300 mm'lik bir wafer fabrikasının litografi bölmesini yönetiyorsunuz — sekiz scanner, bir temiz oda ve spesifikasyon içinde kalması gereken bir reçete. Wafer'lar kuyruğa girer, araçlar bozulur, parçacıklar sızar ve verim her kararınızla değişir.
Neler öğreneceksiniz
Bir araç grubunu %100 kullanıma yakın çalıştırmak kuyrukları neden patlatır (Little yasası, Kingman).
Havadaki parçacıkların öldürücü kusurlara nasıl dönüştüğü ve kalıp boyutunun verimi nasıl değiştirdiği (negatif binom modeli).
SPC kontrol grafiklerinin kayan bir reçeteyi wafer'ları hurdaya çıkarmadan önce nasıl ortaya çıkardığı.
Simülatör
Zaman 0 sa
▶Üretken
‖Beklemede
⚙Mühendislik
✕Arızalı (onarım)
•Havadaki parçacıklar
Kontroller
Saatte bölmeye bırakılan wafer.
Süreci öğreten deneysel yonga plakası partilerine ayrılan tarayıcı süresinin payı: şimdi daha az çıktı, sonra daha az kusur.
Her teknisyen aynı anda bir aracı onarır.
Daha fazla hava değişimi parçacıkları seyreltir; fan gücü hızın küpüyle artar.
Tulum giymiş her kişi yine de parçacık saçar.
Saatte ölçülen wafer: daha keskin SPC grafiği, biraz daha az kapasite.
3 sa sürer ve çalışırken odaya 2 kişi ekler.
Yarı kapasitede 2 sa, sonra proses hedefe döner.
Göstergeler
Çıkan sağlam kalıp
19547/h
Verim
89,8%
normal
Temiz oda ISO sınıfı
3,4
normal
Bölme çevrim süresi
1,6h
normal
Araç kullanılabilirliği
100 %
Araç kullanımı
71 %
Mühendislik süresi
10 %
Hatta verilen wafer girişleri
34 wph
İşlemdeki iş
20 wafers
Kusur yoğunluğu
0,110 /cm²
Proses yeterliliği Cpk
1,25 · uyarı
Spesifikasyon dışı (wafer eşdeğeri)
0,0 wph
Bölme gücü
1339 kW
Eğilim
SPC örneği (CD sapması)
Kriz senaryoları
Seviye 1 · Parçacık sapması
Mobil çip hattında rutin bir vardiya. Bölmenin üstünde bir yerde bir tavan filtresi arızalanmak üzere. Temiz odayı sınıfında tutun, verimi koruyun — ve fanları gerekenden uzun süre tam hızda bırakmayın.
Sonunda ISO sınıfı tekrar ≤ 3,6
İlk saatten sonra hiçbir zaman 4,55 sınıfının üzerine çıkmasın
Sapmanın ilk saatlerinde ortalama verim ≥ %87
İkinci yarıda ortalama bölme gücü ≤ 1.380 kW
Seviye 2 · Scanner çöküşü
Bölme saatte 38 wafer girişiyle yüksek tempoda çalışıyor. Üç scanner aynı anda devre dışı kalmak üzere. Onları geri getirirken kuyruğun patlamasını önleyin ve yine de sağlam kalıp gönderin.
Sonunda WIP ≤ 60 wafer
Çöküşten sonra çevrim süresi hiçbir zaman 3,5 saati aşmaz (kuyruk süresi penceresi)
48 saatte en az 900.000 sağlam kalıp
48 saatte hatta verilen en az 1600 wafer girişi (giriş planı: saatte 34)
Seviye 3 · Reçete kayması
Yeni bir reçete revizyonu dün gece devreye girdi. Kritik boyutu yavaşça kaydırdığını henüz kimse bilmiyor. SPC grafiğini izleyin: wafer'lar spesifikasyon dışına düşmeden kaymayı yakalayın ve geri alın.
