Traverser Les Barrages de Développement De Processus

par M. Dirk Ortloff

Dirk Ortloff1, Jens Popp1, Andreas Wagener1 et Kai Hahn2
1Rapports De Processus Gmbh
2Université d'Institut de Siegen de Technologie de Microsystème
Auteur Correspondant : dirk.ortloff@process-relations.com

Sujets Couverts

Résumé
Introduction
Possibilités pour le Software Support
XperiDesk
     XperiDesign
     XperiFication
     XperiLink
     XperiShare
Conclusions
Références

Résumé

Des projets de Développement pour des recettes neuves de fabrication sont contestés par un grand choix de différentes conditions et de contraintes externes et internes. C'est particulièrement vrai en développant les systèmes microelectromechanical (MEMS), les systèmes nanoelectromechanical (NEMS) ou les dispositifs nanos de film mince d'échelle et leurs processus de fabrication particulièrement exigés. La diversité des options de technologie et leurs contraintes ainsi que les géométries craintives et d'autres forces externes et internes a mis les ingénieurs et les technologies à leur limite.

Pour traverser ces barrages de complexité croissante dans le développement de processus de fabrication un élan neuf pour la conception assistée par ordinateur de processus adéquate est nécessaire. Cet élan doit couvrir le design des séquences de processus neuves de la toute première idée à la passation finale à la production de masse. Il doit également offrir la nouvelle base brisant des solutions pour le transfert électronique des données et des connaissances de processus aux partenaires technologiques.

Cet article présente un tel élan en introduisant les Systèmes d'Exécution de Développement De Processus (PDES). Un PDES satisfait à la complexité croissante de développement en offrant une plate-forme centralisée de collaboration supportant les ingénieurs des méthodes sur leur chemin pendant le cycle de développement. Il donne à une compagnie un avantage compétitif en développant de meilleures solutions et en fournissant un temps-à-marché plus court. Les concepts pour PDES ont été recherchés dans la PROMENADE de projet de Recherche d'UE (IST 507965) et sont décrits en détail en ses publications1-3. Les résultats du projet sont devenus disponibles dans le commerce comme suite logiciel de XperiDesk.

Introduction

Tout Le Monde a de temps en temps un « déjà vu ». La condition décrit une mémoire d'un événement qui ne peut pas être retrouvé de manière dégagée et est associé avec une situation actuelle. Remarquer ce type particulier d'arrêts totaux n'est habituellement pas une délivrance, mais il peut très s'affaiblir tout en essayant de résoudre un problème dans un contexte de bureau d'études. Le « problème du déjà vu » peut lancer des défis majeurs en développant des procédés neufs pour fabriquer les systèmes micro-électromécaniques (MEMS), les systèmes nano-électromécaniques (NEMS), ou d'autres dispositifs de pointe.

Chaque produit nouveau ou amélioration de produits démarre par une idée neuve. Les Expériences acquises par des développements précédents, des articles scientifiques, et de vieux laboratoire-livres fournissent la cotisation principale à la réalisation de ces idées neuves. Quelques problèmes sont déjà produits à ces premières phases du développement de produits : Les Collègues ne sont pas toujours disponibles et les laboratoire-livres sont trop souvent seulement à ces gens de valeur qui les ont écrits. Même si l'information est disponible dans les fichiers informatiques, ils dans la plupart des cas sont distribués sur plusieurs serveurs de fichiers ou caché dans les places personne ne regardera. Les Rapports de recherche peuvent donner des idées grandes, mais la part essentielle des données est manquante dans la plupart des cas. Tellement déjà en ces premières phases de bonnes idées de développements de processus sont ferraillés simplement parce qu'il n'y a plus de temps pour exécuter la recherche nécessaire dans les sources d'information et les bases de connaissances.

