Jūs vadāt 300 mm plākšņu fabrikas litogrāfijas nodalījumu — astoņus skenerus, tīrtelpu un recepti, kam jāpaliek specifikācijas robežās. Plāksnes veido rindu, iekārtas lūzt, daļiņas ieplūst un raža mainās ar katru lēmumu.
Ko jūs uzzināsiet
Kāpēc iekārtu grupas darbināšana tuvu 100 % noslodzei liek rindām eksplodēt (Litla likums, Kingmans).
Kā gaisā esošas daļiņas kļūst par nāvējošiem defektiem un kā kristāla izmērs maina ražu (negatīvi binomiālais modelis).
Kā SPC kontroles diagrammas atklāj novirzošu recepti, pirms tā izbrāķē plāksnes.
Simulators
Laiks 0 h
▶Produktīvs
‖Gaidstāve
⚙Inženiertehniskais
✕Nestrādā (remonts)
•Gaisā esošās daļiņas
Vadīklas
Plākšņu skaits, kas stundā tiek palaists nodalījumā.
Skenera laika daļa, kas atvēlēta eksperimentālām plākšņu partijām, kuras apmāca procesu: tagad mazāk izlaides, vēlāk mazāk defektu.
Katrs tehniķis remontē vienu iekārtu vienlaikus.
Vairāk gaisa maiņu atšķaida daļiņas; ventilatora jauda aug ar ātruma kubu.
Katrs tērpā ģērbies cilvēks tāpat atbrīvo daļiņas.
Plākšņu skaits, ko mēra stundā: asāka SPC diagramma, nedaudz mazāka jauda.
Aizņem 3 h un, kamēr tie strādā, pievieno 2 cilvēkus telpā.
2 h ar pusi jaudas, tad process atkal ir mērķī.
Rādītāji
Derīgie kristāli izlaidē
19547/h
Raža
89,8%
normāls
Tīrtelpas ISO klase
3,4
normāls
Nodalījuma cikla laiks
1,6h
normāls
Iekārtu pieejamība
100 %
Iekārtu noslodze
71 %
Inženiertehniskais laiks
10 %
Palaistās plāksnes
34 wph
Nepabeigtais darbs
20 wafers
Defektu blīvums
0,110 /cm²
Procesa spēja Cpk
1,25 · brīdinājums
Ārpus specifikācijas (plākšņu ekvivalenti)
0,0 wph
Nodalījuma jauda
1339 kW
Tendence
SPC paraugs (CD nobīde)
Krīzes scenāriji
Līmenis 1 · Daļiņu novirze
Ierasta maiņa mobilo mikroshēmu līnijā. Kaut kur virs nodalījuma griestu filtrs drīz atteiks. Noturiet tīrtelpu klasē, aizsargājiet ražu — un neatstājiet ventilatorus pilnā ātrumā ilgāk, nekā nepieciešams.
ISO klase atgriezta ≤ 3.6 beigās
Nekad virs 4.55 klases pēc pirmās stundas
Vidējā raža ≥ 87 % pirmajās novirzes stundās
Vidējā nodalījuma jauda ≤ 1,380 kW otrajā pusē
Līmenis 2 · Skeneru avārija
Nodalījums darbojas karsti pie 38 plākšņu palaišanām stundā. Trīs skeneri drīz vienlaikus izies no ierindas. Neļaujiet rindai eksplodēt, kamēr tos atjaunojat, un tomēr izlaidiet derīgus kristālus.
Nepabeigtais darbs ≤ 60 plāksnes beigās
Cikla laiks pēc avārijas nekad nepārsniedz 3,5 h (rindas laika logs)
Vismaz 900,000 derīgu kristālu 48 h laikā
Palaist vismaz 1600 plākšņu 48 h laikā (palaišanas plāns: 34 stundā)
Līmenis 3 · Receptes novirze
Vakar vakarā ekspluatācijā nonāca jauna receptes versija. Neviens vēl nezina, ka tā lēnām nobīda kritisko izmēru. Vērojiet SPC diagrammu: pamaniet novirzi un atceliet versiju, pirms plāksnes iziet ārpus specifikācijas.
