打破工艺过程开发障碍

由德克 Ortloff 博士

德克 Ortloff1,延什 Popp1,安德烈亚斯 Wagener1 和 Kai Hahn2
1Gmbh 处理的关系
2微系统技术 Siegen 学院大学
对应的作者: dirk.ortloff@process-relations.com

包括的事宜

摘要
简介
软件支持的可能性
XperiDesk
     XperiDesign
     XperiFication
     XperiLink
     XperiShare
结论
参考

摘要

新的制造处方的发展规划由各种各样不同的外部和内部需求和约束质询。 这是准确无误的,当开发微电动机械的系统 (MEMS) 时, nanoelectromechanical 系统 (NEMS)或者纳诺缩放比例薄膜设备和他们的特别地必需的制造过程。 技术选项分集和他们的约束以及收缩的几何和其他外部和内力放置工程师和技术对他们的限额。

要打破增加的复杂性这些障碍在制造工艺过程开发的足够的工艺流程设计自动化的一个新的途径是必要。 此途径需要包括更新过程顺序设计从这个首先想法的到最终移交到大量生产。 它必须也提供中断处理数据和知识电子调用的新天地解决方法到技术合作伙伴。

本文通过引入工艺过程开发执行系统存在这样一个途径 (PDES)。 PDES 应付增长的发展复杂通过提供支持在他们的途中的一个集中的协作平台工艺工程师完成开发周期。 它通过开发更好的解决方法和提供更短的定期对市场产生公司竞争优势。 PDES 的概念在欧盟研究计划散步 (IST 507965) 在其发行被研究了和详细被描述1-3。 这个项目的结果变得商业可用作为 XperiDesk 软件套件。

简介

大家偶尔地有一 “déjà vu”。 术语描述不可能明显地切记和与当前形势相关活动的内存。 体验特殊种类停电通常不是问题,但是它可以非常失掉勇气,当设法解决在工程环境内时的一个问题。 当开发更新过程制造微电动机械的系统、纳诺机电系统,或者其他高科技装置时, “ (MEMS)déjà vu 问题 (NEMS)”可能形成主要挑战。

每新产品或产品提高从一个新的想法开始。 早先发展、科学论文和老实验室书获取的经验提供对这些新的想法的认识的大捐献。 有些问题已经遇到在产品开发的这些第一阶段: 同事总是不是可用的,并且实验室书时常仅是给写他们值的那些人员。 即使信息是可用的在计算机文件,他们在许多情况下在几台文件服务器上被分配或在安排隐藏没人将查看。 研究论文可能产生好主意,但是数据的主要部分在许多情况下失踪。 在这些第一阶段工艺过程开发好想法内那么,因为没有时间进行在信息源和信息库内的必要的研究已经被报废。

然而,这是发展努力的仅期初。 添加外部阻碍请喜欢市场力量,不足的内部信息,并且知识管理、有限发展透明度、有限的虚拟原型可能性和错过的电子替换使许多发展活动吓人和消耗大的任务。 这导致实验的重复,是昂贵的根据时间、资源和货币。 关于半导体工艺过程开发估计的专家 10-15% 不合格的实验可能被防止,如果早先结果是可访问的用一个容易的方法。

软件支持的可能性

在调查问题以后突然出现,当开发一个可行制造解决方法,变得清晰时,大多这些问题由很多数据和高度参数空间引起。 当半导体行业面对增加格式复杂的问题,电子设计自动化软件用量 (EDA)帮助克服此问题。 同样,解决在简介显示的障碍,需要一个新的软件支持的发展自动化途径。 此部分将存在事宜,软件可能帮助与此任务。

处理顺序的新的想法经常根据或可能受益于早先发展。 知识管理软件可能提供方式存取这些早先发展结果以一个构建的方式。 这样软件,信息可以快速地被检索,并且可以更加高效地找到和因而使用早先结果。 专门化的软件提供方式查看和搜索结果数据 (即,材料、处理步骤、设备和实验) 从不同的观点,分类数据在不同方面下和提供方式一起链接数据项。 在同一个环境属于的结果和数据在这个发生的网络和有价值的信息可以测试可以被获取。

在阶段对处理顺序的装配程序步骤,软件可能缓和装配,存贮和打印新的顺序。 通过提供存取对于以前被装配的处理顺序,设计员能使用这些作为构件或模块在这个新开发的顺序。 标准构件用量可能激烈地减少设计时间和错误在设计阶段。

