的，上述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，所述步骤11中交互数据实时判断操作标准：
（1）：通过交互数据判断受训人员在虚拟空间操作的前后顺序；
（2）：通过交互数据记录下受训人员输入的相关数据；
（3）： 根据步骤3中的原则与课件内置的考核资源中的标准流程进行对比。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，通过设备工艺模块了解基本的离子注入设备及工艺流程，通过操作技能培训模块，掌握基本的离子注入操作技能，最终通过考核模块给出系统评分、存档及相关操作失误点。与现有的教学培训对比本发明通过VR技术构建半导体离子注入加工过程的虚拟场景，克服空间、设备、环境以及原材料供应等各个方面的制约，扩大半导体工艺人员的培训规模和效率，具有很高的推广价值。
附图说明
图1为本发明所述基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法的框架图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例
如图1所示的基于虚拟现实的半导体离子注入技术教育培训和考核方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：启动主机系统，将主机系统的服务端与客户端进行连接，客户端负责虚拟场景的显示与交互，受训人员通过自己的账号和密码登录主机系统；
步骤2：客户端根据受训人员的权限，从服务端导入相应的离子注入工艺虚拟实训课件，并在主机系统显示界面显示离子注入工艺原理培训项目、离子注入工艺操作技能培训项目和考核项目，受训人员根据自身的权限选择当前所需要进行培训的项目，如果是离子注入工艺原理培训项目，则进入步骤3，如果是离子注入工艺操作培训项目，则进入步骤６，如果是考核项目，则进入步骤9；
步骤３：显示界面生成离子注入工艺原理培训单元，受训人员选择离子注入工艺原理培训内容，通知主机系统，主机系统完成硬件和软件各部分之间的连接与资源的调度；
步骤４：主机系统会调出虚拟助教在虚拟场景中，以文字、语音和动画相结合的方式对受训人员当前所学习的工艺原理进行深入细致的讲解，并在讲解的过程中，设置相应的问题，以选择、判断的形式考查受训人员的学习情况，并将相应的数据传递给服务端，判断受训人员是否掌握了已经学习的知识，若回答正确，则进入下一个知识点的学习；否则，进入步骤５；若一种工艺原理的所有知识点学习完毕，则返回步骤３；若受训人员已经将计划内的所有工艺原理学习完毕，则返回步骤２进入下一个项目的学习；
步骤５：系统提示回答错误，并由虚拟助教结合文字、语音或者动画向受训人员详细解释错误及其严重后果 ，并对所对应的知识点进行回顾，之后继续下一个知识点的学习；
步骤６：显示界面显示离子注入工艺操作培训项目，受训人员选择当前所需要进行的操作培训项目，通知主机系统，主机系统完成各项准备工作；
步骤７：主机系统在虚拟场景中生成受训人员选择的工艺进行演示动画，引导受训人员完成每步操作，并对一些关键的操作动作由虚拟助教在受训人员操作的时候对其进行详细的讲解；
步骤8：受训人员产生的交互动作数据传输到服务端，并判断受训人员是否采取了正确的操作，如果是，则进入下一个步骤，否则进入步骤9；若一个操作培训项目所有步骤都操作完成，则返回步骤6；若已经完成所有的操作培训项目，则返回步骤2进入下一个项目的学习；
步骤9：系统提示操作错误，重新向受训人把你¬员模拟演示不合规范的行为对应的正确虚拟动作，引导受训人员正确完成操作，进入下一操作的学习；
步骤10：在显示界面生成考核内容清单，受训人员选择考核内容，主机系统根据受训人员选择生成对应的虚拟场景；
步骤11：受训人员根据考核要求在虚拟场景中做出动作，并将采集的交互数据实时传送到服务端；根据交互数据实时判断受训人员是否采用正确的操作，如果否，则进入步骤12，否则，进入步骤13；
步骤12：主机系统提示行为错误，结束考核，进入步骤13；
步骤13：记录该受训人员的考核进度，且保存所有操作记录，推送该考核结果到相关部门。
步骤3中所述硬件为VR服务器、客户端和教学现场录像单元，其中客户端包括含有VR/AR技术的CAVE系统、VR头显、AR眼镜中的至少任意一种；所述软件为互联网数据单元、登录单元、图像和音频处理单元、智能讲解单元和考核评估单元，智能讲解模块通过网络连接模块连接课件模块，实训人员学习完课件模块进入考核模块；所述主机系统即硬件中的主控台。
所述离子注入工艺操作培训项目和考核内容包括离子注入原理、硅技术中最常用的掺杂剂、离子注入源气态源和固态源和离子注入掺杂扩散的温度。
所述离子注入原理：“离子”是一种经离子化的原子或分子，也称“等离子体”，它带有议定的电荷，“等离子体发生器”应用到CVD、金属离子注入、干法刻蚀、光刻胶的去除等工艺中，在离子注入掺杂中，当具有高能量的离子注入固体靶面以后，这些高能粒子将与固体靶面的原子与电子进行多次碰撞，这些碰撞将逐步削弱粒子的能量，最后由于能量消失而停止运动，形成议定的杂质分布。所述离子注入掺杂扩散的温度设定为600°。
所述步骤11中操作的判断标准为：（1）：受训人员是否按照整个流程中操作已经规范的操作流程进行操作；（2）：相关操作是否符合系统设定的正确的操作手法，不符合则导致相应的严重后果。
所述步骤11中交互数据实时判断操作标准：（1）：通过交互数据判断受训人员在虚拟空间操作的前后顺序；（2）：通过交互数据记录下受训人员输入的相关数据；（3）： 根据步骤3中的原则与课件内置的考核资源中的标准流程进行对比。
所述离子注入工艺操作为：
（1）打开真空计、机械泵、电磁阀1、电磁阀2 ；
（2）在控制柜后面的所有开关都打开，打开分子泵电源，关闭关电磁阀；
（3）合头部电源打开→供气小流量N2量程0-10 sccm (2.5sccm起弧)/大流量 0-100 sccm（He 60sccm起弧）→打开电弧电压→加灯丝电源电流→引出电压；
引出电流→抑制电压1000V左右,抑制电流越小越好，最好是0→打开加速电源(10—100KV,可根据实验需要参数设定来调节 )
（4）关机步骤
关控制柜：先关抑制电源→10多秒之后将引出电源关掉→电弧电源关掉→灯丝电源关掉→ 流量关掉→合头部分电源关掉；
关掉真空计；
关闭分子泵：红色Stop→关电磁阀2→关机械泵→关总电源→控制柜后面所有开关都关掉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。