Hluboké porozumění systému SPC ve výrobě destiček

1. Přehled systému SPC

SPC je metoda, která využívá statistické techniky k monitorování a řízení výrobních procesů. Jeho hlavní funkcí je odhalovat anomálie ve výrobním procesu shromažďováním a analýzou dat v reálném čase, což pomáhá inženýrům provádět včasné úpravy a rozhodnutí. Cílem SPC je snížit odchylky ve výrobním procesu a zajistit, aby kvalita produktu zůstala stabilní a odpovídala specifikacím.

SPC se v procesu leptání používá k:

Monitorujte kritické parametry zařízení (např. rychlost leptání, vysokofrekvenční výkon, tlak v komoře, teplotu atd.)

Analyzujte klíčové ukazatele kvality produktu (např. šířku čáry, hloubku leptání, drsnost hrany atd.)

Sledováním těchto parametrů mohou inženýři detekovat trendy indikující zhoršení výkonu zařízení nebo odchylky ve výrobním procesu, a tím snížit míru zmetkovitosti.

2. Základní součásti systému SPC

Systém SPC se skládá z několika klíčových modulů:

Modul sběru dat: Shromažďuje data v reálném čase ze zařízení a procesních toků (např. prostřednictvím systémů FDC, EES) a zaznamenává důležité parametry a výsledky výroby.

Modul regulačních diagramů: Používá statistické regulační diagramy (např. X-Bar diagram, R diagram, Cp/Cpk diagram) k vizualizaci stability procesu a pomáhá určit, zda je proces pod kontrolou.

Alarmový systém: Spouští alarmy, když kritické parametry překračují kontrolní limity nebo vykazují změny trendu, což vyzve techniky k akci.

Modul analýzy a hlášení: Analyzuje hlavní příčinu anomálií na základě grafů SPC a pravidelně generuje zprávy o výkonu pro proces a zařízení.

3. Podrobné vysvětlení regulačních diagramů v SPC

Regulační diagramy jsou jedním z nejčastěji používaných nástrojů v SPC, který pomáhá rozlišovat mezi „normálními odchylkami“ (způsobenými přirozenými odchylkami procesu) a „abnormálními odchylkami“ (způsobenými poruchami zařízení nebo odchylkami procesu). Mezi běžné regulační diagramy patří:

X-Bar a R grafy: Používají se ke sledování průměru a rozsahu v rámci výrobních šarží, aby bylo možné sledovat, zda je proces stabilní.

Indexy Cp a Cpk: Používají se k měření způsobilosti procesu, tj. zda výstup procesu může konzistentně splňovat požadavky specifikace. Cp měří potenciální schopnost, zatímco Cpk zvažuje odchylku procesního centra od specifikačních limitů.

Například v procesu leptání můžete sledovat parametry jako rychlost leptání a drsnost povrchu. Pokud rychlost leptání určitého zařízení překročí kontrolní limit, můžete pomocí kontrolních diagramů určit, zda se jedná o přirozenou odchylku nebo indikaci poruchy zařízení.

4. Aplikace SPC v leptacím zařízení

V procesu leptání je rozhodující kontrola parametrů zařízení a SPC pomáhá zlepšit stabilitu procesu následujícími způsoby:

Monitorování stavu zařízení: Systémy jako FDC shromažďují v reálném čase data o klíčových parametrech leptacího zařízení (např. vysokofrekvenční výkon, průtok plynu) a kombinují tato data s regulačními diagramy SPC pro detekci potenciálních problémů se zařízením. Pokud například uvidíte, že se vysokofrekvenční výkon na regulačním diagramu postupně odchyluje od nastavené hodnoty, můžete včas provést úpravu nebo údržbu, abyste zabránili ovlivnění kvality produktu.

Monitorování kvality produktu: Můžete také zadat klíčové parametry kvality produktu (např. hloubku leptání, šířku čáry) do systému SPC pro sledování jejich stability. Pokud se některé kritické indikátory produktu postupně odchýlí od cílových hodnot, systém SPC vydá alarm, který signalizuje, že je potřeba upravit proces.

Preventivní údržba (PM): SPC může pomoci optimalizovat cyklus preventivní údržby zařízení. Analýzou dlouhodobých dat o výkonu zařízení a výsledcích procesů můžete určit optimální dobu pro údržbu zařízení. Například sledováním vysokofrekvenčního napájení a životnosti ESC můžete určit, kdy je potřeba čištění nebo výměna součástí, čímž se sníží četnost poruch zařízení a prostoje ve výrobě.

5. Tipy pro každodenní používání systému SPC

Při používání systému SPC v každodenním provozu lze postupovat podle následujících kroků:

Definujte klíčové kontrolní parametry (KPI): Identifikujte nejdůležitější parametry ve výrobním procesu a zahrňte je do monitorování SPC. Tyto parametry by měly úzce souviset s kvalitou produktu a výkonem zařízení.

Nastavení limitů regulace a limitů alarmů: Na základě historických dat a požadavků procesu nastavte přiměřené limity regulace a limity alarmů pro každý parametr. Kontrolní limity jsou obvykle nastaveny na ±3σ (standardní odchylky), zatímco limity alarmů jsou založeny na specifických podmínkách procesu a zařízení.

Nepřetržité monitorování a analýza: Pravidelně kontrolujte regulační diagramy SPC za účelem analýzy trendů a odchylek dat. Pokud některé parametry překračují kontrolní limity, je třeba okamžitě zasáhnout, jako je úprava parametrů zařízení nebo provedení údržby zařízení.

Zpracování abnormalit a analýza hlavních příčin: Když dojde k abnormalitě, systém SPC zaznamená podrobné informace o incidentu. Na základě těchto informací musíte odstranit a analyzovat hlavní příčinu abnormality. Často je možné kombinovat data ze systémů FDC, systémů EES atd. za účelem analýzy, zda je problém způsoben poruchou zařízení, odchylkou procesu nebo vnějšími faktory prostředí.

Neustálé zlepšování: Pomocí historických dat zaznamenaných systémem SPC identifikujte slabá místa v procesu a navrhněte plány zlepšení. Například v procesu leptání analyzujte dopad životnosti ESC a metod čištění na cykly údržby zařízení a průběžně optimalizujte provozní parametry zařízení.

6. Praktický případ použití

Jako praktický příklad předpokládejme, že jste odpovědní za leptací zařízení E-MAX a komorová katoda se předčasně opotřebovává, což vede ke zvýšení hodnot D0 (defekt BARC). Monitorováním RF výkonu a rychlosti leptání prostřednictvím systému SPC zaznamenáte trend, kdy se tyto parametry postupně odchylují od svých nastavených hodnot. Po spuštění alarmu SPC zkombinujete data ze systému FDC a určíte, že problém je způsoben nestabilní regulací teploty uvnitř komory. Poté zavedete nové metody čištění a strategie údržby, případně snížíte hodnotu D0 ze 4,3 na 2,4, čímž zlepšíte kvalitu produktu.

7.V XINKEHUI můžete získat.

Ve společnosti XINKEHUI můžete dosáhnout dokonalého waferu, ať už se jedná o křemíkový nebo SiC wafer. Specializujeme se na dodávky vysoce kvalitních waferů pro různá průmyslová odvětví se zaměřením na přesnost a výkon.