在核实阶段,软件系统显示其实际好处。 使用的大多规律有即可以用一个计算机可读的方式的一份表单 (干净表示,在证言,并且不超出 150°C 前,只要石版印刷的一个聚合物存款在这个薄酥饼)。 域专家能输入他/她的进程步骤的规律并且为所有工程师因而提供规律检查新开发的处理顺序。 这意味着一个支持软件系统准许管理规律,用布尔型术语连接规律 (即,和或者和没有) 使用这些规律,和检查处理顺序。

然而,此检查不产生功能的表示甚至导致的设备的结构。 技术计算机辅助设计 (TCAD)可能提供关于这个导致的结构的至少一个想法。 大多这些工具仍然需要专家写模拟说明文件,因此他们总是当前没有用于他们的潜能。 要支持这些 “虚拟制造”能力到他们的潜能,软件系统可能设法不同的抽象级别模拟设计处理步骤的。 它可能为多个模拟程序的多个设计提供技术支持每个处理步骤。 如果一个简单的设计为所有基本的过程类别 (即,证言、蚀刻和石版印刷) 是可用的,这个系统能为所有处理步骤使用设计在这个处理顺序和为期望模拟程序生成输入文件。

目前模拟结果被看到作为独立数据。 要纠正此情形,发展基础设施能设法结果文件与这个处理顺序的组合。 这使这位工程师期望的结果与模拟结果和与这个实际结果比较。 从这个比较获取的知识可能然后用于改进模拟设计。

在核实以后,设备在一个实验制造环境里导致。 在此阶段的第一部分,基础设施调用这个处理顺序到这个很好的环境。 这完成通过打印出运算符的一 runcard 或由连接对制造执行系统 (MES)很好。 另一方面,这个系统管理并且提供对顺序的最后一刻的变化例如参数调整在很好上。 另外批次分裂,并且合并可以管理。

在处理的之前及之后,许多评定完成。 这些评定经常生产文件例如包含行和数据列的照片或简单的文本。 软件系统可能管理这些文件,一起链接相关结果和管理某些文件 (即,报表) 的不同的版本。 与灵活的文本和图形式检索和搜索方法配对,发展支援系统提供结构查看和估计被累计的数据、信息和知识从不同的观点。 它提供答案到关于信息和时间方面的早先发展。

在发展规划期间收集的数据的另一个重要部分是非正式的知识。 它包括主要在工程师之间的讨论关于实验结果。 因为它有价值不可计量的对将来的项目,发展基础设施开辟并且存档此知识。

在这个行业的很大数量的发展活动是合作工作成绩。 这增加需要交换在合作伙伴或调用处理知识产权之间的信息 (IP)从供营商对客户。 软件系统可能支持此调用,当是有选择性的保护这家公司的知识产权时3

总之,工艺过程开发软件系统可能协助更新过程顺序的发展的执行新的设备结构和设备的。 这些基础设施工具支持全部的发展顺序 - 从第一个设备想法到发生的处方的调用到生产里或对合作请成为伙伴。 所以,他们关闭发展循环,并且传递今天现实世界结果到明天里想法如图 1. 软件所示的不可能替换工程师创造性,但是它可能帮助工程师着重好想法和在初期摆脱坏想法。

图 1. PDES 支持开发周期

另外,软件可能通过提供自动化的平均值去除说明文件和数据收集间接费用为这些目的。 软件系统为工程师在一个虚拟制造环境里比以前可能也提供一个操场测试他们的想法,提供方式测试更多想法。 这样发展支援系统通过开发更好的解决方法和提供更短的定期对市场产生公司竞争优势。

作为提供在此部分描述的功能的一新的软件我们引入在本文的 (PDES)工艺过程开发执行系统。 PDES 包括工艺过程开发所有阶段的一个完全环境 - 从最初的概念到最终实验成功和调用到大量生产。 它提供一个结构,可以容易地适应客户特定情形和程序。 一个工艺过程开发执行系统的目的 (PDES)将管理和支持发展活动的执行高科技制造过程的。

一张单纯化的相关的透视图是 PDES 是对高科技制造过程的发展制造执行系统 (MES)是对批量生产进程的执行。 二个系统之间的重大的区别是 PDES 成套工具的重点是提供极大灵活性和实验自由在一个低容积环境里,而 MES 的工具着重较少差异、更加严密的控制和采购管理系统在一个大容积环境里。

在 PDES 和 MES 的目的相似性是增长的可追溯、生产率和质量传统公用陆运目的。 使用 PDES,这个期望和目的是增加被开发的制造过程的质量,是有些与改进对比与 MES 的生产质量目的。

XperiDesk

XperiDesk 软件套件是一个前沿、全面申请对复杂制造过程的发展在这个半导体和薄膜 MEMS 设备市场。 它支持与创新工具的处理步骤和处理顺序发展。 一个示例是验证从早期概念阶段增加效率和完整性到最终舷梯处理步骤的兼容性和完整性需求的定制的规律。

然而, XperiDesk 的功率是更加明显的在为非技术性的挑战提供解决方法的其工具。 一些个示例是内部和外部协作、说明文件管理和技术转让,通过真加快发展过程缓和定期对市场压。 因为 XperiDesk 提供数据和说明文件完全重新使用从早先发展,关于随后的发展,其中每一可以是累进更加快速的。

其中一个 XperiDesk 创新功能在一个生活测试前验证处方的 manufacturability。 这达到通过使用定制的规律确定这个实验是否可能发生故障并且/或者损坏设备。 集成外部模仿软件的一个开放界面启用对被设计的设备的高效的结构上的鉴定。 稳健跟踪的结构支持实验和核实数据所有例程的管理以及迭代改善步骤的执行。

XperiDesk 不仅解决持续的增量的挑战在被分配的全球开发组的,它使这个程度被分配的协作透明和安全。 用户/角色安全模型,特别地设计为在一个唯一项目级别上的 IPR 保护,管理多种协作的明显的分界。 另一个功能提供有选择性,机械化,数据交换给合作的合作伙伴和客户,当保留 IP 保护时。 整个软件套件包括四个不同模块,着重一个组的中的每一个挑战:

  • XperiDesign
  • XperiFication
  • XperiLink
  • XperiShare

XperiDesign

XperiDesign 支持流程设计的早期概念阶段。 它管理在设计阶段收集的数据、信息和知识范围从值转换用不同的部件向整个过程顺序的管理。 此模块的功率增加与其使用由于技术支持为已经被开发的设计要素重新使用。 设计实体在多个层次结构和类别可以被安排。 复杂的继承结构允许设计属性和数据的传送为每个实体在整个层次结构结构中。 图 2 存在一张视图对处理步骤编辑。

图 2. 处理步骤编辑

XperiFication

XperiFication 提供对新建立或被修改的生产处方的一个两层虚拟鉴定。 第一个等级通过使用定制的规律评估处理步骤的兼容性需求的一致性检查引擎估计处方的 manufacturability。 图 3 存在这样检查的示例。 第二个等级级别通过一个开放界面给杠杆作用现有的 TCAD 模拟工具和界面的组合提供鉴定为 Java 口译人员计算设计。 XperiFication 存档在基础文件管理系统的结果文件,并且结果文件从所有客户机是可访问的,因为他们管理在这个顺序中。

manufacturability 鉴定的图 3. 结果

XperiLink

XperiLink 的支持跟踪实验核实结果。 它自动地收集文件,从文件系统的负荷数据,并且通过多个标准搜索、补白和视图提供数据定位和检索。 视图的一种类型的一个示例在表 4. 表示。 数据可能有管理参数等等的多个详细程度,与查看结果的被添加的福利从多个方面。

查看数据网组合的图 4. 通过链接实体

XperiShare

XperiShare 提供发展数据有选择性,机械化的替换区别合作伙伴之间的。 有选择性的导出和导入功能允许捆绑 IP 程序包和多种模拟和实验核实结果调用。 XperiShare 增加协作效率达到一架加快的制造舷梯。

结论

使用更好的软件支持,本文提供当前工艺过程开发实践和挑战一个简要概述与一个重点在可能的改善。 它引入解决软件类别工艺过程开发执行 (PDES)的系统被显示的挑战。 PDES 支持全部的发展流 - 从第一个设备想法到发生的处方的调用到生产里或对合作请成为伙伴。 所以,它关闭发展循环并且提供今天现实世界结果到想法明天。 这通过开发更好的解决方法和提供更短的定期对市场产生公司竞争优势。 此外, PDES 概念的实施到商业可用的软件套件 XperiDesk 里被描述。


参考

1. A. Wagener, J. Popp K. Hahn, R. Bruckk; Ortloff, D. : 工艺流程设计和跟踪技术支持 MEMS。 在: SPIE 行动: Micromachining 和 Microfabrication 加工技术 X,圣荷西 Bd。 6109, 2006年。 - Photonics 西方 2006年
2. D. Ortloff, F. Cooijmans。; B. Veenstra : 对于增殖率和跟踪的一个系统的方法 MEMS 工艺过程开发。 在: 第 10 次国际会议的记录关于微和纳诺系统, Baden-Baden 的商品化的, 2005年。 - COMS 2005年
3. B. Veenstra, D. Ortloff, S. Langenhuisen : 交换和生成 MEMS 工艺过程开发知识的途径。 在: 第 11 次国际会议的记录关于微和纳诺系统,圣彼德堡的商品化的, 2006年。 - COMS 2006年

版权 AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 01:09

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