Toplamda en fazla 12 spesifikasyon dışı wafer eşdeğeri
Sonunda Cpk ≥ 1,2
En az 620.000 sağlam kalıp
Seviye 2 · Yeni ürün yükselişi
Büyük bir hızlandırıcı çip olgunlaşmamış bir prosesle üretime girer: kusur yoğunluğu yüksek ve 600 mm²'lik bir kalıp affetmez. Hat saatte 42 wafer girişiyle yüklenir. 14 gününüz var. Bugünkü çıktıyı yarınki öğrenmeyle dengeleyin.
14. günde kusur yoğunluğu ≤ 0,08 /cm²
14 günde en az 660.000 sağlam kalıp
Dayanak — sayıların ardındaki model
Simülatörün kullandığı her bağıntı, kaynağıyla birlikte. Varsayım olarak işaretlenen sabitler örnek kalibrasyonlardır.
Araçlar üstel arıza süresiyle rastgele arızalanır; onarımlar boş bir teknisyeni bekler.
P(fail in Δt) = 1 − e^(−Δt/MTBF), MTBF = 250 h; repair ~ Exp(mean 6 h) once a technician is free[17][1]Varsayım: büyüklükler (MTBF, üretim oranları, k, τ) örnek kalibrasyonlardır, gerçek bir fabrikanın verisi değildir.
Little yasası, işlemdeki işi, verimi ve çevrim süresini birbirine bağlar.
Kararlı bir hatta çıktı, giriş hızına eşittir; bu yüzden hatta verilmeyen bir wafer girişi, hiçbir zaman çıkmayacak bir wafer'dır. Adımlar arasında çok uzun bekleyen wafer'lar kuyruk süresi penceresini aşar.
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]Varsayım: 3,5 sa'lik çevrim süresi sınırı bir kuyruk süresi penceresinin yerini tutar; gerçek pencereler proses mühendisliği tarafından adım adım belirlenir ve bunları aşan wafer'lar genellikle hurdaya ayrılır.
Kingman yaklaşımı: kuyruk süresi u/(1−u) gibi büyür — kullanım %100'e yaklaştıkça patlar.
CTq ≈ ((ca² + ce²)/2) · (u/(1−u)) · te[5]Sezgi için gösterilmiştir: simülatörün kuyruğu bu formülden değil, rastgele varışlardan ve rastgele kapasiteden ortaya çıkar.
D boyutlu parçacıklar için ISO 14644-1 sınıf sınırı; 0,1 µm'de sınıf, konsantrasyonun logaritmasıdır.
Negatif binom verimi: kusurlar kümelenir, bu yüzden verim Poisson modelinin öngördüğünden daha yavaş düşer.
Y = (1 + A·D/α)^(−α), α = 2 (α→∞: Y = e^(−A·D))[3][4][15][14]
Verim öğrenmesi: mühendislik süresi harcandıkça kusur yoğunluğu olgun bir seviyeye doğru azalır.
D(t+Δt) = D∞ + (D − D∞)·e^(−Δt/τ), τ = 120 h · (0.10 / engineering share)[15][18]Varsayım: τ, 14 günlük bir senaryo etkiyi gösterebilsin diye bildirilen sektör öğrenme oranlarına (ayda %4–6,5, Leachman) göre yaklaşık 100 kat sıkıştırılmıştır.
Wafer'lara düşen parçacıklar, hava konsantrasyonu ile orantılı olarak öldürücü kusurlar ekler.
D_total = D_learn + k · C, k = 4·10⁻⁶ cm⁻² per particle/m³Varsayım: örnek bir sabit — gerçek fabrikalar öldürücü kusur oranlarını kendi inceleme verilerinden kalibre eder.
Parametrik verim: normal bir prosesin spesifikasyon sınırları içine düşen payı; Cpk marjı ölçer.
Rastgelelik: tohumlu bir mulberry32 üreteci; kullanılan dağılımlar — düzgün, üstel (ters CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Tohum gösterilir ve paylaşılabilir.
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