Vodite litografsku liniju tvornice pločica od 300 mm: osam skenera, čistu sobu i recept koji mora ostati unutar specifikacije. Pločice čekaju u redu, alati se kvare, čestice ulaze, a prinos se mijenja sa svakom odlukom.
Što ćete naučiti
Zašto rad skupine 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
⚙Inženjersko
✕U zastoju (popravak)
•Čestice u zraku
Kontrole
Pločice puštene u liniju na sat.
Udio vremena skenera dodijeljen eksperimentalnim šaržama 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 odijelu i dalje ispušta čestice.
Pločica izmjerenih na sat: oštriji SPC dijagram, nešto manji kapacitet.
Traje 3 h i dodaje 2 osobe u prostoriji dok rade.
2 h na pola kapaciteta, zatim je proces opet na cilju.
Pokazatelji
Ispravni čipovi
19547/h
Prinos
89,8%
normalno
ISO razred čiste sobe
3,4
normalno
Vrijeme ciklusa linije
1,6h
normalno
Raspoloživost alata
100 %
Iskorištenost alata
71 %
Inženjersko vrijeme
10 %
Puštena pokretanja pločica
34 wph
Posao u tijeku
20 wafers
Gustoća defekata
0,110 /cm²
Sposobnost procesa Cpk
1,25 · upozorenje
Izvan specifikacije (ekvivalenti pločica)
0,0 wph
Snaga linije
1339 kW
Trend
SPC uzorak (pomak CD-a)
Krizni scenariji
Razina 1 · Odstupanje čestica
Rutinska smjena na liniji mobilnih čipova. Negdje iznad linije stropni filtar uskoro otkazuje. Držite čistu sobu u razredu, zaštitite prinos i ne ostavljajte ventilatore na punoj brzini dulje nego što je potrebno.
ISO razred natrag na ≤ 3,6 na kraju
Nikad iznad razreda 4,55 nakon prvog sata
Prosječni prinos ≥ 87 % u prvim satima odstupanja
Prosječna snaga linije ≤ 1.380 kW u drugoj polovici
Razina 2 · Rušenje skenera
Linija radi punom parom uz 38 pokretanja pločica na sat. Tri skenera uskoro staju istodobno. Spriječite eksploziju reda dok ih vraćate u rad, a i dalje isporučujte ispravne čipove.
WIP ≤ 60 pločica na kraju
Vrijeme ciklusa nikad iznad 3,5 h nakon rušenja (prozor vremena čekanja)
Najmanje 900.000 ispravnih čipova u 48 h
Pustite najmanje 1600 pokretanja pločica u 48 h (plan pokretanja: 34 na sat)
Razina 3 · Drift recepta
Sinoć je pokrenuta nova revizija recepta. Nitko još ne zna da polako pomiče kritičnu dimenziju. Pratite SPC dijagram: uhvatite drift i vratite se prije nego pločice ispadnu iz specifikacije.
Najviše 12 ekvivalenata pločica izvan specifikacije ukupno
Cpk ≥ 1,2 na kraju
Najmanje 620.000 ispravnih čipova
Razina 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 na 42 pokretanja pločica na sat. Imate 14 dana. Uravnotežite današnju proizvodnju s učenjem za sutra.
Gustoća defekata ≤ 0,08 /cm² 14. dana
Najmanje 660.000 ispravnih čipova u 14 dana
Osnova: model iza brojeva
Svaki odnos koji simulator koristi, s izvorom. Konstante označene kao pretpostavke ilustrativne su kalibracije.
Stanja opreme slijede SEMI E10: produktivno, pripravnost, inženjersko, planirani i neplanirani zastoj.
Alati se kvare nasumično s eksponencijalnim vremenom do kvara; popravci 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 nastajanja, k, τ) ilustrativne su kalibracije, a ne podaci stvarne tvornice.
Littleov zakon povezuje posao u tijeku, propusnost i vrijeme ciklusa.
U stabilnoj liniji protok je jednak brzini 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 procesno inženjerstvo 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 proizlazi iz nasumičnih dolazaka i nasumičnog kapaciteta, a ne iz ove formule.
Granica razreda ISO 14644-1 za čestice veličine D; pri 0,1 µm razred je logaritam koncentracije.
Negativni binomni prinos: 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 sažet oko 100 puta u odnosu na prijavljene industrijske stope učenja (4–6,5 % mjesečno, Leachman) kako bi 14-dnevni scenarij pokazao učinak.
Čestice koje padnu na pločice dodaju smrtonosne defekte razmjerno koncentraciji u zraku.
D_total = D_learn + k · C, k = 4·10⁻⁶ cm⁻² per particle/m³Pretpostavka: ilustrativna konstanta; stvarne tvornice kalibriraju stope smrtonosnih defekata iz vlastitih podataka inspekcije.
Parametarski prinos: udio normalnog procesa koji pada unutar granica specifikacije; Cpk mjeri rezervu.
Slučajnost: seedirani generator mulberry32; korištene razdiobe: 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