Ön egy 300 mm-es ostyagyár litográfiai mezőjét vezeti — nyolc szkenner, egy tisztatér és egy recept, amelynek a specifikáción belül kell maradnia. Az ostyák sorban állnak, a gépek elromlanak, a részecskék beszivárognak, és a hozam minden döntéssel mozdul.
Mit fog megtanulni
Miért robban fel a sorbanállás, ha egy gépcsoportot 100 % közeli kihasználtsággal futtatnak (Little-törvény, Kingman).
Hogyan lesznek a levegőben lévő részecskékből végzetes hibák, és hogyan változtatja a chipméret a hozamot (negatív binomiális modell).
Hogyan fedik fel az SPC-ellenőrzőkártyák az elcsúszó receptet, mielőtt selejtezné az ostyákat.
Szimulátor
Idő: 0 h
▶Termelő
‖Készenlét
⚙Mérnöki
✕Leállva (javítás)
•Levegőben lévő részecskék
Vezérlők
Óránként a mezőbe elengedett ostyák.
A szkenneridő azon része, amelyet a folyamatot tanító kísérleti szelettételek kapnak: most kisebb kibocsátás, később kevesebb hiba.
Minden technikus egyszerre egy gépet javít.
Több légcsere hígítja a részecskéket; a ventilátor teljesítménye a sebesség köbével nő.
Minden overallos ember is bocsát ki részecskéket.
Óránként mért ostyák: élesebb SPC-diagram, valamivel kisebb kapacitás.
3 h-t vesz igénybe, és 2 fővel növeli a teremben lévők számát, amíg dolgoznak.
2 h fél kapacitáson, aztán a folyamat visszatér a célértékre.
Mutatók
Legyártott jó chipek
19547/h
Hozam
89,8%
normális
Tisztatér ISO-osztálya
3,4
normális
Mező átfutási ideje
1,6h
normális
Gépek rendelkezésre állása
100 %
Gépek kihasználtsága
71 %
Mérnöki idő
10 %
Bebocsátott ostyaindítások
34 wph
Folyamatban lévő munka
20 wafers
Hibasűrűség
0,110 /cm²
Folyamatképesség Cpk
1,25 · figyelmeztetés
Specifikáción kívül (ostyaegyenértékek)
0,0 wph
Mező teljesítménye
1339 kW
Trend
SPC-minta (CD-eltérés)
Válsághelyzeti forgatókönyvek
1. szint · Részecske-kitérés
Egy rutinműszak a mobilchip-soron. Valahol a mező felett egy mennyezeti szűrő mindjárt tönkremegy. Tartsa a tisztateret az osztályban, védje a hozamot — és ne hagyja a ventilátorokat teljes sebességen a szükségesnél tovább.
ISO-osztály vissza ≤ 3,6 a végén
Soha nem lépi át a 4,55-ös osztályt az első óra után
Átlagos hozam ≥ 87 % a kitérés első óráiban
Átlagos mezőteljesítmény ≤ 1380 kW a második felében
2. szint · Szkenner-összeomlás
A mező forrón megy, óránként 38 ostyaindítással. Három szkenner egyszerre áll le. Ne engedje felrobbanni a sort, amíg visszahozza őket, és közben szállítson jó chipeket.
WIP ≤ 60 ostya a végén
Átfutási idő soha nem több 3,5 h-nál az összeomlás után (várakozásiidő-ablak)
Legalább 900 000 jó chip 48 h alatt
Legalább 1600 ostyaindítás bebocsátása 48 h alatt (indítási terv: óránként 34)
3. szint · Recept-eltolódás
Tegnap éjjel élesbe ment egy új receptverzió. Még senki sem tudja, hogy lassan elmozdítja a kritikus méretet. Figyelje az SPC-diagramot: kapja el az eltolódást, és állítsa vissza a receptet, mielőtt az ostyák kicsúsznak a specifikációból.
Összesen legfeljebb 12 specifikáción kívüli ostyaegyenérték
Cpk ≥ 1,2 a végén
Legalább 620 000 jó chip
2. szint · Új termék felfutása
Egy nagy gyorsítóchip éretlen folyamattal kerül gyártásba: a hibasűrűség magas, és egy 600 mm²-es chip könyörtelen. A sor óránként 42 ostyaindítással terhelt. Önnek 14 napja van. Egyensúlyozza ki a mai kibocsátást a holnapi tanulással.
Hibasűrűség ≤ 0,08 /cm² a 14. napon
Legalább 660 000 jó chip 14 nap alatt
Alap — a számok mögötti modell
A szimulátor által használt minden összefüggés a forrásával. A feltevésként jelölt állandók szemléltető kalibrációk.
A berendezésállapotok a SEMI E10-et követik: termelő, készenléti, mérnöki, tervezett és nem tervezett állásidő.
A gépek véletlenszerűen, exponenciális meghibásodási idővel romlanak el; a javítások szabad technikusra várnak.
P(fail in Δt) = 1 − e^(−Δt/MTBF), MTBF = 250 h; repair ~ Exp(mean 6 h) once a technician is free[17][1]Feltevés: a nagyságrendek (MTBF, keletkezési ütemek, k, τ) szemléltető kalibrációk, nem egy valódi gyár adatai.
A Little-törvény összekapcsolja a folyamatban lévő munkát, az átbocsátást és az átfutási időt.
Stabil sorban az átbocsátás egyenlő a bebocsátási ütemmel, így egy be nem bocsátott ostyaindítás olyan ostya, amely soha nem jön ki. A lépések között túl sokáig váró ostyák megszegik a várakozásiidő-ablakot.
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]Feltevés: a 3,5 h-s átfutásiidő-korlát egy várakozásiidő-ablakot (queue time) helyettesít; a valós ablakokat a folyamatmérnökök lépésenként állítják be, és az ezeket megszegő ostyákat jellemzően selejtezik.
Kingman-közelítés: a sorbanállási idő u/(1−u) szerint nő — felrobban, ahogy a kihasználtság megközelíti a 100 %-ot.
CTq ≈ ((ca² + ce²)/2) · (u/(1−u)) · te[5]Az intuíció kedvéért mutatjuk: a szimulátor sora véletlen érkezésekből és véletlen kapacitásból adódik, nem ebből a képletből.
Az ISO 14644-1 osztályhatár D méretű részecskékre; 0,1 µm-nél az osztály a koncentráció logaritmusa.
Negatív binomiális hozam: a hibák csoportosulnak, ezért a hozam lassabban esik, mint a Poisson-modell jósolja.
Y = (1 + A·D/α)^(−α), α = 2 (α→∞: Y = e^(−A·D))[3][4][15][14]
Hozamtanulás: a hibasűrűség a mérnöki idő ráfordításával az érett szint felé csökken.
D(t+Δt) = D∞ + (D − D∞)·e^(−Δt/τ), τ = 120 h · (0.10 / engineering share)[15][18]Feltevés: a τ az iparág jelentett tanulási ütemeihez (havi 4–6,5 %, Leachman) képest kb. 100×-osan idősűrített, hogy egy 14 napos forgatókönyv megmutassa a hatást.
Az ostyákra hulló részecskék a levegő koncentrációjával arányosan okoznak végzetes hibákat.
D_total = D_learn + k · C, k = 4·10⁻⁶ cm⁻² per particle/m³Feltevés: szemléltető állandó — a valódi gyárak a végzetes hibák ütemét a saját ellenőrzési adataikból kalibrálják.
Paraméteres hozam: egy normális folyamat azon hányada, amely a specifikációs határokon belülre esik; a Cpk a tartalékot méri.
Véletlenszerűség: magolt mulberry32 generátor; a használt eloszlások — egyenletes, exponenciális (inverz CDF), normális (Box–Muller), Poisson (Knuth). A mag látható és megosztható.
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