Brechen Durch die Verfahrensentwicklungs-Sperren

durch Dr. Dirk Ortloff

Dolch Ortloff1, Jens Popp1, Andreas Wagener1 und Kai Hahn2
1ProzessBeziehungen GmbH
2Universität von Siegen-Institut der Mikrosystems-Technologie
Entsprechender Autor: dirk.ortloff@process-relations.com

Themen Umfaßt

Zusammenfassung
Einleitung
Möglichkeiten für Software Support
XperiDesk
     XperiDesign
     XperiFication
     XperiLink
     XperiShare
Schlussfolgerungen
Bezüge

Zusammenfassung

Entwicklungsprojekte für neue Herstellungsrezepte werden durch eine Vielzahl von verschiedenen externen und internen Anforderungen und von Beschränkungen angefochten. Dieses ist besonders wahr, wenn es microelectromechanical Anlagen (MEMS), nanoelectromechanical Anlagen oder (NEMS) Nano-Dünnfilmeinheiten der Schuppe und ihre speziell erforderlichen Herstellungsverfahren entwickelt. Die Vielfalt von Technologieoptionen und ihre Beschränkungen sowie schrumpfend Geometrie und andere externe und interne Kräfte setzte die Ingenieure und die Technologien zu ihrer Grenze.

Zu durch diese Sperren der zunehmenden Komplexität in der Fälschungsverfahrensentwicklung zu brechen ist ein neues Konzept für ausreichende Prozessentwurfsautomatisierung notwendig um Dieser Anflug muss die Auslegung von Reihenfolgen des neuen Prozesses von der allerersten Idee zur abschließenden Übergabe zur Großserienfertigung umfassen. Er muss die neue Grundlage auch anbieten, die Lösungen für die elektronische Übertragung von Prozessdaten und von Kenntnissen auf Technologiepartner bricht.

Dieses Papier stellt solch einen Anflug dar, indem es die Verfahrensentwicklungs-Ausführungs-Anlagen vorstellt (PDES). Ein PDES wird mit der zunehmenden Entwicklungskomplexität fertig, indem es eine zentralisierte Zusammenarbeitsplattform anbietet, welche die Verfahrensingenieure auf ihrer Methode durch die Programmentwicklungszeit unterstützt. Es gibt einer Firma einen Wettbewerbsvorteil, indem es bessere Lösungen entwickelt und kürzeren Zeit-zumarkt zur Verfügung stellt. Die Konzepte für PDES sind in der EU-Forschungsprojekt PROMENADE (IST 507965) erforscht worden und werden ausführlich in seinen Veröffentlichungen beschrieben1-3. Die Ergebnisse des Projektes sind als die XperiDesk-Software-Reihe handelsüblich geworden.

Einleitung

Jeder hat gelegentlich ein „Déjà-vu-Erlebnis“. Der Ausdruck beschreibt einen Speicher eines Ereignisses, an das nicht offenbar erinnert werden kann und auf eine gegenwärtige Lage sich bezieht. Das Erfahren, dass spezielle Art von Stromausfällen normalerweise kein Punkt ist, aber er können beim Versuchen sehr entkräften, ein Problem innerhalb eines Technikzusammenhangs zu lösen. Das „Déjà-vu-Erlebnis-Problem“ kann bedeutende Herausforderungen darstellen, wenn es neue Prozesse entwickelt, um mikro-elektromechanische Anlagen, (MEMS) Nano--elektromechanische Anlagen (NEMS) oder andere High-Teche Einheiten herzustellen.

