Déficits Périodiques dans le Support de Développement De Processus

par M. Dirk Ortloff

Dirk Ortloff, Jens Popp, Andreas Wagener
1Rapports De Processus Gmbh
Auteur Correspondant : dirk.ortloff@process-relations.com

Sujets Couverts

Résumé
Introduction
Déficits
     Pressions du Marché
     Usage des Pré-Estimations Virtuelles
     Management Interne Insuffisant de l'Information
     Support de Documentation et de Conformité
Conditions
Solutions
Conclusions
Références

Résumé

Aujourd'hui un grand choix d'incertitudes et de développements de produit nouveau de défi de sauts ou d'améliorations de produits. 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 accablent les ingénieurs et mettent des technologies à leur limite. Cet article vérifie systématiquement les différentes zones des facteurs externes et internes et de leurs influences sur des développements de processus de MEMS et de NEMS.

Pour satisfaire aux défis de la complexité croissante dans le développement de processus de fabrication de MEMS/NEMS un élan neuf pour la conception assistée par ordinateur de processus adéquate sont nécessaire. Les besoins d'élan de couvrir le design des séquences de processus neuves de la toute première idée à la passation finale à la production de masse. Elle doit également fournir des moyens pour le transfert électronique des données et des connaissances de processus aux partenaires technologiques.

Promouvez en bas de cet article rassemble les conditions pour des fonctionnalités pour que les procès de logiciel supportent cet élan. Il met en valeur, cela que les exigences des marchés d'avenir croissants peuvent seulement être accomplies par l'usage intensif de tels outils logiciels fonctionnant de pair avec des méthodologies de bureau d'études de produit. Outils de cet entrer aimable dans la catégorie des Systèmes d'Exécution de Développement De Processus (PDES) profilant et automatisant plusieurs des tâches effectuées manuellement aujourd'hui. Ces sujets ont été abordés en PROMENADE de projet de recherche d'UE (IST 507965) et ses publications2-4. Un outil de cette catégorie accomplissant plusieurs de ces besoins est XperiDesk® que la commercialisation de la PROMENADE donne droit.

Introduction

Des projets de Développement pour des recettes neuves de fabrication des dispositifs de MEMS et de NEMS sont contestés par un grand choix de différentes conditions externes et internes. Dans la prochaine partie les déficits résultant des pratiques en matière courantes de développement sont mis en valeur. Pour motivons ceux, vont voir les pratiques en matière actuelles de développement. Ce contour d'un projet de développement de processus a été précédemment publié1 d'une façon similaire.

Chaque produit nouveau ou amélioration de produits démarre par une idée neuve. Dans la zone du design de procédé et de dispositif pour MEMS et NEMS, les expériences personnelles acquises par des développements précédents fournissent une cotisation importante aux nouveautés.

D'Autres sources pour information et l'inspiration comprennent des collègues, des articles scientifiques et de vieux livres de laboratoire. Cependant, c'est où les problèmes surgissent. Les Collègues ne sont pas toujours disponibles et il n'est pas toujours clair si une certaine expérience a été déjà entreprise. Les livres de Laboratoire sont un moyen grand pour des données historiques, mais dans la plupart des cas, ils sont seulement utiles aux gens qui les ont écrits, comme ils savent où examiner et les afficher. Même si les fichiers informatiques sont disponibles, ils sont souvent distribués sur plusieurs serveurs de fichiers ou sont cachés dans une certaine place et ils sont seulement triés par un critère unidimensionnel. La Recherche d'un autre point de vue est presque impossible.

En Outre, chaque ingénieur a sa propre voie de stocker l'information, ainsi il signifie que le logiciel varié de bureau et de logiciel public est employé pour produire la documentation. Déjà dans cette première phase de dispositif et de développement de processus beaucoup de bonnes idées sont ferraillées simplement parce qu'il n'y a pas assez de temps de faire la recherche nécessaire et d'explorer l'espace de solution suffisamment.

