プロセス開発サポートの繰り返しの不足

先生によってダーク Ortloff

ダーク Ortloff、イェンス Popp、アンドレアス Wagener
1Gmbh プロセス関係
対応する著者: dirk.ortloff@process-relations.com

カバーされるトピック

概要
導入
不足
     市場圧力
     仮想前査定の使用法
     不十分な内部情報管理
     ドキュメンテーションおよび承諾サポート
条件
解決
結論
参照

概要

今日いろいろな不確実性およびハードルの挑戦新製品の開発または製品の機能強化。 これは microelectromechanical システム (MEMS)、 nanoelectromechanical システムまたは nano スケールの (NEMS)薄膜装置およびとりわけ必須の製造工程開発するとき言うことができます。 技術オプションの多様性および抑制、また憶病な幾何学および他の外部および内部圧力はエンジニアを圧倒し、限界に技術を置きます。 このペーパーは組織的に MEMS および NEMS プロセスの外部および内部要因そして影響の異なった領域を開発調査します。

MEMS/NEMS の製造プロセス開発の成長する複雑さの挑戦に対処して十分なプロセス設計のオートメーションのための新しいアプローチは必要です。 一番最初の考えからの最終的な引渡し大量生産にに新しいプロセスシーケンスのデザインをカバーするアプローチの必要性。 それはまた技術パートナーへのプロセスデータおよび知識の電子転送に平均を提供しなければなりません。

このペーパーの下で集めますこのアプローチをサポートするソフトウェアのスーツの機能性のための条件を促進して下さい。 それは、成長の市場の将来の要求が製品工学の方法を手に手をとって使用するそのようなソフトウエアツールの集中的な使用法によってしか達成することができないそれ強調します。 今日手動で行われるタスクの多数を効率化し、自動化するプロセス開発実行 (PDES)システムのカテゴリへのこの親切な分類されのツール。 これらの主題は EU の研究計画の遊歩道 (IST 507965) および出版物でアドレス指定されました2-4。 これらの必要性の多数を達成するそのカテゴリの 1 つのツールは遊歩道の商業化が生じる XperiDesk® です。

導入

MEMS および NEMS 装置の新しい製造業の調理法のための開発計画はいろいろ異なった外部および内部条件によって挑戦されます。 次のセクションで共通の開発の方法に起因する不足は強調されます。 それらに動機を与えることを、私達を一覧します現在の開発の方法を許可して下さい。 プロセス開発計画のこの輪郭は前に同じような方法で1出版されました。

あらゆる新製品か製品の機能強化は新しい考えから開始します。 MEMS および NEMS のためのプロセスおよび装置デザインの領域では、前の開発によって得られる個人的な経験は新しい開発への多大な貢献を提供します。

情報およびインスピレーションのための他のソースは同僚、学術論文および古い実験室の本を含んでいます。 ただし、これは問題が起こるところです。 同僚は使用できない常にし、ある特定の実験が既に行なわれたらそれは明確常にではないです。 どこをそしてそれらを見るか読む方法を知っているように、実験室の本は履歴データのための大きいリソースですが、ほとんどの場合、それらを書いた人々にだけ有用です。 コンピュータファイルが使用できて、頻繁に複数のファイルサーバで配られるか、または場所に隠れ、 1 次元規準によってだけソートされます。 別の見通しからの検索はほとんど不可能です。

なお、あらゆるエンジニアは情報を保存する彼/彼女の自身の方法があります、従ってドキュメンテーションを作成するのにさまざまなオフィスおよびフリーウェアのソフトウェアが使用されていることを意味します。 既に装置およびプロセス開発のこの序盤に多くのよい考えは必要な研究をし、ソリューションスペースを十分に探索する十分な時間がないので単に捨てられます。

これらの最初のハードルが克服されれば、エンジニアはそして目指す新しいプロセスの流れを設計し始めま心の装置を作り出します。 これはペーパーかワードプロセシングか、または展開表プログラムのようなオフィスのツールを使用することでされます。 ファイルおよびデータ形式は通常エンジニアからエンジニアに変わります。 このアプローチを用いる重大な問題はほとんどの場合 「よい」調理法および結果だけ保たれることです。 不成功な実験および生じるデータは頻繁に、きちんとアーカイブされなくて廃棄され、頻繁に時忘れられていない。