Jedes neue Produkt oder Produktverbesserung beginnt mit einer neuen Idee. Die Erfahrungen, die durch vorhergehende Entwicklungen, wissenschaftliche Papiere und alte Laborbücher gesammelt werden, liefern den größeren Beitrag zur Realisierung dieser neuen Ideen. Einige Probleme werden bereits an diesen ersten Phasen der Produktentwicklung angetroffen: Kollegen sind nicht immer erhältlich und Laborbücher sind allzu oft nur zu jenen Leuten des Wertes, die sie schrieben. Selbst wenn die Informationen in den Dateien erhältlich sind, werden sie in den meisten Fällen auf einige Dateiserver verteilt, oder versteckt in den Plätzen betrachtet niemand. Forschungsarbeiten können großartige Ideen geben, aber das wesentliche Bestandteil der Daten fehlt in den meisten Fällen. So bereits in diese ersten Phasen von guten Ideen der Verfahrensentwicklungen werden einfach verschrottet, weil es keine Zeit gibt, die notwendige Forschung innerhalb der Informationsquellen und der Informationsbanken durchzuführen.

Jedoch ist dieses nur der Anfang der Entwicklungsbemühung. Externe Hindernisse Hinzufügend, mögen Sie Marktkräfte, unzureichende interne Informationen und Kenntnismanagement, begrenzte Entwicklungstransparenz, eingeschränkte virtuelle Erstausführungsmöglichkeiten und verfehlender elektronischer Austausch machen viele Entwicklungsaktivitäten erschreckende und teure Aufgaben. Dieses führt zu eine Wiederholung von Experimenten, die im Hinblick auf Zeit, Betriebsmittel und Geld teuer ist. Experten in der Halbleiterverfahrensentwicklung schätzen, dass 10-15% von ausfallen Experimenten verhindert werden könnte, wenn vorhergehende Ergebnisse auf eine einfachere Art zugänglich sein würden.

Möglichkeiten für Software Support

Nach der Untersuchung der Punkte oben herausspringend, wenn man eine durchführbare Herstellungslösung entwickelt, es wird klar, dass die meisten dieser Probleme durch die große Menge von Daten und von hohen Maßen des Parameterplatzes verursacht werden. Als die Halbleiterindustrie das Problem des Erhöhens von Lay-outkomplexität gegenüberstellte, half die Verwendung der elektronischen (EDA) Entwurfsautomatisierungssoftware, dieses Problem zu überwinden. Ähnlich die Hürden zu adressieren, die in der Einleitung markiert werden, wird ein neue Software unterstützter Entwicklungsautomatisierungsanflug gefordert. Dieses Kapitel stellt Themen dar, in denen Software bei dieser Aufgabe helfen kann.

Neue Ideen für Prozessfolgen basieren häufig ein oder können von vorhergehenden Entwicklungen profitieren. Kenntnismanagementsoftware kann Methoden zur Verfügung stellen, auf diese vorhergehenden Entwicklungsergebnisse in einer strukturierten Art zuzugreifen. Mit solcher Software können Informationen schneller zurückgeholt werden, und vorhergehende Ergebnisse können effizienter gefunden werden und folglich verwendet werden. Fachkundige Software bietet Methoden an, Ergebnisdaten (z.B., Materialien, Prozessschritte, Maschinen und Experimente) von den verschiedenen Standpunkten anzusehen und zu suchen, um Daten unter verschiedenen Aspekten zu kategorisieren, und Methoden zur Verfügung zu stellen, Datenelemente zusammen zu verbinden. Ergebnisse und Daten, die im gleichen Zusammenhang gehören, können im resultierenden Netz und in den wertvollen Informationen erforscht werden können gewonnen werden.

In der Phase von Schritten des zusammenbauenden Prozesses zu den Prozessfolgen, kann Software die Montage, die Speicherung und den Druck von neuen Reihenfolgen erleichtern. Indem er Zugang zu vorher zusammengebauten Prozessfolgen bietet, kann ein Designer diese als Bausteine oder Blöcke in der neuentwickelten Reihenfolge verwenden. Die Verwendung von Standardbausteinen kann Auslegungszeit und -fehler in der Auslegungsphase drastisch verringern.

In der Überprüfungsphase zeigt eine Software-Anlage seine wirklichen Vorteile. Die Meisten verwendeten Regeln haben ein Formular, das auf eine maschinell lesbare Art (z.B., sauber bevor überschreiten Absetzung und 150°C nicht, solange ein Polymer für Lithographie am Wafer abgegeben wird) ausgedrückt werden kann. Ein Gebietsexperte kann die Regeln für Schritte seines/Prozesses eintragen und schafft folglich die Regeln, damit alle Ingenieure die neuentwickelten Prozessfolgen überprüfen. Dies heißt, dass eine Anlage der unterstützenden Software Regeln handhaben, Regeln mit Booleschen Ausdrücken anschließen (d.h., und oder und nicht) und Prozessfolgen unter Verwendung dieser Regeln überprüfen darf.

