Vodite litografski bay fabrike vejfera od 300 mm — osam skenera, čistu sobu i recept koji mora ostati u specifikaciji. Vejferi čekaju u redu, mašine se kvare, čestice ulaze, a prinos se menja sa svakom odlukom.
Šta ćete naučiti
Zašto rad grupe mašina blizu 100 % iskorišćenosti čini da redovi eksplodiraju (Litlov zakon, Kingman).
Kako čestice u vazduhu postaju kritični defekti i kako veličina čipa menja prinos (negativni binomni model).
Kako SPC kontrolni grafikoni otkrivaju recept koji klizi pre nego što uništi vejfere.
Simulator
Vreme 0 h
▶Produktivno
‖Mirovanje
⚙Inženjering
✕Zastoj (popravka)
•Čestice u vazduhu
Kontrole
Vejferi pušteni u bay na sat.
Udeo vremena skenera dodeljen eksperimentalnim serijama pločica koje uče proces: sada manje proizvodnje, kasnije manje defekata.
Svaki tehničar popravlja jednu mašinu odjednom.
Više izmena vazduha razređuje čestice; snaga ventilatora raste sa kubom brzine.
Svaka osoba u odelu i dalje odaje čestice.
Izmereni vejferi na sat: oštriji SPC grafikon, nešto manji kapacitet.
Traje 3 h i dodaje 2 osobe u prostoriji dok rade.
2 h na pola kapaciteta, zatim proces ponovo ide na cilj.
Pokazatelji
Ispravnih čipova na izlazu
19547/h
Prinos
89,8%
normalno
ISO klasa čiste sobe
3,4
normalno
Vreme ciklusa baya
1,6h
normalno
Raspoloživost mašina
100 %
Iskorišćenost mašina
71 %
Inženjersko vreme
10 %
Puštena pokretanja vejfera
34 wph
Posao u toku
20 wafers
Gustina defekata
0,110 /cm²
Sposobnost procesa Cpk
1,25 · upozorenje
Van specifikacije (ekvivalent vejfera)
0,0 wph
Snaga baya
1339 kW
Trend
SPC uzorak (CD odstupanje)
Krizni scenariji
Nivo 1 · Odstupanje čestica
Rutinska smena na liniji mobilnih čipova. Negde iznad baya plafonski filter će uskoro otkazati. Držite čistu sobu u klasi, zaštitite prinos — i ne ostavljajte ventilatore na punoj brzini duže nego što je potrebno.
ISO klasa nazad na ≤ 3,6 na kraju
Nikada iznad klase 4,55 posle prvog sata
Prosečan prinos ≥ 87 % u prvim satima odstupanja
Prosečna snaga baya ≤ 1.380 kW u drugoj polovini
Nivo 2 · Otkaz skenera
Bay radi vruće na 38 pokretanja vejfera na sat. Tri skenera će uskoro stati odjednom. Sprečite da red eksplodira dok ih vraćate u rad, i dalje isporučujte ispravne čipove.
WIP ≤ 60 vejfera na kraju
Vreme ciklusa posle otkaza nikada iznad 3,5 h (prozor vremena čekanja)
Najmanje 900.000 ispravnih čipova za 48 h
Pustite najmanje 1600 pokretanja vejfera za 48 h (plan pokretanja: 34 na sat)
Nivo 3 · Klizanje recepta
Nova revizija recepta pokrenuta je sinoć. Niko još ne zna da polako pomera kritičnu dimenziju. Pratite SPC grafikon: uhvatite pomeranje i vratite recept pre nego što vejferi ispadnu iz specifikacije.
Najviše 12 ekvivalenata vejfera van specifikacije ukupno
Cpk ≥ 1,2 na kraju
Najmanje 620.000 ispravnih čipova
Nivo 2 · Uspon novog proizvoda
Veliki čip akcelerator ulazi u proizvodnju sa nezrelim procesom: gustina defekata je visoka, a čip od 600 mm² ne prašta. Linija je opterećena na 42 pokretanja vejfera na sat. Imate 14 dana. Uravnotežite današnju proizvodnju sa učenjem za sutra.
Gustina defekata ≤ 0,08 /cm² 14. dana
Najmanje 660.000 ispravnih čipova za 14 dana
Osnova — model iza brojeva
Svaka relacija koju simulator koristi, sa izvorom. Konstante označene kao pretpostavke su ilustrativne kalibracije.
Stanja opreme prate SEMI E10: produktivno, mirovanje, inženjering, planirani i neplanirani zastoj.
Mašine otkazuju nasumično sa eksponencijalnim vremenom do otkaza; 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: redovi veličine (MTBF, stope generisanja, k, τ) su ilustrativne kalibracije, a ne podaci iz stvarne fabrike.
Litlov zakon povezuje posao u toku, propusnost i vreme ciklusa.
U stabilnoj liniji protok je jednak stopi puštanja, pa vejfer koji nije pušten nikada ne izlazi. Vejferi koji 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 zamenjuje prozor vremena čekanja (queue-time); stvarne prozore postavlja procesni inženjering korak po korak, a vejferi koji ih prekorače obično se škartiraju.
Kingmanova aproksimacija: vreme u redu raste kao u/(1−u) — eksplodira kako iskorišćenost prilazi 100 %.
CTq ≈ ((ca² + ce²)/2) · (u/(1−u)) · te[5]Prikazano radi intuicije: red simulatora 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.
C = G / (ACH · V · η)[13][11]Pretpostavka: redovi veličine (MTBF, stope generisanja, k, τ) su ilustrativne kalibracije, a ne podaci iz stvarne fabrike.
Zakon srodnosti ventilatora: snaga raste sa kubom brzine ventilatora.
Negativni binomni prinos: defekti se grupišu, pa prinos opada sporije nego što predviđa Poasonov model.
Y = (1 + A·D/α)^(−α), α = 2 (α→∞: Y = e^(−A·D))[3][4][15][14]
Učenje prinosa: gustina defekata opada ka zrelom nivou kako se troši inženjersko vreme.
D(t+Δt) = D∞ + (D − D∞)·e^(−Δt/τ), τ = 120 h · (0.10 / engineering share)[15][18]Pretpostavka: τ je vremenski sabijeno oko 100× u odnosu na prijavljene industrijske stope učenja (4–6,5 % mesečno, Leachman) da bi scenario od 14 dana prikazao efekat.
Čestice koje padnu na vejfere dodaju kritične defekte srazmerno koncentraciji u vazduhu.
D_total = D_learn + k · C, k = 4·10⁻⁶ cm⁻² per particle/m³Pretpostavka: ilustrativna konstanta — prave fabrike kalibrišu stope kritičnih defekata iz sopstvenih podataka inspekcije.
Parametarski prinos: udeo normalnog procesa koji upada u granice specifikacije; Cpk meri rezervu.
Nasumičnost: seedovan generator mulberry32; korišćene raspodele — uniformna, eksponencijalna (inverzna CDF), normalna (Box–Muller), Poasonova (Knuth). Seed je prikazan i može se deliti.
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