例えば、同僚は (それを文書化することなしで) 機械の構成を変更するかもしれ、または前の実験で使用される機械はもう使用できないかもしれ前の実験の結果を使用し、再生することを困難にします。 壊れる実験からのエンジニアの利得の知識のこの方法、 1 人のエンジニアだけまたは小さいグループの結果として。 これは時間、リソースおよびお金の点では高価である障害の繰返しの原因となります。 従って実験の完全な文脈をアーカイブしないことは再現性を限定し、貴重なリソースを無駄にします。

新しい生産プロセスのデザインの次のステップはアセンブルされたプロセスフローを確認することです。 すべての必要なクリーニングはそこにステップですか。 温度の予算は合われますか。 ステップのこのシーケンスは機械を汚染しますか。 ただし、これらの質問はプロセスフロー機能面ではなくの manufacturability の面にだけ適用します。 多くの抑制が会わなければなり、 「よい」プロセスフローを設計するために多くの制限が克服されなければならないことは明確になります。

より短い開発サイクルによって加えられる時間の制限が原因でこれらの査定は時々十分に完全ではないです。 最高で、他のベテランエンジニアはプロセスフローを評価し、彼らの自身の経験を使用して彼らの視点からの査定します。 このアプローチを用いる問題はベテランエンジニアが会社の内ですぐに利用できない常にことです。 完全な検討プロセスがあっても、だれも完全ではないし、加工技術は毎日ますます複雑化するようになります。

間違った機械の間違った材料を持っていることのような簡単な間違いは、プロジェクト、使用される装置および会社の大きい影響があることができます。 これらの間違いは遅らせられた結果および傷つけられた機械で起因します、生産ラインを割り込む。 最後に、プロセスフローの封切りは実行され、結果は評価されます。

ほとんどの場合、封切りは部分的な成功全然ではないです。 それにもかかわらず、貴重な経験は得られます。 ただし、さまざまなデータおよび映像は評価の間に ( (SEMs)スキャンの電子顕微鏡、原子 (AFMs)力の顕微鏡、等を使用して) 生成されます。 これらのファイルはファイルサーバで位置を知っているどんな実験に属するので保存され、直接含まれる個人によって頻繁にしか見られなく。 問題をより悪くさせるためには、このデータについての議論は電子メールによって起こります。 この方法の結果として、プロセスについての非公式の知識はメールサーバだけで保存され、ずっと時間後にこの知識に再度アクセスすることはです困難渡っています。

実験が完全だった後プロセスフローか装置デザインを調節するのに、出される結果がおよび結論は使用され調理法およびデザインの新しい繰り返しは始まります。 ただし、パラメータスペースは人間のために余りに大きくなりました。 複数の不必要な実験は最終的なプロセスリリースまたは考えの解雇への 「ジグザグ形」の経路で行われます。

上で輪郭を描かれた方法を調査することはプロセス開発の間に問題に洞察力を提供し、必要な改善のための潜在性を強調します。 ペーパーの余りは上で輪郭を描かれるにより詳しく見ます、また追加ハードルおよび挑戦。

不足

導入現在のプロセス開発ツールおよび方法で動機を与えられるように適切なサポートに関する複数の挑戦に苦しんで下さい。 これらの不足は 4 つの主要な領域にグループ化することができます:

  1. 市場は実験、共同および標準化のための不十分なツールを持つ会社によって取り組まれなければならない傾向圧力をかけ。
  2。 複数の異なった理由による仮想前査定の可能性 (manufacturability の査定のように) およびシミュレーションの限られた使用法。
  3. 不十分な内部情報および知識管理。
  4. 不十分なドキュメンテーションおよび承諾サポート。