Jedoch gibt dieser Check keine Anzeige über die Funktionalität oder sogar die Zelle der produzierten Einheit. Technologiecomputergesützte konstruktion (TCAD) kann mindestens eine Idee über die produzierte Zelle zur Verfügung stellen. Die Meisten dieser Hilfsmittel benötigen noch Experten, die Simulationsbeschreibungsfeilen zu schreiben, also sind sie aktuell nicht immer an ihr volles Potenzial gewöhnt. Um diese Fähigkeiten „der virtuellen Fälschung“ zu ihrem vollen Potenzial zu unterstützen, kann eine Software-Anlage Simulationsbaumuster von verschiedenen Abstraktionsstufen für Prozessschritte erreichen. Sie kann Halterung für mehrfache Baumuster für mehrfache Simulatoren pro Prozessschritt gewähren. Wenn ein einfaches Baumuster für alle Kategorien des grundlegenden Prozesses (z.B., Absetzung, Radierung und Lithographie) erhältlich ist, ist die Anlage in der Lage, die Baumuster für alle Prozessschritte in der Prozessfolge zu verwenden und eine Eingabedatei für den gewünschten Simulator zu erzeugen.

Aktuell werden Simulationsergebnisse als unabhängige Daten gesehen. Um diese Situation gleichzurichten, ist eine Entwicklungsinfrastruktur in der Lage die Ergebnisfeilen im Verbindung mit der Prozessfolge zu erreichen. Dieses aktiviert den Ingenieur, die erwarteten Ergebnisse mit den Simulationsergebnissen und mit dem wirklichen Ergebnis zu vergleichen. Die Kenntnisse, die vom Vergleich gewonnen werden, können dann verwendet werden, um das Simulationsbaumuster zu verbessern.

Nach Überprüfung wird die Einheit in einer experimentellen Fälschungsumgebung produziert. Im ersten Teil dieser Phase, überträgt die Infrastruktur die Prozessfolge auf die tolle Umgebung. Dieses wird getan, indem man einfach ein runcard für die Operatoren ausdruckt oder indem man zur Herstellungsausführungsanlage (MES) von dem tollen anschließt. Andererseits handhabt die Anlage und dokumentiert letzte Änderungen an der Reihenfolge wie Parametereinstellungen in dem tollen. Zusätzlich spaltet Lot auf und Merges können gehandhabt werden.

Während und nach dem Aufbereiten sind viele Maße erfolgt. Diese Maße produzieren häufig Feilen wie Abbildungen oder einfache Texte, die Reihen und Datenkolonnen enthalten. Eine Software-Anlage kann diese Feilen handhaben, in Verbindung stehende Ergebnisse zusammen verbinden und verschiedene Versionen von bestimmten Feilen (z.B., Berichte) handhaben. Zusammengepaßt mit flexiblem Text und grafischen Wiederherstellungs- und Recherchemethoden, liefert ein Entwicklungsfördersystem Vorrichtungen, um die akkumulierten Daten, die Informationen und die Kenntnisse von den verschiedenen Perspektiven anzusehen und einzuschätzen. Es stellt Einblick in vorhergehende Entwicklungen hinsichtlich der Informations- und Zeitaspekte zur Verfügung.

Ein Anderer wichtiger Teil der Daten, die während eines Entwicklungsprojekts erfasst werden, ist die informellen Kenntnisse. Es besteht größtenteils aus den Diskussionen zwischen Ingenieuren über die Versuchsergebnisse. Die Entwicklungsinfrastruktur kanalisiert und archiviert diese Kenntnisse, weil sie vom unermesslichen Wert zu den zukünftigen Projekten ist.