Une Fois Que ces sauts initiaux sont surmontés, l'ingénieur puis commence à concevoir un flux de processus neuf visé produisant le dispositif à l'esprit. Ceci est fait sur le papier ou à l'aide des outils de bureau tels qu'un traitement de texte ou des tableaux électroniques. Le Fichier et les formats de données varient habituellement de l'ingénieur à l'ingénieur. Un problème critique avec cet élan est que dans la plupart des cas seulement les « bons » recettes et résultats sont maintenus. Des expériences Infructueuses et leurs données donnantes droit sont souvent jetées, pas correctement archivé et souvent des périodes oublié.

Par exemple, un collègue pourrait changer la configuration d'une machine (sans la documenter), ou une machine utilisée dans des expériences précédentes ne pourrait être disponible plus, la rendant difficile à utiliser-et reproduisent les résultats des expériences précédentes. En raison de cette pratique, de seulement un ingénieur ou d'un petit groupe de la connaissance de gains d'ingénieurs des expériences défaillies. Ceci mène à une répétition des défaillances, qui est coûteuse en termes de temps, moyens et argent. Ainsi l'archivage du contexte complet d'une expérience limite la reproductibilité et gaspille les moyens précieux.

La prochaine phase dans le design d'un procédé de production neuf est de vérifier le flux de processus assemblé. Tout le nettoyage nécessaire Sont-ils des phases là ? Le budget de la température est-il contacté ? Cette séquence des phases contaminera-t-elle les machines ? Cependant, ces questions s'appliquent seulement à l'aspect de manufacturability du flux de processus, pas l'aspect fonctionnel. Il apparaît clairement que beaucoup de contraintes doivent être atteintes et beaucoup de butées doivent être surmontées pour concevoir un « bon » flux de processus.

En Raison des restrictions de temps infligées par des cycles de développement plus courts, ces estimations ne sont parfois pas assez complètes. Tout au plus, d'autres ingénieurs expérimentés évaluent le flux de processus et l'évaluent de leur point de vue utilisant leurs propres expériences. Le problème avec cet élan est que les ingénieurs expérimentés ne sont pas toujours facilement disponibles au sein d'une compagnie. Même s'il y a un procédé complet de révision, personne n'est parfait, et la technologie de la transformation devient de plus en plus complexe chaque jour.

Les erreurs Simples, telles qu'avoir le matériau incorrect dans la machine incorrecte, peuvent avoir une incidence grande sur le projet, sur le matériel utilisé et sur la compagnie. Ces erreurs ont comme conséquence des résultats retardés et des machines abîmées, qui interrompt la chaîne de production. En Conclusion, la première série de flux de processus est exécutée et des résultats sont évalués.

Dans la plupart des cas, le premier passage est une réussite partielle ou aucune réussite du tout. Cependant, une expérience précieuse est acquise. Cependant, des données variées et les illustrations (utilisant des microscopes électroniques de lecture (SEMs), des microscopes atomiques de force (AFMs), Etc.) sont produites pendant le bilan. Ces fichiers sont enregistrés sur un serveur de fichiers et souvent sont seulement regardés par les personnes directement concernées parce qu'ils connaissent leur emplacement et à quelle expérience ils appartiennent. Pour rendre des sujets plus mauvais, la discussion au sujet de ces données a lieu par l'intermédiaire de l'email. En raison de cette pratique, la connaissance informelle au sujet du procédé est seulement enregistrée sur le serveur de courrier, et atteindre cette connaissance de nouveau après temps a réussi est difficile.

Après Que l'expérience soit complète, les résultats et les conclusions tirés sont employés pour régler le flux de processus ou le design de dispositif, et une itération neuve de la recette et du design commence. Cependant, l'espace de paramètre est devenu trop grand pour des êtres humains. Plusieurs expériences inutiles sont faites sur un chemin de « zig-zag » à la release de processus finale ou au renvoi d'une idée.

Vérifier la pratique ci-dessus donnée fournit des analyses dans des délivrances pendant le développement de processus et met en valeur le potentiel pour des améliorations nécessaires. Le reste du papier examine plus en détail dans ci-dessus donné ainsi que les sauts et les défis supplémentaires.

Déficits

Comme motivé dans les instruments de développement et les pratiques en matière de processus actuels d'introduction souffrez de plusieurs défis au sujet de support correcte. Ces déficits peuvent être groupés dans quatre zones importantes :

  1. Le marché fait pression sur et les tendances qui doivent être abordées par des compagnies avec les outils insuffisants pour des expériences, la collaboration et la standardisation.
  2. L'usage limité des possibilités virtuelles de pré-estimation (comme des estimations de manufacturability) et des simulations dues à plusieurs différentes raisons.
  3. Management d'information et connaissance interne Insuffisant.
  4. Support Insuffisant de documentation et de conformité.