Cependant, c'est seulement le début de l'effort de développement. En Ajoutant des obstacles externes aimez les forces du marché, management d'information et connaissance interne insuffisant, transparence limitée de développement, possibilités virtuelles restreintes de prototypage, et le central téléphonique électronique absent rendent beaucoup d'activités de développement des tâches intimidantes et chères. Ceci mène à une répétition des expériences, qui est coûteuse en termes de temps, moyens, et argent. Experts en matière d'estimation de développement de processus de semi-conducteur que 10-15% d'expériences défaillies pourrait être évité, si les résultats précédents seraient accessibles d'une voie plus facile.

Possibilités pour le Software Support

Après avoir vérifié les délivrances sautant en développant une solution faisable de fabrication, il apparaît clairement que la plupart de ces problèmes sont provoquées par un grand nombre de données et niveaux élevés de l'espace de paramètre. Quand l'entreprise de semiconducteurs a fait face au problème d'augmenter la complexité de disposition, l'usage du logiciel électronique de conception assistée par ordinateur (EDA) a aidé à surmonter ce problème. De Même, pour adresser les sauts mis en valeur dans l'introduction, un élan d'automatisation de développement supporté par logiciel neuf est exigé. Cette partie présentera des sujets, où le logiciel peut aider avec cette tâche.

Les idées Neuves pour des séquences de processus sont souvent basées en circuit ou peuvent tirer bénéfice des développements précédents. Le logiciel de Gestion des connaissances peut fournir des voies d'atteindre ces résultats précédents de développement d'une façon structurée. Avec un tel logiciel, l'information peut être recherchée plus rapidement, et des résultats précédents peuvent être trouvés et utilisés ainsi plus efficacement. Le logiciel Spécialisé offre des voies de visualiser et des données de résultat de la recherche (par exemple, matériaux, phases de processus, machines et expériences) de différents points de vue, de classer des données sous différents aspects, et de fournir par catégorie des voies de joindre des données élémentaires ensemble. Des Résultats et les données qui appartiennent dans le même contexte peuvent être explorés dans le réseau et les données de valeur donnants droit peuvent être gagnés.

Pendant la phase des phases de processus de montage aux séquences de processus, le logiciel peut soulager l'assemblage, la mémoire et estamper des séquences neuves. En permettant d'accéder aux séquences de processus précédemment assemblées, un créateur peut utiliser ces derniers comme synthons ou modules dans la séquence developpée récemment. L'usage des synthons normaux peut rigoureusement réduire le temps et les erreurs de design pendant la phase de design.

Pendant la phase de vérification, un système logiciel affiche ses avantages réels. La Plupart des règles utilisées ont une forme qui peut être exprimée d'une voie lisible à la machine (par exemple, propre avant que le dépôt et ne dépassent pas 150°C tant que un polymère pour la lithographie est déposé au disque). Un expert en matière de domaine peut écrire les règles pour des phases de son procédé et fournit ainsi les règles pour que tous les ingénieurs contrôlent les séquences de processus developpées récemment. Ceci signifie qu'un système logiciel supportant laisse manager des règles, de connecter des règles aux conditions Booléennes (c.-à-d., et, ou et pas) et de contrôler des séquences de processus utilisant ces règles.

Cependant, ce contrôle ne donne aucun signe de la fonctionnalité ou même la structure du dispositif produit. Le computer aided design de Technologie (TCAD) peut fournir au moins une idée au sujet de la structure produite. La Plupart de ces outils ont besoin toujours d'experts pour écrire les fichiers de description de simulation, ainsi elles actuel ne sont pas toujours utilisées à leur plein potentiel. Pour supporter ces capacités « de fabrication virtuelle » à leur plein potentiel, un système logiciel peut parvenir des modèles de simulation de différents niveaux d'abstraction pour des phases de processus. Il peut fournir le support pour les modèles multiples pour les simulateurs multiples selon la phase de processus. Si un modèle simple est disponible pour toutes les catégories d'opération de base (par exemple, dépôt, gravure et lithographie), le système peut utiliser les modèles pour toutes les phases de processus dans la séquence de processus et produire d'un fichier de puissance d'entrée pour le simulateur désiré.