市場圧力

世界的な競争および市場の需要はより速く、より速いタイムに市場の条件生じます。 これはより効率的な開発のアプローチを求めます。 複数の異なったルートはこの目的を達成するために取ることができます。

タイムに市場問題に近づく 1 つの方法は仮想プロトタイピングおよび仮想前査定を使用することです。 仮想プロトタイピングはかなり提供の最初結果の開発をより速く促進できます。 それはまた同じ時間のより役に立ちそうな等価異形暗号の確認を可能にします。 開発プロセスの開発された調理法そして可能な代わりの傷を先に見つけることは時間および費用をかなり切ることができます。 残念ながらこれらのタスクのための適切なソフトウェアは頻繁に精々不十分です。

開発を促進する別のアプローチは前の開発からできるだけ再使用しています。 それの中央に管理され、再生可能な調理法および開発の結果のために前提条件はあります。 均一でないドキュメンテーションフォーマットのために、この必須条件が頻繁に達成されないことを分散させた結果データおよび不十分な検索は意味します。

会社の中の異なる人々とグループの間の共同はハイテクな開発のために命令的です。 これは異なるグループの間の共同を世界中から含むことができます。 市場は向き、開発費は異なった法的主体の間で共同の開発の作業のための必要性を運転します。 共同はタイムに市場を改良できます。

適切な中央開発のプラットホームが、通信連絡および電子知識の転送の機能性を含んでそう効率的にするために、必要であるどんなに。 これはプロセス知識が新しいサイトに転送される必要があれば、言うことができます。 受信のサイトのプロセスをセットアップすることは頻繁に計画された参照の結果からの偏差を提起します。 多くの場合これらの偏差は適切な参照ベースがないので再度研究される必要があります。 これは長いプロセス青書およびエンジニアの転送による転送の技術の今日の一般的な方法が未来の開発の時そして必要なリソースを満たさない洞察力の原因となります。

仮想前査定の使用法

上で動機を与えられるように、仮想プロトタイピングおよび前査定は開発を促進し、コストを削減できます。 時々構造シミュレーションのような仮想前査定の機能性の使用法はシミュレーションの専門家の帯域幅か必須のシミュレーションおよび保全資源のアベイラビリティによって限定されます。 これは頻繁に特にトレインされた個人的のための必要性がローカルソフトウェアインストールおよび維持率、また原因が原因例えばシミョレーション・コンフィギュレーションを開発するです。 これらの巧みな人々はシミュレーションのツールを使用して効果的にのためのネックまたは他の仮想査定の平均になります。 従って 「考え小切手」は時間の増加を引き起こす実質の生きている実験によりによって使われるリソース行われ、また探索されるソリューションスペースの減少。 必要な研究および調査を行う十分な時間がないのでこれによりエンジニアはよい考えを単に放棄します。

なお、この頃は調理法はそれがプロセスフローの中のすべての潜在的な収縮を検出するベテランプロセスエンジニアのため懸命にであるように途方もなく複雑になってしまいました。 従って手動検討は runcards のそして計画されるなりました退屈に、時間のかかるようにおよび時々失策の多いタスクに。 手動で生成された runcards の不正確に置かれた小数点、流れのサブモジュールの矛盾したアップデート、物質的な不一致または非交換性は斑点を付けますますにくくで、全バッチを有用にすることができましたりまたは、極端な場合には、製造設備を傷つけるか、または汚染するかもしれません。

不十分な内部情報管理

問題のもう一つのグループは繰り返し工学 「déjà VU」に終って不十分な内部情報および知識管理です。 前の開発、学術論文および古い実験室本によって得られる経験は新製品の考えの認識への多大な貢献を提供します。 これらのデータのまたは不十分な構造だけ多くの問題および倍作業を引き起こしません持っているにより。 前の結果が簡単な方法でアクセス可能、壊れ、二重実験の 10-15% が避けることができる半導体プロセス開発推定値の専門家。 タイ異なるプロジェクトの間のエンジニアの変動から起こる問題とこの。 別のプロジェクトにプロジェクトの専門家を移動することは連続したプロジェクトに移動しているエンジニアが未構造化情報の多くとあふれる間、前のプロジェクトを危難にさらすかもしれません。

さらにデータ記憶の従来の平均は一次元探策の規準だけ提供します。 ローカルディスク・ドライブの散らかされた結果のデータ記憶によりそして重要なデータは退屈で、失策の多い手動データ収集および時々データ損失を引き起こします。 なお純粋なデータ点だけ頻繁にか結果のデータセットは限られたか文脈情報と保存されません。 原因効果の分析から間違った結論を出すことの前に見られた効果か結果を再生することを試みるとき文脈を限定してただ問題を提起します。 これらの状況は私達は結果が…」あったら 「Déjà VU」をの形で 「作り出します 集中的なそれは非常に迷惑、費用のどれである場合もあります。

ドキュメンテーションおよび承諾サポート

開発の進歩を文書化し、報告することは精々退屈である場合もあります。 散らかされた結果の記憶は手動で多様な機械装置からデータを集めるようにそれらが要求している開発技師に主要な手動努力を置きます。 さらにレポートへの集められた結果データおよび評価のアセンブリは工学時間の大部分をかけることができます。 開発の状態の報告は頻繁に時間を計りますレポートの手動アセンブリを自動化されたプロセスよりより多くのあります。 入力データは頻繁に未完成品の状態が必ずしも精密 (WIP)ではないように最新ではないです。 これらの効果の影響は品質保証によって加重され、承諾は ISO 900X、 CMMI、硫素化合物等のような要求します。 それが開発で、また生産でますます適用するので、課されたドキュメンテーション条件を達成する強い要求があります。

条件

上で記述されていた挑戦ソフトウエアツールの影響を限定することは避けるか、または必要です。 中央プラットホームを実験の計画、確認および結果のデータ収集をサポートこれらの努力すべてを効率化できますできることを持っていることは。 さらにそのようなプラットホームは進行のスケジュールの保存によって未来のプロジェクト計画のための参照データを集めることができます。 そのようなソフトウエアツールは次の高レベル条件を達成する必要があります:

  • 図 1. で示されるように完全な開発サイクルをサポートして下さい。
  • 共同を内部的にそして外部に許可して下さいしかしきめの細かい保護および権利管理を提供して下さい
  • 技術移転のための広範囲および選択的なインポートおよびエクスポートのメカニズムを許可して下さい
  • 壊れる実験をできるだけ防ぐために仮想前査定の可能性を提供して下さい
  • 最近前査定するためにメカニズムを設計の調理法の manufacturability を提供して下さい
  • すべてのエンジニアを割り当てま使用法の/専門家によって限定しますよりもむしろ仮想査定を行う
  • 完全なキャプチャを提供し、歴史的な情報にアクセスして下さい (構成される、また非公式)
  • 多様な見通しからの歴史的な情報の強力で、詳しい検索を提供して下さい
  • 集まるためにメカニズムを含み、情報自動的に分類し、そして管理結果
  • 品質保証および承諾の必要性のためのドキュメンテーション条件をカバーして下さい
  • 広範な報告および計画の機能を提供して下さい
  • 複数の異なったプラットホームの中央行政および分布および実行許可して下さい
PDES がサポートされる図 1. 開発サイクル

解決

上でリストされていた条件はプロセス開発実行システムによって達成することができます (PDES)。 PDES は複数の面の製造業実行システム (MES)に類似しています。 中央区別の要因は MES が開発されたプロセスを使用して大量生産を実行するために合う間、 PDESs がステアリングのために製造工程の開発合うことです。 従って PDES の焦点そしてツール・セットは少量しかしより高い柔軟性および実験の自由の多くあります。 MES のツールはより少ない変動、高いボリューム、より堅い制御およびロジスティクスにもっと焦点を合わせます。 トレーサビリティ、生産性および品質を高めること両タイプのアプリケーション・ソフトウェアは公有地で持っています (PDES のために MES のための製造されたよいのの品質と対照をなす開発された製造工程の品質)。

