打破工藝過程開發障礙

由德克 Ortloff 博士

德克 Ortloff1,延什 Popp1,安德烈亞斯 Wagener1 和 Kai Hahn2
1Gmbh 處理的關係
2微系統技術 Siegen 學院大學
對應的作者: dirk.ortloff@process-relations.com

包括的事宜

摘要
簡介
軟件支持的可能性
XperiDesk
     XperiDesign
     XperiFication
     XperiLink
     XperiShare
結論
參考

摘要

新的製造處方的發展規劃由各種各樣不同的外部和內部需求和約束質詢。 這是準確無誤的,當開發微電動機械的系統 (MEMS) 時, nanoelectromechanical 系統 (NEMS)或者納諾縮放比例薄膜設備和他們的特別地必需的製造過程。 技術選項分集和他們的約束以及收縮的幾何和其他外部和內力放置工程師和技術對他們的限額。

要打破增加的複雜性這些障礙在製造工藝過程開發的足够的工藝流程設計自動化的一個新的途徑是必要。 此途徑需要包括更新過程順序設計從這個首先想法的到最終移交到大量生產。 它必須也提供中斷處理數據和知識電子調用的新天地解決方法到技術合作夥伴。

本文通過引入工藝過程開發執行系統存在這樣一個途徑 (PDES)。 PDES 應付增長的發展複雜通過提供支持在他們的途中的一個集中的協作平臺工藝工程師完成開發週期。 它通過開發更好的解決方法和提供更短的定期對市場產生公司競爭優勢。 PDES 的概念在歐盟研究計劃散步 (IST 507965) 在其發行被研究了和詳細被描述1-3。 這個項目的結果變得商業可用作為 XperiDesk 軟件套件。

簡介

大家偶爾地有一 「déjà vu」。 術語描述不可能明顯地切記和與當前形勢相關活動的內存。 體驗特殊種類停電通常不是問題,但是它可以非常失掉勇氣,當設法解決在工程環境內時的一個問題。 當開發更新過程製造微電動機械的系統、納諾機電系統,或者其他高科技裝置時, 「 (MEMS)déjà vu 問題 (NEMS)」可能形成主要挑戰。

每新產品或產品提高從一個新的想法開始。 早先發展、科學論文和老實驗室書獲取的經驗提供對這些新的想法的認識的大捐獻。 有些問題已經遇到在產品開發的這些第一階段: 同事總是不是可用的,并且實驗室書時常仅是给寫他們值的那些人員。 即使信息是可用的在計算機文件,他們在許多情況下在幾臺文件服務器上被分配或在安排隱藏沒人將查看。 研究論文可能產生好主意,但是數據的主要部分在許多情況下失蹤。 在這些第一階段工藝過程開發好想法內那麼,因為沒有時間進行在信息源和信息庫內的必要的研究已經被報廢。

然而,這是發展努力的仅期初。 添加外部阻礙请喜歡市場力量,不足的內部信息,并且知識管理、有限發展透明度、有限的虛擬原型可能性和錯過的電子替換使許多發展活動嚇人和消耗大的任務。 這導致實驗的重複,是昂貴的根據時間、資源和貨幣。 關於半導體工藝過程開發估計的專家 10-15% 不合格的實驗可能被防止,如果早先結果是可訪問的用一個容易的方法。

軟件支持的可能性

在調查問題以後突然出現,當開發一個可行製造解決方法,變得清晰時,大多這些問題由很多數據和高度參數空間引起。 當半導體行業面對增加格式複雜的問題,電子設計自動化軟件用量 (EDA)幫助克服此問題。 同樣,解決在簡介顯示的障礙,需要一個新的軟件支持的發展自動化途徑。 此部分將存在事宜,軟件可能幫助與此任務。

處理順序的新的想法經常根據或可能受益於早先發展。 知識管理軟件可能提供方式存取這些早先發展結果以一個構建的方式。 這樣軟件,信息可以快速地被檢索,并且可以更加高效地找到和因而使用早先結果。 專門化的軟件提供方式查看和搜索結果數據 (即,材料、處理步驟、設備和實驗) 從不同的觀點,分類數據在不同方面下和提供方式一起鏈接數據項。 在同一個環境屬於的結果和數據在這個發生的網絡和有價值的信息可以測試可以被獲取。

在階段對處理順序的裝配程序步驟,軟件可能緩和裝配,存貯和打印新的順序。 通過提供存取對於以前被裝配的處理順序,設計員能使用這些作為構件或模塊在這個新開發的順序。 標準構件用量可能激烈地減少設計時間和錯誤在設計階段。