Actuel des résultats de simulation sont vus en tant que données autonomes. Pour rectifier cette situation, une infrastructure de développement peut parvenir les fichiers de résultat en combination avec la séquence de processus. Ceci permet à l'ingénieur de comparer les résultats prévus aux résultats de simulation et aux résultats réels. Les connaissances acquises de la comparaison peuvent alors être employées pour améliorer le modèle de simulation.

Après vérification, le dispositif est produit dans un environnement expérimental de fabrication. À la première partie de cette phase, l'infrastructure transfère la séquence de processus à l'environnement ouvrier. Ceci est fait en imprimant simplement un runcard pour les téléphonistes ou par l'interface au système d'exécution de fabrication (MES) de l'ouvrier. D'autre part, le système manage et documente les changements de dernière minute à la séquence telle que des réglages de paramètre de l'ouvrier. Supplémentaire le sort se divise et des fusions peuvent être managées.

Pendant et après le traitement, beaucoup de mesures sont faites. Ces mesures produisent souvent des fichiers tels que des illustrations ou des textes simples contenant des lignes et des fléaux des données. Un système logiciel peut manager ces fichiers, joindre des résultats relatifs ensemble et manager différentes versions de certains fichiers (par exemple, états). Appareillé avec le texte flexible et les méthodes graphiques de recherche et de recherche, un système de support de développement fournit des mécanismes pour visualiser et évaluer les données accumulées, l'information et connaissance de différents points de vue. Il fournit l'analyse dans des développements précédents au sujet des aspects de l'information et de temps.

Une Autre part importante des données recueillies pendant un projet de développement est la connaissance informelle. Elle consiste en grande partie en discussions entre les ingénieurs au sujet des résultats expérimentaux. L'infrastructure de développement chemine et archive cette connaissance parce qu'elle est de valeur incalculable à de futurs projets.

Un grand nombre d'activités de développement dans l'industrie sont des efforts de collaboration. Ceci augmente la nécessité de permuter l'information entre les associés ou la propriété intellectuelle de processus de transfert (IP) d'un constructeur à une abonnée. Les systèmes Logiciels peuvent supporter ce transfert tout en étant sélecteurs protéger les droits de propriété intellectuelle de la compagnie3.

En résumé, les systèmes logiciels de développement de processus peuvent assister l'exécution du développement des séquences de processus neuves pour des architectures et des dispositifs neufs de dispositif. Ces outils d'infrastructure supportent la séquence entière de développement - de l'idée de premier appareil au transfert de la recette donnante droit dans la production ou à un associé de collaboration. Par Conséquent, ils ferment la boucle de développement et introduisent des résultats d'aujourd'hui de monde réel dans les idées du demain comme représenté sur le Schéma 1. Logiciel peut ne jamais remonter la créativité des ingénieurs, mais elle peut aider des ingénieurs à se concentrer sur de bonnes idées et à se débarasser de mauvaises idées dès l'abord.

Le Schéma 1. PDES a supporté le cycle de développement

Supplémentaire, le logiciel peut enlever des fardeaux de documentation et de collecte des informations en fournissant des moyens automatisés dans ces buts. Les systèmes Logiciels fournissent également un terrain de jeu pour que les ingénieurs testent leurs idées dans un environnement virtuel de fabrication, fournissant des voies d'explorer plus d'idées que précédemment possibles. De Cette façon un système de support de développement donne à une compagnie un avantage compétitif en développant de meilleures solutions et en fournissant un temps-à-marché plus court.