PDES は構成された方法のこれらの前の開発にアクセスする簡単な方法を提供します。 情報は検索されたより速く、前の結果はより効率的に考慮に入れることができます。 PDES は普通表示し、異なった視点からの結果データを検索し、違った見方を一致するデータを分類する平均を提供します。 これらの機能性は材料、プロセスステップ、機械、実験、文書、映像等のようなすべての結果データに適用されます。 PDES はまた同じまたは同じような文脈に属するエンティティを関連付け、生じる情報を探索する方法を提供します。

PDES のカテゴリに属する 1 つのソフトウェアスイートは XperiDesk の 2008 年 4 月以来商用化されたソフトウェア製品です。 それは半導体デバイスの製造のためのハイテクな製造業の調理法を例えば維持し、開発するタスクのプロセス開発技師をサポートします。 使用法はプロセスエンジニア、また改善されたプロセス品質の重要な生産性の倍力で起因します。

XperiDesk はプロセスエンジニアが協力し、彼らの結果を全体的に共有しことができる提供しましたり、次のスリーステップの確認アプローチをようにプラットホームを可能にする:

  • 規則で捕獲される抽象的なプロセス知識を使用して manufacturability の形式的な確認
  • シミュレーションおよび視覚化による確認、
  • 詳しく、広範囲の知識捕獲および検索のための実験確認の追跡。

XperiDesk の組は上でリストされていた条件のほとんどを処理し、図 2. に示すようにハイテクな製造工程のための完全な開発サイクルをカバーします。

XperiDesk の screenshots が付いている図 2. 開発サイクル

結論

共通プロセス開発の方法の検討は与えられ、それらの方法に起因する不足は強調されました。 問題は異なったカテゴリにグループ化され、潜在的解決能力のアプローチは輪郭を描かれました。 それからソフトウェアサポートのツールのための条件は得られました。 これらの条件はプロセス開発実行システムと呼出される新しいソフトウェアの部門別に達成することができます (PDES)。

PDES は全開発の流れをサポートします - から…生産への生じる調理法の転送または協力への最初の装置考え組んで下さい。 従って、それは開発のループを閉じ、明日の考えに今日の現実の世界の結果を入れます。 それは決してエンジニアの創造性を取り替えることができませんエンジニアがよい考えに焦点を合わせ、悪い考えを前もって取り払うのを助けることができます。 さらに、 PDES はこれらの目的に自動化された平均を提供することによってドキュメンテーションおよびデータ収集の重荷を除去できます。

それはまたエンジニアが仮想製造の環境の彼らの考えをテストすることができる提供する、前に可能よりより多くの考えを探索する方法をように運動場を提供します。 PDES はよりよい解決を開発し、より短いタイムに市場を提供することによって会社に比較優位を与えます。 PDES のための概念は EU の研究計画の遊歩道 (IST 507965) で研究され、 XperiDesk のソフトウェアスイートとして商用化されるようになりました。


参照

1. J. Popp、 D. Ortloff、 A. Wagener。 製造工程デザインのための開発サポート。 GSA のフォーラムでは、ボリューム 15、 No1、 2008 年 3 月。
2. A. Wagener、 J. Popp K. Hahn、 R. Bruckk; Ortloff、 D.: MEMS のためのプロセス設計および追跡サポート。 : SPIE の進行: Micromachining および Microfabrication の加工技術 X、サンノゼ Bd。 6109 2006 年。 - Photonics 西の 2006 年
3. D. Ortloff、 F. Cooijmans。; B. Veenstra: MEMS プロセス開発の再現性そして追跡の方の組織的アプローチ。 : マイクロおよび Nano システム、 Baden-Baden 2005 年の商業化の第 10 国際会議の進行。 - COMS 2005 年
4. B. Veenstra、 D. Ortloff、 S. Langenhuisen: MEMS プロセス開発の知識を交換し、生成するアプローチ。 : マイクロおよび Nano システム、セント・ピーターズバーグ 2006 年の商業化の第 11 国際会議の進行。 - COMS 2006 年

版権 AZoNano.com、 MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:20

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