Viele Entwicklungsaktivitäten in der Industrie sind kooperative Bemühungen. Dieses erhöht den Bedarf, Informationen zwischen Partnern oder Übergangsgeistigem Prozeßeigentum von (IP) einem Verkäufer zu einem Abnehmer auszutauschen. Software-Anlagen können diese Übertragung unterstützen beim Sein selektiv, die Rechte am geistigen Eigentum der Firma zu schützen3.

Zusammenfassend können Verfahrensentwicklungssoftware-Anlagen mit der Ausführung der Entwicklung der Reihenfolgen des neuen Prozesses für neue Einheitsarchitektur und -einheiten unterstützen. Diese Infrastrukturhilfsmittel unterstützen die ganze Entwicklungsreihenfolge - von der ersten Einheitsidee zur Übertragung des resultierenden Rezepts in Produktion oder zu einem Zusammenarbeiten tun Sie sich zusammen. Deshalb schließen sie den Entwicklungsregelkreis und führen heutige wirkliche Weltergebnisse in die Ideen des Morgens, wie in der Abbildung 1. Software dargestellt die Kreativität von Ingenieuren nie austauschen kann, aber sie Ingenieuren helfen kann, sich auf gute Ideen zu konzentrieren und falsche Ideen früh loszuwerden.

Abbildung 1. PDES unterstützte Programmentwicklungszeit

Zusätzlich kann Software Dokumentation und Datenerfassungsbelastungen löschen, indem sie automatisierte Mittelwerte für diese Zwecke zur Verfügung stellt. Software-Anlagen stellen auch einen Spielplatz zur Verfügung, damit Ingenieure ihre Ideen in einer virtuellen Fälschungsumgebung prüfen und Methoden bereitstellen, mehr Ideen als vorher möglich zu erforschen. Auf diese Weise ein Entwicklungsfördersystem gibt einer Firma einen Wettbewerbsvorteil, indem es bessere Lösungen entwickelt und kürzeren Zeit-zumarkt zur Verfügung stellt.

Als neue Art Software, die die Funktionalität liefert, die in diesem Kapitel beschrieben wird, stellen wir die Verfahrensentwicklungs-Ausführungs-Anlage (PDES) in diesem Papier vor. Ein PDES enthält eine komplette Umgebung für alle Stufen der Verfahrensentwicklung - vom Anfangskonzept zum abschließenden experimentellen Erfolg und von der Übertragung in Großserienfertigung. Es liefert einen Rahmen, der Abnehmer-spezifischen Situationen und Prozeduren betriebsbereit angepasst werden kann. Der Zweck einer Verfahrensentwicklungs-Ausführungs-Anlage (PDES) ist, die Ausführung von Entwicklungsaktivitäten für High-Teche Herstellungsverfahren zu handhaben und zu unterstützen.

Eine stark vereinfachte relationale Perspektive ist, dass ein PDES zur Entwicklung von High-Techen Herstellungsverfahren ist, eine welche Herstellungs-Ausführungs-Anlage (MES) zur Ausführung von Volumenproduktionsverfahren ist. Der beträchtliche Unterschied zwischen den zwei Anlagen ist, dass der Nachdruck des PDES-Toolset, enorme Flexibilität und Experimentierenfreiheit in einer Umgebung der geringen Lautstärke zu entbinden ist, während die Hilfsmittel eines MES auf weniger Abweichung, festere Bediengeräte und Logistik in einer Großserienumgebung sich konzentrieren.

Die Ähnlichkeiten im Zweck eines PDES und des MES sind die traditionellen Geläufigboden Lernziele der zunehmenden Nachweisbarkeit, der Produktivität und der Qualität. Mit einem PDES ist die Erwartung und das Lernziel, die Qualität des entwickelten Herstellungsverfahrens zu erhöhen, das ein wenig im Gegensatz zu dem Lernziel des Verbesserns von Standard-Qualität mit einem MES ist.