Pressions du Marché

La concurrence Mondiale et les exigences du marché donnent droit dedans des conditions plus rapides et plus rapides de temps-à-marché. Ceci nécessite des élans plus efficaces de développement. Plusieurs différentes artères peuvent être prises pour accomplir cet objectif.

Une voie d'approcher la délivrance de temps-à-marché est d'utiliser le prototypage virtuel et les pré-estimations virtuelles. Le prototypage Virtuel peut de manière significative accélérer le développement dans les premiers résultats de offre plus rapidement. Il permet également la vérification des variantes plus potentiellement utiles dans le même temps. La Conclusion des imperfections dans les recettes développées et les solutions de rechange possibles plus précoces dans le processus de développement peut couper le temps et frais de manière significative. Malheureusement le logiciel approprié pour ces tâches est souvent insuffisant au mieux.

Un Autre élan pour accélérer le développement réutilise autant que possible des développements précédents. Pour des recettes de cela et des résultats centralement managés et reproductibles de développement sont une condition. À cause des formats non-uniformes de documentation, les données dispersées de résultat et la recherche insuffisante signifient que cette condition préalable n'est pas souvent accomplie.

La Collaboration entre différents personnes et groupes à l'intérieur de la compagnie est impérieuse pour des développements de pointe. Ceci peut comprendre la collaboration entre différents groupes dans le monde entier. Le Marché tend et les coûts de développement pilotent même le besoin d'activités de collaboration de développement entre différentes personnes morales. La Collaboration peut améliorer le temps-à-marché.

Toutefois une plate-forme centrale correcte de développement, y compris la transmission et les fonctionnalités électroniques de transfert de la connaissance, est nécessaire pour faire tellement efficacement. C'est particulièrement vrai, si la connaissance de processus doit être transférée à un site neuf. L'Installation du procédé au site de réception pose souvent des écarts des résultats planification de référence. Souvent ces écarts doivent être recherchés de nouveau parce qu'aucune base correcte de référence n'est présente. Ceci mène à l'analyse que la pratique commune d'aujourd'hui de la technologie de transfert par l'intermédiaire des livres bleus de processus prolongés et des transferts d'ingénieur ne répondra pas aux besoins en temps et de moyen des développements futurs.

Usage des Pré-Estimations Virtuelles

Comme motivé ci-dessus, le prototypage virtuel et les pré-estimations peuvent accélérer des développements et des coûts de coupure. Parfois l'usage des fonctionnalités virtuelles de pré-estimation comme des simulations structurelles est limité par la largeur de bande des experts en matière de simulation ou la disponibilité des moyens exigés de simulation et de maintenance. C'est souvent dû aux installations de logiciel et aux besoins d'entretien ainsi qu'à en raison locaux du besoin de personnel particulièrement qualifié de développer par exemple des configurations de simulation. Ces gens qualifiés deviennent un goulot d'étranglement pour effectivement utilisant des outils de simulation ou d'autres moyens virtuels d'estimation. Par Conséquent des « contrôles d'Idée » sont exécutés par l'intermédiaire des expériences sous tension réelles entraînant une augmentation à temps et des moyens dépensés ainsi qu'un espace de réduction en solution exploré. Ceci fait abandonner des ingénieurs de bonnes idées simplement parce qu'il n'y a pas assez de temps d'exécuter la recherche et l'exploration nécessaires.

En Outre, de nos jours les recettes sont devenues énormément complexes de sorte qu'il soit dur même pour que les ingénieurs des méthodes expérimentés trouvent toutes les contractions potentielles à l'intérieur d'un flux de processus. Par Conséquent l'examen manuel des runcards et planification Fait est devenu un pénible, un coûteux en temps et parfois même une tâche sujette aux erreurs. Les virgules décimales Incorrectement mises dans des runcards manuellement produits, les mises à jour intermittentes des sous-modules dans un flux, les incohérences matérielles ou les incompatibilités sont de plus en plus difficiles à repérer et peuvent rendre des lots entiers non utiles ou, dans des cas extrêmes, pourraient même endommager ou contaminer l'équipement industriel.