Kopā ne vairāk kā 12 ārpus specifikācijas plākšņu ekvivalenti
Cpk ≥ 1.2 beigās
Vismaz 620,000 derīgu kristālu
Līmenis 2 · Jauna produkta uzskrējiens
Liels akseleratora mikroshēmas kristāls nonāk ražošanā ar nenobriedušu procesu: defektu blīvums ir augsts, un 600 mm² kristāls ir nepiedodošs. Līnija ir noslogota ar 42 plākšņu palaišanām stundā. Jums ir 14 dienas. Līdziniet šodienas izlaidi ar rītdienas apguvi.
Defektu blīvums ≤ 0.08 /cm² 14. dienā
Vismaz 660,000 derīgu kristālu 14 dienās
Pamats — modelis aiz skaitļiem
Katra simulatora izmantotā sakarība ar tās avotu. Konstantes, kas atzīmētas kā pieņēmumi, ir ilustratīvas kalibrācijas.
Iekārtu stāvokļi seko SEMI E10: produktīvs, gaidstāve, inženiertehniskais, plānotais un neplānotais dīkstāves laiks.
Iekārtas atsakās nejauši ar eksponenciālu laiku līdz atteicei; remonti gaida brīvu tehniķi.
P(fail in Δt) = 1 − e^(−Δt/MTBF), MTBF = 250 h; repair ~ Exp(mean 6 h) once a technician is free[17][1]Pieņēmums: lielumi (MTBF, ģenerēšanas ātrumi, k, τ) ir ilustratīvas kalibrācijas, nevis dati no īstas fabrikas.
Litla likums saista nepabeigto darbu, caurlaidību un cikla laiku.
Stabilā līnijā caurlaidspēja ir vienāda ar palaišanas intensitāti, tāpēc nepalaista plāksne ir plāksne, kas nekad neiznāks. Plāksnes, kas starp soļiem gaida pārāk ilgi, pārkāpj rindas laika logu.
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]Pieņēmums: 3,5 h cikla laika robeža aizstāj rindas laika logu; reālos logus procesa inženieri nosaka katram solim atsevišķi, un plāksnes, kas tos pārkāpj, parasti tiek brāķētas.
Kingmana tuvinājums: rindas laiks aug kā u/(1−u) — tas eksplodē, kad noslodze tuvojas 100 %.
CTq ≈ ((ca² + ce²)/2) · (u/(1−u)) · te[5]Parādīts intuīcijas dēļ: simulatora rinda rodas no nejaušām ierašanās reizēm un nejaušas jaudas, nevis no šīs formulas.
ISO 14644-1 klases robeža daļiņām ar izmēru D; pie 0,1 µm klase ir koncentrācijas logaritms.
Negatīvi binomiālā raža: defekti grupējas, tāpēc raža krītas lēnāk, nekā paredz Puasona modelis.
Y = (1 + A·D/α)^(−α), α = 2 (α→∞: Y = e^(−A·D))[3][4][15][14]
Ražas apguve: defektu blīvums samazinās uz nobriedušu līmeni, kad tiek veltīts inženiertehniskais laiks.
D(t+Δt) = D∞ + (D − D∞)·e^(−Δt/τ), τ = 120 h · (0.10 / engineering share)[15][18]Pieņēmums: τ ir laika ziņā saspiests apmēram 100 reižu salīdzinājumā ar publicētajiem nozares apguves tempiem (4–6,5 % mēnesī, Leachman), lai 14 dienu scenārijs parādītu efektu.
Daļiņas, kas nokļūst uz plāksnēm, pievieno nāvējošus defektus proporcionāli gaisa koncentrācijai.
D_total = D_learn + k · C, k = 4·10⁻⁶ cm⁻² per particle/m³Pieņēmums: ilustratīva konstante — īstas fabrikas kalibrē nāvējošo defektu ātrumus pēc savas pārbaužu datiem.
Parametriskā raža: normāla procesa daļa, kas iekrīt specifikācijas robežās; Cpk mēra rezervi.
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