XperiDesk

Die XperiDesk-Software-Reihe ist eine Vorderkante, eine umfassende Anwendung für die Entwicklung von komplexen Herstellungsverfahren im Halbleiter und Dünnschicht-ein MEMS-Einheitsmarkt. Sie unterstützt Entwicklung des Prozessschrittes und der Prozessfolge mit innovativen Hilfsmitteln. Ein Beispiel ist die kundengerechten Regeln, zum der Kompatibilität zu validieren und Vollständigkeitsanforderungen von Prozessschritten, die Leistungsfähigkeit und Integrität von der frühen Konzeptstufe auf den Schluss erhöhen, stocken auf.

Jedoch ist die Leistung von XperiDesk in seinen Hilfsmitteln sogar offensichtlich, die Lösungen für nicht technische Herausforderungen zur Verfügung stellen. Einige Beispiele sind interne und externe Zusammenarbeit, Dokumentationsmanagement und Technologietransfere, die Zeit-zumarkt Druck erleichtern, indem sie wirklich den Entwicklungsprozess beschleunigen. Was weitere Entwicklungen anbetrifft, jedes kann nach und nach schneller sein, weil XperiDesk komplette Wiederverwendung von Daten und von Dokumentation von den vorhergehenden Entwicklungen zur Verfügung stellt.

Eins der innovativen Merkmale von XperiDesk überprüft das manufacturability eines Rezepts vor einer Liveprüfung. Dieses wird erzielt, indem man kundengerechte Regeln verwendet, um zu bestimmen, wenn das Experiment ausfallen könnte und/oder Gerät beschädigt. Eine offene Schnittstelle, zum der externen Simulationssoftware zu integrieren aktiviert effiziente strukturelle Einschätzungen von konstruierten Einheiten. Robuste Gleichlaufvorrichtungen unterstützen das Management aller Fälle der experimentellen und Überprüfungsdaten sowie der Ausführung von wiederholenden Verbesserungsschritten.

XperiDesk löst nicht nur die Herausforderungen der laufenden Zunahme der verteilten globalen Entwicklerteams, macht es den Grad von verteilter Zusammenarbeit transparent und sicher. Ein Benutzer/ein Rollensicherheitskonzept, speziell bestimmt für IPR-Schutz auf einer einzelnen Feldstufe, handhabt die eindeutigen Abgrenzungen von verschiedenen Zusammenarbeiten. Ein Anderes Merkmal stellt selektiven, mechanisierten, Datenaustausch zu zusammenarbeitenden Partnern und Abnehmer beim Erhalt des IP-Schutzes bereit. Die ganze Software-Reihe besteht aus vier verschiedenen Blöcken, jedem, der auf eine Gruppe Herausforderungen sich konzentriert:

  • XperiDesign
  • XperiFication
  • XperiLink
  • XperiShare

XperiDesign

XperiDesign unterstützt die frühen Konzeptstufen der Prozessflussauslegung. Es handhabt die Daten, die Informationen und die Kenntnisse, die in der Auslegungsphase montiert werden, die von der Umwandlung von Werten in den verschiedenen Geräten zum Management von Gesamtprozessreihenfolgen reicht. Die Leistung dieses Blocks erhöht mit seinem Gebrauch wegen der Halterung für die Wiederverwendung von bereits entwickelten Gestaltungselementen. Auslegungsinstanzen können in den mehrfachen Hierarchien und in den Kategorien angeordnet werden. Hoch Entwickelte Erbschaftsvorrichtungen ermöglichen die Ausbreitung von Auslegungseigenschaften und -daten für jede Instanz während der Zelle der gesamten Hierarchie. Abbildung 2 stellt eine Ansicht Prozessschrittherausgeber dar.

Abbildung 2. Prozessschrittherausgeber

XperiFication

XperiFication stellt eine virtuelle Zweistufeneinschätzung von neu erstellten oder geänderten Produktionsrezepten zur Verfügung. Die erste Reihe schätzt das manufacturability eines Rezepts über einen Überprüfungs- auf Übereinstimmungmotor ein, der kundengerechte Regeln verwendet, um die Kompatibilitätsanforderungen von Prozessschritten auszuwerten. Abbildung 3 stellt ein Beispiel solch eines Checks dar. Die zweitrangige Stufe stellt Einschätzung über eine Kombination einer offenen Schnittstelle zu Hebelkraft vorhandenen TCAD-Simulation Hilfsmitteln und der Schnittstelle für Java-Interpreterberechnungsbaumuster zur Verfügung. XperiFication archiviert Ergebnisfeilen in der zugrunde liegenden Dokumentenmanagementanlage, und die Ergebnisfeilen sind von jedem möglichem Kunden zugänglich, da sie im Rahmen der Reihenfolge gehandhabt werden.