Management Interne Insuffisant de l'Information

Un Autre groupe de délivrances est le management d'information et connaissance interne insuffisant ayant pour résultat le bureau d'études périodique le « déjà vu ». Les Expériences acquises par des développements précédents, des articles scientifiques, et de vieux laboratoire-livres fournissent la cotisation principale à la réalisation des idées de produit nouveau. Avoir l'aucun ou seulement la structure insuffisante dans ces données entraîne beaucoup de travail de panne et de double. Experts en matière d'estimation de développement de processus de semi-conducteur que 10-15% d'expériences défaillies et doubles pourrait être évité, si les résultats précédents seraient accessibles d'une voie plus facile. Ce relations étroites dedans avec des délivrances résultant de la variation d'ingénieur entre différents projets. L'Entrée de l'expert en matière de projet dans un projet différent pourrait compromettre le projet précédent tandis que des ingénieurs entrant dans un projet en marche sont noyés avec un bon nombre d'information non structurée.

Supplémentaire les moyens traditionnels du stockage de données fournissent seulement un critère de recherche unidimensionnelle. Le stockage de données Encombré de résultat et les données importantes sur les lecteurs de disque locaux entraînent la collecte des informations et parfois même la perte manuelles pénibles et sujettes aux erreurs de données. En Outre souvent seulement les points d'informations ou les ensembles de données purs de résultat sont enregistrés avec aucune de contexte information limitée ou. Après avoir limité seulement le contexte pose des problèmes en essayant de reproduire des effets ou le résultat précédemment vus en tirant les conclusions incorrectes de l'analyse de cause-effet. Ces circonstances produisent le « déjà vu » sous forme de « Une Fois Que nous avions un résultat… » ce peut être très ennuyant et à coût élevé.

Support de Documentation et de Conformité

La Documentation et l'enregistrement du progrès de développement peuvent être pénibles au mieux. La mémoire Encombrée de résultats déploie des efforts manuels principaux sur les ingénieurs de développement exigeant de eux pour rassembler manuellement des données de diverses machines. Supplémentaire l'assemblage des données rassemblées de résultat dans des états et le bilan peut prendre une partie principale de temps de bureau d'études. Rendre Compte du mode de développement est cale souvent plus un assemblage manuel des états qu'un traitement automatisé. Les données de puissance d'entrée ne sont souvent pas à jour de sorte que le mode (WIP) de Travail en Cours ne soit pas forcément précis. Les incidences de ces effets sont même aggravées par quality assurance et la conformité exige comme OIN 900X, CMMI, SOX Etc. Puisque ceux s'appliquent de plus en plus à l'étude ainsi que dans la production, il y a une forte demande de remplir les conditions imposées de documentation.

Conditions

Pour éviter ou limiter les incidences des outils logiciels ci-dessus décrits de défis sont nécessaire. Avoir une plate-forme centrale pouvoir supporter la planification d'expérience, la vérification et la collecte des informations de résultat a pu profiler tous ces efforts. Supplémentaire une telle plate-forme a pu rassembler des données de référence pour la future planification de projets en maintenant la chronologie de l'étape progressive. Un Tel outil logiciel doit remplir les conditions de haut niveau suivantes :

  • Supportez le cycle de développement complet comme présenté sur le Schéma 1.
  • Permettez la collaboration intérieurement et extérieurement mais fournissez la protection et la gestion des droits à grain fin
  • Permettez les mécanismes complets et sélecteurs d'importation et d'exportation pour des transferts de technologie
  • Fournissez les possibilités virtuelles de pré-estimation pour éviter des expériences défaillies autant que possible
  • Offrez les mécanismes pré-pour évaluer le manufacturability neuf d'une recette de modèle
  • Permettez à tous les ingénieurs d'exécuter des estimations virtuelles plutôt qu'en limitant d'usage/par l'intermédiaire des experts
  • Offrez la pleine capture et l'accès à l'information historique (structurée ainsi qu'informelle)
  • Fournissez la recherche puissante et détaillée d'information historique de divers points de vue
  • Contenez les mécanismes pour se rassembler, les classez et de résultats par catégorie de management l'information automatiquement
  • Couvrez les conditions de documentation pour les besoins de quality assurance et de conformité
  • Fournissez le vaste enregistrement et les capacités de planification
  • Permettez la gestion centrale et la distribution et l'exécution sur plusieurs différentes plates-formes
Le Schéma 1. cycle de Développement à supporter par un PDES