Comme genre neuf de logiciel qui fournit la fonctionnalité décrite dans cette partie nous introduisons le Système d'Exécution de Développement De Processus (PDES) en cet article. Un PDES comporte un environnement complet pour tous les stades de développement de processus - de concept initial à la réussite expérimentale finale et de transfert dans la production de masse. Il fournit un cadre, qui peut être promptement adapté aux situations et aux procédures abonnée-particulières. Le but d'un Système d'Exécution de Développement De Processus (PDES) est de manager et supporter l'exécution des activités de développement pour des processus de fabrication de pointe.

Un point de vue relationnel simpliste est qu'un PDES est au développement des processus de fabrication de pointe quel Système d'Exécution de Fabrication (MES) est à l'exécution des procédés de production de masse. La différence important entre les deux systèmes est que l'accent du jeu d'outils de PDES est de fournir l'énormes souplesse et liberté d'expérience dans un environnement de volume faible, alors que les outils d'un MES se concentrent sur moins de degré de liberté, de contrôles plus serrés, et de logistique dans un environnement à fort débit.

Les similitudes dans le but d'un PDES et d'un MES sont les objectifs traditionnels de terrain d'entente de la traçabilité, de la productivité, et de la qualité croissantes. Avec un PDES, l'attente et l'objectif est d'augmenter la qualité du processus de fabrication développé, qui contraste en quelque sorte avec l'objectif d'améliorer la qualité de production avec un MES.

XperiDesk

La suite logiciel de XperiDesk est un bord d'attaque, une demande complète de développement des processus de fabrication complexes dans le semi-conducteur et un marché en couche mince de dispositif de MEMS. Elle supporte le développement de phase de processus et de séquence de processus avec les outils novateurs. Un exemple est les règles personnalisables de valider la compatibilité et les conditions d'exhaustibilité des phases de processus qui augmentent l'efficience et l'intégrité du stade préliminaire de concept à la finale construisent.

Cependant, l'alimentation électrique de XperiDesk est bien plus apparente dans des ses outils qui fournissent des solutions pour des défis non techniques. Quelques exemples sont collaboration interne et externe, management de documentation et transferts de technologie, qui atténuent des pressions de temps-à-marché en accélérant vraiment le processus de développement. Quant aux développements ultérieurs, chacun peut être graduel plus rapide parce que XperiDesk fournit la réutilisation complète des données et de la documentation des développements précédents.

Une des caractéristiques novatrices de XperiDesk vérifie le manufacturability d'une recette avant un test sous tension. Ceci est réalisé à l'aide des règles personnalisables de déterminer si l'expérience pourrait défaillir et/ou endommage le matériel. Une surface adjacente ouverte pour intégrer le logiciel de simulation externe active des estimations structurelles efficaces des dispositifs conçus. Les mécanismes de cheminement Robustes supportent le management de tous les cas des données expérimentales et de vérification ainsi que l'exécution des phases itératives d'amélioration.

XperiDesk résout non seulement les défis de l'augmentation actuelle des équipes de développement globales distribuées, il rend le degré de la collaboration distribuée transparent et sécurisé. Un utilisateur/un modèle garantie de rôle, particulièrement conçu pour la protection d'IRP à un niveau unique d'élément, manage les démarcations distinctes des collaborations variées. Une Autre caractéristique technique fournit sélecteur, mécanisé, d'échange de données aux partenaires et clients de collaboration tout en préservant la protection d'IP. Toute la suite logiciel se compose de quatre modules différents, chacun qui se concentre sur un groupe de défis :

  • XperiDesign
  • XperiFication
  • XperiLink
  • XperiShare

XperiDesign

XperiDesign supporte les stades préliminaires de concept du design de flux de processus. Il manage les données, l'information, et la connaissance rassemblée pendant la phase de design s'échelonnant de la conversion des valeurs dans différents ensembles en management des séquences de processus complet. L'alimentation électrique de ce module augmente avec son utilisation due au support pour la réutilisation des éléments déjà développés de design. Des entités de Design peuvent être arrangées dans des hiérarchies et des catégories multiples. Les mécanismes Sophistiqués d'hérédité permettent le bouturage des propriétés et des données de design pour chaque entité à travers la structure de hiérarchie entière. Le Schéma 2 présente une vue à l'éditeur de processus de phase.

Le Schéma 2. éditeur De Processus de phase

XperiFication

XperiFication fournit une estimation virtuelle à deux niveaux des recettes de création récente ou modifiées de production. La première rangée évalue le manufacturability d'une recette par l'intermédiaire d'une engine de contrôle de cohérence qui utilise des règles personnalisables d'évaluer les conditions de compatibilité des phases de processus. Le Schéma 3 présente un exemple d'un tel contrôle. Le deuxième niveau de rangée fournit l'estimation par l'intermédiaire d'une combinaison d'une surface adjacente ouverte aux outils existants de TCAD-simulation de puissance de levier et d'une surface adjacente pour des modèles de calcul d'Interpréteur Java. XperiFication archive des fichiers de résultat dans le système fondamental de gestion de documents, et les fichiers de résultat sont accessibles de n'importe quel usager, puisqu'ils sont managés dans le cadre de la séquence.

Le Schéma 3. Résultats d'une estimation de manufacturability

XperiLink

XperiLink supporte le cheminement des résultats expérimentaux de vérification. Il rassemble automatiquement les fichiers, données de charges du système de fichiers, et fournit la navigation et la recherche des données par l'intermédiaire des recherches multiples, des filtres et des vues de critères. Un exemple pour un type de vue est dépeint sur le Schéma 4. Les données peuvent avoir les niveaux de précision multiples pour manager des paramètres, Etc., avec l'avantage ajouté des résultats de visionnement des points de vue multiples.

Le Schéma 4. Visualisant l'accumulation de réseau de données en joignant des entités

XperiShare

XperiShare fournit l'échange sélecteur et mécanisé des données de développement entre différents associés. La fonctionnalité Sélectrice d'import et export permet l'empaquetement des modules d'IP et du transfert de la simulation variée et des résultats expérimentaux de vérification. XperiShare augmente l'efficience de collaboration pour réaliser une fabrication expédiée construisent.

Conclusions

Cet article donne un bref aperçu des pratiques en vigueur et des défis de développement de processus avec un foyer sur des améliorations possibles utilisant un meilleur software support. Il a introduit les Systèmes d'Exécution de Développement De Processus de catégorie de logiciel (PDES) relevant les défis mis en valeur. Un PDES supporte le flux entier de développement - de l'idée de premier appareil au transfert de la recette donnante droit dans la production ou à un associé de collaboration. Par Conséquent, il ferme la boucle de développement et introduit des résultats d'aujourd'hui de monde réel dans les idées du demain. Ceci donne à des compagnies un avantage compétitif en développant de meilleures solutions et en fournissant un temps-à-marché plus court. En Outre, la mise en place des concepts de PDES dans la suite logiciel disponible dans le commerce XperiDesk est décrite.


Références

1. A. Wagener, J. Popp K. Hahn, R. Brück ; Ortloff, D. : Soutien de Design De Processus et de Cheminement de MEMS. Dans : Démarches de SPIE : Technologie De La Transformation de Micromachining et de Microfabrication X, San Jose BD. 6109, 2006. - Photonics 2006 Occidental
2. D. Ortloff, F. Cooijmans. ; B. Veenstra : Une Attitude Systématique En Ce Qui Concerne la Reproductibilité et le Cheminement du Développement De Processus de MEMS. Dans : Démarches de la 10ème Conférence Internationale sur la Commercialisation des Systèmes Micro et Nanos, Baden-Baden, 2005. - COMS 2005
3. B. Veenstra, D. Ortloff, S. Langenhuisen : Un élan pour permuter et produire de la connaissance du Développement De Processus de MEMS. Dans : Démarches de la 11ème Conférence Internationale sur la Commercialisation des Systèmes Micro et Nanos, St Petersburg, 2006. - COMS 2006

Droit d'auteur AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 01:20

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