Vodite litografski bay fabrike pločica od 300 mm — osam skenera, čista soba i recept koji mora ostati unutar specifikacije. Pločice čekaju u redu, alati se kvare, čestice nadiru, a prinos se mijenja uz svaku odluku.
Šta ćete naučiti
Zašto rad grupe alata blizu 100 % iskorištenosti čini da redovi eksplodiraju (Littleov zakon, Kingman).
Kako čestice u zraku postaju smrtonosni defekti i kako veličina čipa mijenja prinos (negativni binomni model).
Kako SPC kontrolni dijagrami otkrivaju recept koji luta prije nego što uništi pločice.
Simulator
Vrijeme 0 h
▶Produktivno
‖Pripravnost
⚙Inženjering
✕Zastoj (popravak)
•Čestice u zraku
Kontrole
Pločice puštene u bay na sat.
Udio vremena skenera dodijeljen eksperimentalnim serijama pločica koje uče proces: sada manje proizvodnje, kasnije manje defekata.
Svaki tehničar popravlja jedan alat odjednom.
Više izmjena zraka razrjeđuje čestice; snaga ventilatora raste s kubom brzine.
Svaka osoba u zaštitnom odijelu i dalje ispušta čestice.
Pločice izmjerene na sat: oštriji SPC dijagram, nešto manje kapaciteta.
Traje 3 h i dodaje 2 osobe u prostoriji dok rade.
2 h pri pola kapaciteta, zatim se proces vraća na cilj.
Pokazatelji
Ispravnih čipova na izlazu
19547/h
Prinos
89,8%
normalno
ISO klasa čiste sobe
3,4
normalno
Vrijeme ciklusa baya
1,6h
normalno
Raspoloživost alata
100 %
Iskorištenost alata
71 %
Inženjersko vrijeme
10 %
Puštena pokretanja pločica
34 wph
Posao u obradi
20 wafers
Gustoća defekata
0,110 /cm²
Sposobnost procesa Cpk
1,25 · upozorenje
Izvan specifikacije (ekvivalent pločica)
0,0 wph
Snaga baya
1339 kW
Trend
SPC uzorak (CD pomak)
Krizni scenariji
Nivo 1 · Odstupanje čestica
Rutinska smjena na liniji mobilnih čipova. Negdje iznad baya plafonski filter uskoro će otkazati. Držite čistu sobu u klasi, zaštitite prinos — i ne ostavljajte ventilatore na punoj brzini duže nego što treba.
ISO klasa natrag na ≤ 3,6 na kraju
Nikad iznad klase 4,55 nakon prvog sata
Prosječan prinos ≥ 87 % u prvim satima odstupanja
Prosječna snaga baya ≤ 1.380 kW u drugoj polovini
Nivo 2 · Otkaz skenera
Bay radi vruće s 38 pokretanja pločica na sat. Tri skenera uskoro će istovremeno otkazati. Spriječite eksploziju reda dok ih vraćate i ipak isporučite ispravne čipove.
WIP ≤ 60 pločica na kraju
Vrijeme ciklusa nikad iznad 3,5 h nakon otkaza (prozor vremena čekanja)
Najmanje 900.000 ispravnih čipova u 48 h
Pustite najmanje 1600 pokretanja pločica za 48 h (plan pokretanja: 34 na sat)
Nivo 3 · Pomak recepta
Nova revizija recepta pokrenuta je sinoć. Još niko ne zna da polako pomjera kritičnu dimenziju. Pratite SPC dijagram: uhvatite pomak i vratite recept prije nego pločice ispadnu iz specifikacije.
Najviše 12 ekvivalenata pločica izvan specifikacije ukupno
Cpk ≥ 1,2 na kraju
Najmanje 620.000 ispravnih čipova
Nivo 2 · Uspon novog proizvoda
Veliki akceleratorski čip ulazi u proizvodnju s nezrelim procesom: gustoća defekata je visoka, a čip od 600 mm² ne prašta. Linija je opterećena s 42 pokretanja pločica na sat. Imate 14 dana. Uravnotežite današnji izlaz s učenjem za sutra.
Gustoća defekata ≤ 0,08 /cm² 14. dana
Najmanje 660.000 ispravnih čipova u 14 dana
Osnova — model iza brojeva
Svaka relacija koju simulator koristi, s njenim izvorom. Konstante označene kao pretpostavke su ilustrativne kalibracije.
Stanja opreme prate SEMI E10: produktivno, pripravnost, inženjersko, planirani i neplanirani zastoj.
Alati otkazuju nasumično s eksponencijalnim vremenom do kvara; popravke čekaju slobodnog tehničara.
P(fail in Δt) = 1 − e^(−Δt/MTBF), MTBF = 250 h; repair ~ Exp(mean 6 h) once a technician is free[17][1]Pretpostavka: veličine (MTBF, stope generiranja, k, τ) su ilustrativne kalibracije, a ne podaci iz stvarne fabrike.
Littleov zakon povezuje posao u obradi, protok i vrijeme ciklusa.
U stabilnoj liniji protok je jednak stopi puštanja, pa je nepušteno pokretanje pločice pločica koja nikad ne izađe. Pločice koje predugo čekaju između koraka prekoračuju prozor vremena čekanja.
TH = release rate while u < 1 ⇒ wafers out ≈ Σ starts; queue wait = CT − T0 = queue / TH ≤ queue-time window (3.5 h CT in semi-tool-crash)[5][16]Pretpostavka: granica vremena ciklusa od 3,5 h zamjenjuje prozor vremena čekanja; stvarne prozore postavlja procesni inženjering korak po korak, a pločice koje ih prekorače obično se odbacuju.
Kingmanova aproksimacija: vrijeme u redu raste kao u/(1−u) — eksplodira kad se iskorištenost približi 100 %.
CTq ≈ ((ca² + ce²)/2) · (u/(1−u)) · te[5]Prikazano radi intuicije: red u simulatoru nastaje iz nasumičnih dolazaka i nasumičnog kapaciteta, a ne iz ove formule.
Granica klase ISO 14644-1 za čestice veličine D; na 0,1 µm klasa je logaritam koncentracije.
Prinos negativne binomne raspodjele: defekti se grupiraju, pa prinos pada sporije nego što predviđa Poissonov model.
Y = (1 + A·D/α)^(−α), α = 2 (α→∞: Y = e^(−A·D))[3][4][15][14]
Učenje prinosa: gustoća defekata opada prema zreloj razini kako se troši inženjersko vrijeme.
D(t+Δt) = D∞ + (D − D∞)·e^(−Δt/τ), τ = 120 h · (0.10 / engineering share)[15][18]Pretpostavka: τ je vremenski sabijen oko 100 puta u odnosu na prijavljene stope učenja u industriji (4–6,5 % mjesečno, Leachman) kako bi 14-dnevni scenarij pokazao učinak.
Čestice koje padnu na pločice dodaju smrtonosne defekte proporcionalno koncentraciji u zraku.
D_total = D_learn + k · C, k = 4·10⁻⁶ cm⁻² per particle/m³Pretpostavka: ilustrativna konstanta — stvarne fabrike kalibriraju stope smrtonosnih defekata iz vlastitih podataka inspekcije.
Parametarski prinos: udio normalnog procesa koji pada unutar granica specifikacije; Cpk mjeri rezervu.
Nasumičnost: mulberry32 generator sa seedom; korištene raspodjele — uniformna, eksponencijalna (inverzna CDF), normalna (Box–Muller), Poissonova (Knuth). Seed se prikazuje i može se dijeliti.
W. Whyte — Cleanroom Technology: Fundamentals of Design, Testing and Operation (2nd ed.), ch. on dispersion of particles from people; well-mixed room dilution equation — Wiley, 2010