Solutions

Les conditions ci-dessus indiquées peuvent être remplies par des Systèmes d'Exécution de Développement De Processus (PDES). Un PDES est assimilé à un Système d'Exécution de Fabrication (MES) dans plusieurs aspects. Le facteur discernant central est que PDESs sont réglés pour la direction le développement d'un processus de fabrication tandis que MES sont réglés pour exécuter la production de masse utilisant le procédé développé. Par Conséquent le centre et le jeu d'outils d'un PDES est plus sur le volume inférieur mais la liberté plus élevée de souplesse et d'expérience. Les outils d'un MES davantage sont concentrés sur moins de degré de liberté, de volumes plus élevés, de contrôle plus serré, et de logistique. Les Deux types de logiciel d'application ont en commun qu'ils augmentent la traçabilité, la productivité, et la qualité (pour PDES la qualité du processus de fabrication développé contrairement à la qualité du bon manufacturé pour MES).

Un PDES offre une manière simple d'atteindre ces développements précédents d'une façon structurée. L'Information peut être plus rapide recherché et des résultats précédents peuvent être tenus compte plus efficacement. Un PDES offre type des moyens d'afficher et des données de résultat de la recherche de différents points de vue et de classer les données accordant différents aspects. Ces fonctionnalités sont appliquées à toutes les données de résultat comme les matériaux, les phases de processus, les machines, les expériences, les documents, les illustrations Etc. Le PDES fournit également une voie de faire un rapport entre des entités appartenant et la même chose ou le contexte assimilé et d'explorer l'information donnante droit.

Une suite logiciel appartenant dans la catégorie de PDES est XperiDesk, un logiciel disponible dans le commerce depuis avril 2008. Elle supporte des ingénieurs de développement de processus dans leur tâche de mettre à jour et développer des recettes de pointe de fabrication par exemple pour la fabrication de dispositif de semi-conducteur. L'usage a comme conséquence une poussée significative de productivité des ingénieurs des méthodes ainsi que d'une qualité de processus améliorée.

XperiDesk fournit une plate-forme pour que les ingénieurs des méthodes fonctionnent ensemble et pour partagent leurs résultats mondial et active l'approche de la vérification en trois étapes suivante :

  • Vérification Formelle de manufacturability utilisant la connaissance de processus abstraite capturée dans les règles
  • Vérification par la simulation et la visualisation, et
  • Cheminement de la vérification expérimentale pour la capture détaillée et complète et la recherche de la connaissance.

La suite de XperiDesk adresse la plupart des conditions ci-dessus indiquées et couvre le cycle de développement complet pour des processus de fabrication de pointe comme représenté sur le Schéma 2.

Le Schéma 2. cycle de Développement avec des screenshots de XperiDesk

Conclusions

Un examen des pratiques en matière courantes de développement de processus a été donné et des déficits résultant de ces pratiques ont été mis en valeur. Les délivrances ont été groupées dans différentes catégories et des élans de solution potentielle ont été donnés. De cela les conditions pour des outils de software support ont été dérivées. Ces conditions peuvent être remplies par un Système appelé d'Exécution de Développement De Processus de catégorie neuve de logiciel (PDES).

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. Il peut ne jamais remonter la créativité des ingénieurs, mais il peut aider des ingénieurs à se concentrer sur de bonnes idées et à se débarasser de mauvaises idées dès l'abord. Supplémentaire, un PDES peut enlever des fardeaux de documentation et de collecte des informations en fournissant des moyens automatisés dans ces buts.

Il fournit 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. Un PDES 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 devenus disponibles dans le commerce comme suite logiciel de XperiDesk.


Références

1. J. Popp, D. Ortloff, A. Wagener. Soutien de Développement de Design de Processus De Fabrication. Dans le Forum de GSA, Volume 15, NO1, Mars 2008.
2. 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
3. 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
4. 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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