在核實階段,軟件系統顯示其實際好處。 使用的大多規律有即可以用一個計算機可讀的方式的一份表單 (乾淨表示,在證言,并且不超出 150°C 前,只要石版印刷的一個聚合物存款在這個薄酥餅)。 域專家能輸入他/她的進程步驟的規律并且為所有工程師因而提供規律檢查新開發的處理順序。 這意味著一個支持軟件系統准許管理規律,用布爾型術語連接規律 (即,和或者和沒有) 使用這些規律,和檢查處理順序。

然而,此檢查不產生功能的表示甚至導致的設備的結構。 技術計算機輔助設計 (TCAD)可能提供關於這個導致的結構的至少一個想法。 大多這些工具仍然需要專家寫模擬說明文件,因此他們總是當前沒有用於他們的潛能。 要支持這些 「虛擬製造」能力到他們的潛能,軟件系統可能設法不同的抽象級別模擬設計處理步驟的。 它可能為多個模擬程序的多個設計提供技術支持每個處理步驟。 如果一個簡單的設計為所有基本的過程類別 (即,證言、蝕刻和石版印刷) 是可用的,這個系統能為所有處理步驟使用設計在這個處理順序和為期望模擬程序生成輸入文件。

目前模擬結果被看到作為獨立數據。 要糾正此情形,發展基礎設施能設法結果文件與這個處理順序的組合。 這使這位工程師期望的結果與模擬結果和與這個實際結果比較。 從這個比較獲取的知識可能然後用於改進模擬設計。

在核實以後,設備在一個實驗製造環境裡導致。 在此階段的第一部分,基礎設施調用這個處理順序到這個很好的環境。 這完成通過打印出運算符的一 runcard 或由連接對製造執行系統 (MES)很好。 另一方面,這個系統管理并且提供對順序的最後一刻的變化例如參數調整在很好上。 另外批次分裂,并且合併可以管理。

在處理的之前及之後,許多評定完成。 這些評定經常生產文件例如包含行和數據列的照片或簡單的文本。 軟件系統可能管理這些文件,一起鏈接相關結果和管理某些文件 (即,報表) 的不同的版本。 與靈活的文本和圖形式檢索和搜索方法配對,發展支援系統提供結構查看和估計被累計的數據、信息和知識從不同的觀點。 它提供答案到關於信息和時間方面的早先發展。

在發展規劃期間收集的數據的另一個重要部分是非正式的知識。 它包括主要在工程師之間的討論關於實驗結果。 因為它有價值不可計量的對將來的項目,發展基礎設施開闢并且存檔此知識。

在這個行業的很大數量的發展活動是合作工作成績。 這增加需要交換在合作夥伴或調用處理知識產權之間的信息 (IP)從供營商对客戶。 軟件系統可能支持此調用,當是有選擇性的保護這家公司的知識產權時3

總之,工藝過程開發軟件系統可能協助更新過程順序的發展的執行新的設備結構和設備的。 這些基礎設施工具支持全部的發展順序 - 從第一個設備想法到發生的處方的調用到生產裡或對合作请成為夥伴。 所以,他們關閉發展循環,并且傳遞今天現實世界結果到明天裡想法如圖 1. 軟件所示的不可能替換工程師創造性,但是它可能幫助工程師著重好想法和在初期擺脫壞想法。

圖 1. PDES 支持開發週期

另外,軟件可能通過提供自動化的平均值去除說明文件和數據收集間接費用為這些目的。 軟件系統為工程師在一個虛擬製造環境裡比以前可能也提供一個操場測試他們的想法,提供方式測試更多想法。 這樣發展支援系統通過開發更好的解決方法和提供更短的定期對市場產生公司競爭優勢。

作為提供在此部分描述的功能的一种新的軟件我們引入在本文的 (PDES)工藝過程開發執行系統。 PDES 包括工藝過程開發所有階段的一個完全環境 - 從最初的概念到最終實驗成功和調用到大量生產。 它提供一個結構,可以容易地適應客戶特定情形和程序。 一個工藝過程開發執行系統的目的 (PDES)將管理和支持發展活動的執行高科技製造過程的。

一張單純化的相關的透視圖是 PDES 是對高科技製造過程的發展製造執行系統 (MES)是對批量生產進程的執行。 二個系統之間的重大的區別是 PDES 成套工具的重點是提供極大靈活性和實驗自由在一個低容積環境裡,而 MES 的工具著重較少差異、更加嚴密的控制和採購管理系統在一個大容積環境裡。

在 PDES 和 MES 的目的相似性是增長的可追溯、生產率和質量傳統公用陸運目的。 使用 PDES,這個期望和目的是增加被開發的製造過程的質量,是有些與改進對比與 MES 的生產質量目的。

XperiDesk

XperiDesk 軟件套件是一個前沿、全面申請對複雜製造過程的發展在這個半導體和薄膜 MEMS 設備市場。 它支持與創新工具的處理步驟和處理順序發展。 一個示例是驗證從早期概念階段增加效率和完整性到最終舷梯處理步驟的兼容性和完整性需求的定製的規律。