Abbildung 3. Ergebnisse einer manufacturability Einschätzung

XperiLink

XperiLinks unterstützt den Gleichlauf von experimentellen Überprüfungsergebnissen. Es montiert automatisch Feilen, Belastungsdaten vom Dateisystem und stellt Navigation und Wiederherstellung von Daten über mehrfache Kriteriumsrecherchen, -filter und -ansichten zur Verfügung. Ein Beispiel für ein Baumuster Ansicht wird in Abbildung 4. dargestellt. Die Daten können mehrfache Niveaus des Sonderkommandos haben, zum von Parametern, von Usw., mit dem hinzugefügten Nutzen von Betrachtungsergebnissen von den mehrfachen Perspektiven zu handhaben.

Abbildung 4., welche die Datennetzaufrüstung durch das Verbinden von Instanzen Ansieht

XperiShare

XperiShare stellt den selektiven, mechanisierten Austausch von Entwicklungsdaten zwischen verschiedenen Partnern zur Verfügung. Selektive Export- und Importfunktionalität erlaubt die Bündelung von IP-Paketen und von Übertragung der verschiedenen Simulation und der experimentellen Überprüfungsergebnisse. XperiShare erhöht die Zusammenarbeits-Leistungsfähigkeit, um eine beschleunigte Fälschung zu erzielen aufstocken.

Schlussfolgerungen

Dieses Papier gibt einen kurzen Überblick über aktuelle Verfahrensentwicklungspraxis und -herausforderungen mit einem Fokus auf möglichen Verbesserungen unter Verwendung des besseren Software Support. Es stellte die Software-Kategorie Verfahrensentwicklungs-Ausführungs-Anlagen vor, welche (PDES) die markierten Herausforderungen ansprechen. Ein PDES unterstützt den ganzen Entwicklungsfluß - von der ersten Einheitsidee zur Übertragung des resultierenden Rezepts in Produktion oder zu einem Zusammenarbeiten tun Sie sich zusammen. Deshalb schließt sie den Entwicklungsregelkreis und führt heutige wirkliche Weltergebnisse in die Ideen von morgen. Dieses gibt Firmen einen Wettbewerbsvorteil, indem es bessere Lösungen entwickelt und kürzeren Zeit-zumarkt zur Verfügung stellt. Außerdem wird die Implementierung der PDES-Konzepte in die handelsübliche Software-Reihe XperiDesk beschrieben.


Bezüge

1. A. Wagener, J. Popp K. Hahn, R. Brück; Ortloff, D.: ProzessAuslegungs-und Gleichlauf-Halterung für MEMS. In: Verfahren von SPIE: Verfahrenstechnik X, San Jose BD Micromachining und Microfabrication. 6109, 2006. - Photonics West-2006
2. D. Ortloff, F. Cooijmans.; B. Veenstra: Ein Systematischer Anflug In Richtung zur Reproduzierbarkeit und zum Gleichlauf von MEMS-Verfahrensentwicklung. In: Verfahren der 10. Internationalen Konferenz auf der Kommerzialisierung von Mikro- und Nano-Anlagen, Baden-Baden, 2005. - COMS 2005
3. B. Veenstra, D. Ortloff, S. Langenhuisen: Ein Anflug, zum von Kenntnissen von MEMS-Verfahrensentwicklung auszutauschen und zu erzeugen. In: Verfahren der 11. Internationalen Konferenz auf der Kommerzialisierung von Mikro- und Nano-Anlagen, St. Petersburg, 2006. - COMS 2006

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Jul 12, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:24

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit