Het Breken Door de Barrières van de Ontwikkeling van het Proces

door Dr. Dirk Ortloff

Zeemansdolk Ortloff1, Jens Popp1, Andreas Wagener1 en Kai Hahn2
1De Relaties Gmbh van het Proces
2Universiteit van Instituut Siegen van Microsystem Technologie
Overeenkomstige auteur: dirk.ortloff@process-relations.com

Besproken Onderwerpen

Samenvatting
Inleiding
Mogelijkheden voor de Steun van de Software
XperiDesk
     XperiDesign
     XperiFication
     XperiLink
     XperiShare
Conclusies
Verwijzingen

Samenvatting

De ontwikkelingsprojecten voor nieuwe productierecepten worden uitgedaagd door een verscheidenheid van verschillende externe en interne vereisten en beperkingen. Dit is vooral waar wanneer het ontwikkelen van microelectromechanical systemen (MEMS), nanoelectromechanical systemen (NEMS) of nano apparaten van de schaal dunne film en hun specifiek vereiste productieprocessen. De diversiteit van technologieopties en hun beperkingen evenals krimpende meetkunde en andere externe en interne krachten zetten de ingenieurs en de technologieën aan hun grens.

Om door deze barrières van groeiende ingewikkeldheid in de ontwikkeling van het vervaardigingsproces te breken is een nieuwe benadering voor de adequate automatisering van het procesontwerp noodzakelijk. Deze benadering moet het ontwerp van nieuwe procesopeenvolgingen van het allereerste idee aan de definitieve overdracht aan massaproduktie behandelen. Het moet nieuwe grond brekende oplossingen voor de elektronische overdracht van procesgegevens en kennis aan technologiepartners ook aanbieden.

Dit document stelt zulk een benadering door de Systemen van de Uitvoering van de Ontwikkeling van het Proces te introduceren (PDES) voor. Een PDES biedt het hoofd aan de stijgende ontwikkelingsingewikkeldheid door een gecentraliseerd samenwerkingsplatform aan te bieden ondersteunend de procesingenieurs op hun manier door de ontwikkelingscyclus. Het geeft een bedrijf een concurrerend voordeel door betere oplossingen te ontwikkelen en kortere tijd-aan-markt te verstrekken. De concepten voor PDES zijn onderzocht in de het projectPROMENADE van het EU- Onderzoek (IST 507965) en beschreven in detail in zijn publicaties1-3. De resultaten van het project zijn in de handel verkrijgbaar als XperiDesk softwarereeks geworden.

Inleiding

Iedereen heeft nu en dan een „déjà-vu ervaring“. De termijn beschrijft een geheugen van een gebeurtenis die niet duidelijk kan worden herinnerd en met een huidige situatie geassocieerd. Ervaren dat het speciale soort elektriciteitspannes gewoonlijk geen kwestie is, maar het kan zeer ontmoedigend zijn terwijl het proberen om een probleem binnen een techniekcontext op te lossen. Het „déjà-vu ervaringprobleem“ kan belangrijke uitdagingen vormen wanneer het ontwikkelen van nieuwe processen om micro-electromechanical systemen, (MEMS) nano-elektromechanische systemen, (NEMS) of andere high-tech apparaten te vervaardigen.

Elke nieuw product of productverhoging beginnen met een nieuw idee. De Ervaringen opgedaan door vorige ontwikkelingen, wetenschappelijke documenten, en oude laboratorium-boeken verstrekken de belangrijkste bijdrage tot de totstandbrenging van deze nieuwe ideeën. Sommige problemen worden reeds ontmoet in deze eerste stadia van de productontwikkeling: De Collega's zijn niet altijd beschikbaar en de laboratorium-boeken zijn maar al te vaak slechts aan die mensen van waarde die hen schreven. Zelfs als de informatie in computerdossiers beschikbaar is, worden zij in de meeste gevallen verdeeld op verscheidene dossierservers of in plaatsen verborgen niemand zal bekijken. De onderzoeksdocumenten kunnen grote ideeën geven, maar het essentiële onderdeel gegevens mist in de meeste gevallen. Zo reeds in deze eerste fasen van procesontwikkelingen worden de goede ideeën eenvoudig afgedankt omdat er geen tijd is om het noodzakelijke onderzoek binnen de informatiebronnen en de basissen van kennis uit te voeren.

Nochtans, is dit slechts het begin van de ontwikkelingsinspanning. Toevoegend externe hindernissen zoals marktinvloeden, beperkten de ontoereikende interne informatie en het kennisbeheer, ontwikkelingstransparantie, beperkte virtuele prototyping mogelijkheden, en de ontbrekende elektronische uitwisseling maakt vele ontwikkelingsactiviteiten het ontmoedigen en dure taken. Dit leidt tot een herhaling van experimenten, die in termen van tijd, middelen, en geld duur is. De Deskundigen in halfgeleider verwerken ontwikkelingsraming dat 10-15% van ontbroken experimenten zou kunnen worden verhinderd, als de vorige resultaten op een gemakkelijkere manier toegankelijk zouden zijn.

Mogelijkheden voor de Steun van de Software

Na het onderzoeken van de kwesties die wanneer het ontwikkelen van een uitvoerbare productieoplossing opduiken, wordt het duidelijk dat het grootste deel van deze problemen door de hoop gegevens en de hoge graad van parameterruimte worden veroorzaakt. Toen de halfgeleiderindustrie het probleem van stijgende lay-outingewikkeldheid onder ogen zag, hielp het gebruik van de elektronische software (EDA) van de ontwerpautomatisering om deze moeilijkheid te overwinnen. Op Dezelfde Manier om op de hindernissen in te gaan die in de inleiding worden benadrukt, wordt een nieuwe software gesteunde benadering van de ontwikkelingsautomatisering vereist. Deze sectie zal onderwerpen voorstellen, waar de software met deze taak kan helpen.

De Nieuwe ideeën voor procesopeenvolgingen zijn vaak gebaseerd op of kunnen van vorige ontwikkelingen profiteren. De het beheerssoftware van de Kennis kan manieren verstrekken om tot deze vorige ontwikkelingsresultaten op een gestructureerde manier toegang te hebben. Met dergelijke software, kan de informatie teruggewonnen sneller zijn, en de vorige resultaten kunnen zo efficiënter worden gevonden en worden gebruikt. De Gespecialiseerde software biedt manieren aan om resultaatgegevens (b.v., materialen, processtappen, machines en experimenten) vanuit verschillende gezichtspunten te bekijken en te zoeken, gegevens te categoriseren onder verschillende aspecten, en manieren te verstrekken om gegevensonderdelen samen met elkaar te verbinden. De Resultaten en de gegevens die in de zelfde context behoren kunnen in het resulterende netwerk worden onderzocht en de waardevolle informatie kan worden bereikt.

In de fase van montageprocesstappen om opeenvolgingen te verwerken, kan de software de assemblage, de opslag en het afdrukken van nieuwe opeenvolgingen verlichten. Door toegang tot eerder geassembleerde procesopeenvolgingen te verlenen, kan een ontwerper deze als bouwstenen of modules in de pas ontwikkelde opeenvolging gebruiken. Het gebruik van standaardbouwstenen kan ontwerptijd en fouten in de ontwerpfase drastisch verminderen.

In de controlefase, toont een softwaresysteem zijn echte voordelen. De Meeste gebruikte regels hebben een vorm die op een door de computer leesbare manier (b.v. kan worden uitgedrukt, schoon vóór deposito en overschrijd geen 150°C zolang een polymeer voor lithografie bij het wafeltje wordt gedeponeerd). Een domeindeskundige kan de regels voor zijn/haar processtappen ingaan en verstrekt zo de regels voor alle ingenieurs om de pas ontwikkelde procesopeenvolgingen te controleren. Dit betekent een ondersteunend softwaresysteem toestaat om regels te beheren, regels te verbinden aan de termijnen Van Boole (d.w.z., en, of en niet) en procesopeenvolgingen te controleren gebruikend deze regels.

Nochtans, geeft deze controle geen aanwijzing van de functionaliteit of zelfs structuur van het geproduceerde apparaat. Ontwerp kan het met computer (TCAD) van de Technologie minstens een idee over de veroorzaakte structuur geven. Het Grootste Deel van deze hulpmiddelen vereisen nog deskundigen om de dossiers van de simulatiebeschrijving te schrijven, zodat worden zij momenteel niet altijd gebruikt aan hun volledig potentieel. Om deze „virtuele vervaardigings“ capaciteiten aan hun volledig potentieel te steunen, kan een softwaresysteem simulatiemodellen van verschillende abstractieniveaus voor processtappen beheren. Het kan steun voor veelvoudige modellen voor veelvoudige simulators per processtap verlenen. Als een eenvoudig model voor alle basisprocescategorieën (b.v., deposito, ets en lithografie) beschikbaar is, kan het systeem de modellen voor alle processtappen in de procesopeenvolging gebruiken en een inputdossier voor de gewenste simulator produceren.

Momenteel worden de simulatieresultaten gezien als standalone gegevens. Om deze situatie te rectificeren, kan een ontwikkelingsinfrastructuur de resultaatdossiers in combinatie met de procesopeenvolging erin slagen. Dit laat de ingenieur toe om de verwachte resultaten met de simulatieresultaten en met het echte resultaat te vergelijken. De kennis uit de vergelijking wordt opgedaan kan dan worden gebruikt om het simulatiemodel te verbeteren dat.

Na controle, wordt het apparaat geproduceerd in een experimenteel vervaardigingsmilieu. In het eerste deel van deze fase, brengt de infrastructuur de procesopeenvolging naar het fabmilieu over. Dit wordt gedaan door eenvoudig af te drukken - uit een runcard voor de exploitanten of door aan het systeem van de productieuitvoering van (MES) fab om te zetten. Anderzijds, beheert het systeem en documenteert de veranderingen van het laatste ogenblik in de opeenvolging zoals parameteraanpassingen in fab. Bovendien verdeelt de partij en de fusies kunnen worden beheerd.

Tijdens en na verwerking, worden vele metingen gedaan. Deze metingen vaardigen vaak dossiers zoals beelden of eenvoudige teksten uit die rijen en kolommen van gegevens bevatten. Een softwaresysteem kan deze dossiers samen leiden, verwante resultaten met elkaar verbinden en verschillende versies van bepaalde dossiers (b.v., rapporten) beheren. In Paren Gerangschikt met flexibele teksten en grafische herwinning en onderzoeksmethodes, verstrekt een systeem van de ontwikkelingssteun mechanismen aan mening en beoordeelt de geaccumuleerde gegevens, de informatie en de kennis vanuit verschillende perspectieven. Het verstrekt inzicht in vorige ontwikkelingen betreffende informatie en tijdaspecten.

Een Ander die belangrijk stuk gegevens tijdens een ontwikkelingsproject worden verzameld is de informele kennis. Het bestaat meestal uit de besprekingen tussen ingenieurs over de experimentele resultaten. De ontwikkelingsinfrastructuur kanaliseert en archiveert deze kennis omdat het van onmetelijke waarde aan toekomstige projecten is.

Een groot aantal ontwikkelingsactiviteiten in de industrie is samenwerkingsinspanningen. Dit verhoogt de behoefte om informatie tussen partners of het intellectuele eigendom van het overdrachtproces van (IP) een verkoper aan een klant te ruilen. De softwaresystemen kunnen deze overdracht steunen terwijl selectief het zijn om de intellectuele-eigendomsrechten te beschermen van het bedrijf3.

Samengevat, kunnen de softwaresystemen van de procesontwikkeling bij de uitvoering van de ontwikkeling van nieuwe procesopeenvolgingen voor nieuwe apparatenarchitectuur en apparaten helpen. Deze infrastructuurhulpmiddelen steunen de gehele ontwikkelingsopeenvolging - van het eerste apparatenidee aan de overdracht van het resulterende recept in productie of aan een samenwerkende partner. Daarom sluiten zij de van het ontwikkelingslijn en voer echte wereldresultaten van vandaag in de ideeën van morgen zoals die in Figuur 1 worden afgeschilderd. De Software kan de creativiteit van ingenieurs nooit vervangen, maar het kan ingenieurs helpen om zich op goede ideeën te concentreren en slechte ideeën vroeg van de hand te doen.

Figuur 1. PDES gesteunde ontwikkelingscyclus

Bovendien, kan de software documentatie en van de gegevensinzameling lasten verwijderen door geautomatiseerde middelen voor deze doeleinden te verstrekken. De softwaresystemen verstrekken ook een speelplaats voor ingenieurs om hun ideeën in een virtueel vervaardigingsmilieu te testen, die manieren verstrekken om meer ideeën te onderzoeken dan eerder mogelijk. Deze manier een systeem van de ontwikkelingssteun geeft een bedrijf een concurrerend voordeel door betere oplossingen te ontwikkelen en kortere tijd-aan-markt te verstrekken.

Als een nieuw die soort software dat de functionaliteit verstrekt in deze sectie wordt beschreven introduceren wij het Systeem van de Uitvoering van de Ontwikkeling van het Proces (PDES) in dit document. Een PDES bestaat uit een volledig milieu voor alle stadia van procesontwikkeling - van aanvankelijk concept aan definitief experimenteel succes en overdracht in massaproduktie. Het verstrekt een kader, dat gemakkelijk aan klant-specifieke situaties en procedures kan worden aangepast. Het doel van een Systeem van de Uitvoering van de Ontwikkeling van het Proces (PDES) is de uitvoering van ontwikkelingsactiviteiten voor high-tech productieprocessen te beheren en te steunen.

Een simplistisch relationeel perspectief is dat een PDES aan de ontwikkeling van high-tech productieprocessen is wat een Systeem van de Uitvoering van de Productie (MES) aan de uitvoering van de processen van de volumeproductie is. Het significante verschil tussen de twee systemen is dat de nadruk van toolset PDES enorme flexibiliteit en proefnemingsvrijheid in een laag volumemilieu moet leveren, terwijl de hulpmiddelen van een MES ZICH op minder verschil, strakkere controles, en logistiek in een hoog volumemilieu concentreren.

De gelijkenissen in doel van een PDES en een MES zijn de traditionele raakvlakdoelstellingen van stijgende traceability, productiviteit, en kwaliteit. Met een PDES, moeten de verwachting en de doelstelling de kwaliteit van het ontwikkelde productieproces verhogen, dat enigszins in tegenstelling tot de doelstelling om productiekwaliteit met een MES te verbeteren is.

XperiDesk

De XperiDesk softwarereeks is een voorrand, een uitvoerige toepassing voor de ontwikkeling van complexe productieprocessen in de halfgeleider en thin-film MEMS apparatenmarkt. Het steunt processtap en de ontwikkeling van de procesopeenvolging met innovatieve hulpmiddelen. Één voorbeeld is de klantgerichte regels om de verenigbaarheid en volledigheidsvereisten van processtappen te bevestigen die efficiency en integriteit helling-omhoog van het vroege conceptenstadium tot def. verhogen.

Nochtans, is de macht van XperiDesk duidelijker in zijn hulpmiddelen die oplossingen voor niet technische uitdagingen verstrekken. Een paar voorbeelden zijn interne en externe samenwerking, documentatiebeheer en technologieoverdrachten, die tijd-aan-markt druk door het ontwikkelingsproces echt te bevorderen verlichten. Zoals voor verdere ontwikkelingen, kan elk progressief sneller zijn omdat XperiDesk volledig hergebruik van gegevens en documentatie van vorige ontwikkelingen verstrekt.

Één van de innovatieve eigenschappen van XperiDesk verifieert manufacturability van een recept vóór een levende test. Dit wordt bereikt door klantgerichte regels te gebruiken om te bepalen als het experiment apparatuur ontbreken en kon beschadigen. Een open interface om externe simulatiesoftware te integreren laat efficiënte structurele beoordelingen van ontworpen apparaten toe. De Robuuste volgende mechanismen steunen het beheer van alle instanties van experimentele en controlegegevens evenals uitvoering van herhaalde verbeteringsstappen.

XperiDesk niet alleen lost de uitdagingen van de aan de gang zijnde verhoging van verdeelde globale ontwikkelingsteams op, maakt het de graad van verdeelde samenwerking transparant en veilig. Een een gebruiker/model van de rolveiligheid, specifiek voor IPR bescherming op één enkel puntniveau wordt ontworpen, beheren de verschillende afbakeningen van diverse samenwerking die. Een Andere eigenschap verstrekt selectieve, gemechaniseerde, gegevensuitwisseling aan samenwerkende partners en klanten terwijl het bewaren van de IP bescherming. De gehele softwarereeks bestaat uit vier verschillende modules, elk die zich op één groep uitdagingen concentreren:

  • XperiDesign
  • XperiFication
  • XperiLink
  • XperiShare

XperiDesign

XperiDesign steunt de vroege conceptenstadia van het ontwerp van de processtroom. Het beheert de gegevens, de informatie, en de kennis in de ontwerpfase wordt verzameld die zich van omzetting van waarden in verschillende eenheden aan het beheer van volledige procesopeenvolgingen die uitstrekken. De macht van deze module stijgt met zijn gebruik toe te schrijven aan de steun voor het hergebruik van reeds ontwikkelde ontwerpelementen. De entiteiten van het Ontwerp kunnen in veelvoudige hiërarchieën en categorieën worden geschikt. De Verfijnde overervingsmechanismen laten de propagatie van ontwerpeigenschappen en gegevens voor toe elke entiteit door de volledige hiërarchiestructuur. Figuur 2 stelt een mening voor om stapredacteur te verwerken.

Figuur 2. De stapredacteur van het Proces

XperiFication

XperiFication verstrekt een virtuele beoordeling op twee niveaus van pas gecreëerde of gewijzigde productierecepten. De eerste rij beoordeelt manufacturability van een recept via een motor van de consistentiecontrole die klantgerichte regels gebruikt om de verenigbaarheidsvereisten van processtappen te evalueren. Figuur 3 legt een voorbeeld van zulk een controle voor. Het tweede rijniveau verstrekt beoordeling via een combinatie van een open interface aan hefboomwerkings bestaande TCAD-Simulatie hulpmiddelen en een interface voor de berekeningsmodellen van de Tolk van Java. De archieven van XperiFication resulteren dossiers in het onderliggende documentbeheersysteem, en de resultaatdossiers zijn toegankelijk van om het even welke cliënt, aangezien zij in de context van de opeenvolging worden geleid.

Figuur 3. Resultaten van een manufacturabilitybeoordeling

XperiLink

XperiLink steunt het volgen van experimentele controleresultaten. Het verzamelt automatisch dossiers, laadt gegevens van het dossiersysteem, en verstrekt navigatie en herwinning van gegevens via veelvoudige criteriaonderzoeken, filters en meningen. Een voorbeeld voor één type van mening wordt afgeschilderd in Figuur 4. De gegevens kunnen veelvoudige niveaus van detail hebben om parameters, enz., met het toegevoegde voordeel te beheren om resultaten vanuit veelvoudige perspectieven te bekijken.

Figuur 4. Bekijkend de opeenhoping van het gegevensnetwerk door entiteiten met elkaar te verbinden

XperiShare

XperiShare verstrekt de selectieve, gemechaniseerde uitwisseling van ontwikkelingsgegevens tussen verschillende partners. De Selectieve de uitvoer en de invoerfunctionaliteit staat het bundelen van IP pakketten en de overdracht van diverse simulatie en experimentele controleresultaten toe. XperiShare verhoogt de samenwerkingsefficiency om een bevorderde vervaardiging helling-omhoog te bereiken.

Conclusies

Dit document geeft een kort overzicht van de de huidige praktijken en uitdagingen van de procesontwikkeling met een nadruk op mogelijke verbeteringen gebruikend betere softwaresteun. Het introduceerde de Systemen van de Uitvoering van de Ontwikkeling van het Proces van de softwarecategorie (PDES) richtend de benadrukte uitdagingen. Een PDES steunt de gehele ontwikkelingsstroom - van het eerste apparatenidee aan de overdracht van het resulterende recept in productie of aan een samenwerkende partner. Daarom sluit het de ontwikkelingslijn en voert de echte wereldresultaten van vandaag in de ideeën van morgen in. Dit geeft bedrijven een concurrerend voordeel door betere oplossingen te ontwikkelen en kortere tijd-aan-markt te verstrekken. Voorts wordt de implementatie van de concepten PDES in de in de handel verkrijgbare softwarereeks XperiDesk beschreven.


Verwijzingen

1. A. Wagener, J. Popp K. Hahn, R. Brück; Ortloff, D.: Het Ontwerp van het Proces en Volgende Steun voor MEMS. In: Werkzaamheden van SPIE: Technologie X, San Jose BD van Micromachining en van het Proces Microfabrication. 6109, 2006. - Photonics het Westen 2006
2. D. Ortloff, F. Cooijmans.; B. Veenstra: Een Systematische Benadering Naar Reproduceerbaarheid en het Volgen van Ontwikkeling van het Proces MEMS. In: Werkzaamheden van de 10de Internationale Conferentie over de Introductie Op De Markt van Micro en Nano Systemen, baden-Baden, 2005. - COMS 2005
3. B. Veenstra, D. Ortloff, S. Langenhuisen: Een benadering van uitwisseling en verwerft kennis van de Ontwikkeling van het Proces MEMS. In: Werkzaamheden van de 11de Internationale Conferentie over de Introductie Op De Markt van Micro en Nano Systemen, St. Petersburg, 2006. - COMS 2006

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 01:16

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