然而, XperiDesk 的功率是更加明顯的在為非技術性的挑戰提供解決方法的其工具。 一些個示例是內部和外部協作、說明文件管理和技術轉讓,通過真加快發展過程緩和定期對市場壓。 因為 XperiDesk 提供數據和說明文件完全重新使用從早先發展,關於隨後的發展,其中每一可以是累進更加快速的。

其中一個 XperiDesk 創新功能在一個生活測試前驗證處方的 manufacturability。 這達到通過使用定製的規律確定這個實驗是否可能發生故障並且/或者損壞設備。 集成外部模仿軟件的一個開放界面啟用對被設計的設備的高效的結構上的鑒定。 穩健跟蹤的結構支持實驗和核實數據所有例程的管理以及迭代改善步驟的執行。

XperiDesk 不僅解決持續的增量的挑戰在被分配的全球開發組的,它使這個程度被分配的協作透明和安全。 用戶/角色安全模型,特別地設計為在一個唯一項目級別上的 IPR 保護,管理多種協作的明顯的分界。 另一個功能提供有選擇性,機械化,數據交換給合作的合作夥伴和客戶,當保留 IP 保護時。 整個軟件套件包括四個不同模塊,著重一個組的中的每一個挑戰:

  • XperiDesign
  • XperiFication
  • XperiLink
  • XperiShare

XperiDesign

XperiDesign 支持流程設計的早期概念階段。 它管理在設計階段收集的數據、信息和知識範圍從值轉換用不同的部件嚮整個過程順序的管理。 此模塊的功率增加與其使用由於技術支持為已經被開發的設計要素重新使用。 設計實體在多個層次結構和類別可以被安排。 複雜的繼承結構允許設計屬性和數據的傳送為每個實體在整個層次結構結構中。 圖 2 存在一張視圖對處理步驟編輯。

圖 2. 處理步驟編輯

XperiFication

XperiFication 提供對新建立或被修改的生產處方的一個兩層虛擬鑒定。 第一個等級通過使用定製的規律評估處理步驟的兼容性需求的一致性檢查引擎估計處方的 manufacturability。 圖 3 存在這樣檢查的示例。 第二個等級級別通過一個開放界面給槓桿作用現有的 TCAD 模擬工具和界面的組合提供鑒定為 Java 口譯人員計算設計。 XperiFication 存檔在基礎文件管理系統的結果文件,并且結果文件從所有客戶機是可訪問的,因為他們管理在這個順序中。

manufacturability 鑒定的圖 3. 結果

XperiLink

XperiLink 的支持跟蹤實驗核實結果。 它自動地收集文件,從文件系統的負荷數據,并且通過多個標準搜索、補白和視圖提供數據定位和檢索。 視圖的一種類型的一個示例在表 4. 表示。 數據可能有管理參數等等的多個詳細程度,與查看結果的被添加的福利從多個方面。

查看數據網組合的圖 4. 通過鏈接實體

XperiShare

XperiShare 提供發展數據有選擇性,機械化的替換區別合作夥伴之間的。 有選擇性的導出和導入功能允許捆綁 IP 程序包和多種模擬和實驗核實結果調用。 XperiShare 增加協作效率達到一架加快的製造舷梯。

結論

使用更好的軟件支持,本文提供當前工藝過程開發實踐和挑戰一個簡要概述與一個重點在可能的改善。 它引入解決軟件類別工藝過程開發執行 (PDES)的系統被顯示的挑戰。 PDES 支持全部的發展流 - 從第一個設備想法到發生的處方的調用到生產裡或對合作请成為夥伴。 所以,它關閉發展循環并且提供今天現實世界結果到想法明天。 這通過開發更好的解決方法和提供更短的定期對市場產生公司競爭優勢。 此外, PDES 概念的實施到商業可用的軟件套件 XperiDesk 裡被描述。


參考

1. A. Wagener, J. Popp K. Hahn, R. Bruckk; Ortloff, D. : 工藝流程設計和跟蹤技術支持 MEMS。 在: SPIE 行動: Micromachining 和 Microfabrication 加工技術 X,聖荷西 Bd。 6109, 2006年。 - Photonics 西方 2006年
2. D. Ortloff, F. Cooijmans。; B. Veenstra : 對於增殖率和跟蹤的一個系統的方法 MEMS 工藝過程開發。 在: 第 10 次國際會議的記錄關於微和納諾系統, Baden-Baden 的商品化的, 2005年。 - COMS 2005年
3. B. Veenstra, D. Ortloff, S. Langenhuisen : 交換和生成 MEMS 工藝過程開發知識的途徑。 在: 第 11 次國際會議的記錄關於微和納諾系統,聖彼德堡的商品化的, 2006年。 - COMS 2006年

版權 AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 01:12

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