在工艺过程开发技术支持的复发的缺乏

由德克 Ortloff 博士

德克 Ortloff,延什 Popp,安德烈亚斯 Wagener
1Gmbh 处理的关系
对应的作者: dirk.ortloff@process-relations.com

包括的事宜

摘要
简介
缺乏
     市场压
     虚拟前鉴定用量
     不足的内部信息管理
     说明文件和标准技术支持
需求
解决方法
结论
参考

摘要

今天各种各样的不确定性和障碍挑战新产品开发或者产品提高。 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淹没工程师并且放置技术对他们的限额。 本文系统地调查外部和内部系数和他们的影响不同的区对 MEMS 和 NEMS 工艺过程开发。

要应付增加的复杂性的挑战在 MEMS/NEMS 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。 途径需要报道更新过程顺序设计从首先想法的到最终移交到大量生产。 它必须为处理数据和知识电子调用也提供平均值到技术合作伙伴。

促进在本文下收集功能的需求软件诉讼的能支持此途径。 它显示,增长的期货市场需求可能通过密集用量的这样软件工具只执行手拉手与产品工程方法一起使用的那。 此亲切的归入工具工艺过程开发简化和自动化许多 (PDES)任务的执行系统类别今天手动地执行。 这些主题在欧盟研究计划散步 (IST 507965) 和其发行被论及了2-4。 满足许多这些需要的该类别一个工具是散步商品化发生的 XperiDesk®。

简介

MEMS 和 NEMS 设备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质询。 在下个部分起因于公用发展实践的缺乏被显示。 要刺激那些,请让我们查看一下当前发展实践。 一个工艺过程开发项目的此分级显示以相似的方式以前1被发布了。

每新产品或产品提高从一个新的想法开始。 在进程和设备设计区 MEMS 和 NEMS 的,通过早先发展获取的私有经验提供对新发展计划的大捐献。

其他来源对于信息和启发包括同事、科学论文和老实验室书。 然而,这是问题出现的地方。 同事总是不是可用的,并且总是不是确切,如果某一试验已经做了。 实验室书是历史数据的一种巨大资源,但是在许多情况下,他们对写他们的人员只是有用,他们在哪里会查找和读他们。 即使计算机文件是可用的,他们在几台文件服务器上经常被分配或在某个安排被隐藏,并且他们由一个一维标准只排序。 搜索从另一个方面是几乎不可能的。

此外,每位工程师有存储信息他/她自己的方式,因此意味着多种办公室和免费软件软件用于创建说明文件。 已经,因为没有足够时间执行必要的研究和充分地,测试解决方案空间在此第一阶段设备和工艺过程开发许多好想法被报废。

一旦这些最初的障碍解决,这位工程师然后在头脑里开始设计瞄准的更新过程流导致设备。 这在文件或使用执行办公室工具例如文字处理或空白表格程序。 文件和数据格式从工程师通常变化到工程师。 此途径的一个重要问题是在许多情况下仅 “好”处方和结果被保留。 经常放弃不成功的实验和他们发生的数据,存档,并且经常时期不适当地忘记。

例如,同事也许更改设备的配置 (没有提供它),或者用于早先实验的设备也许不再取得到,使它难使用和再生产早先实验的结果。 由于此运作、仅一位工程师或者一个小的组工程师从不合格的实验的收益知识。 这导致故障的重复,是昂贵的根据时间、资源和货币。 不因此存档实验的完全环境限制增殖率并且浪费重要的资源。

在一个新的生产过程的设计的下一个步骤将验证这个被装配的流程。 所有必要的清洁是否是步骤那里? 温度预算值满足? 步骤此顺序是否将沾染设备? 然而,这些问题只适用于这个流程,不是这个功能方面的 manufacturability 方面。 变得清晰,必须满足许多约束,并且必须解决许多克制设计 “好”流程。

由于更短的开发周期给予的时间限制,这些鉴定有时不是足够详尽的。 至多,使用他们自己的经验,其他有经验的工程师评估这个流程并且估计它从他们的观点。 此途径的问题是有经验的工程师在公司内总是不是可用的。 即使有一个彻底的复核进程,没人是理想的,并且加工技术每天变得逐渐复杂化。

简单的错误,例如有错误的材料在错误的设备,可能有巨大影响对这个项目,对使用的设备和对这家公司。 这些错误导致被延迟的结果和损坏的设备,中断生产线。 终于,这个流程的头次运行被执行,并且结果被评估。

在许多情况下,头次运行是部分成功或没有成功。 然而,重要的经验获取。 然而,多种数据和照片 (使用扫描电子显微镜 (SEMs)、基本强制显微镜 (AFMs)等等) 在评估时被生成。 这些文件在文件服务器存储和经常只查看由直接地介入的单个,因为他们认识他们的地点,并且什么实验他们属于。 要使事态更坏,关于此数据的论述通过电子邮件进行。 由于此运作,关于这个进程的非正式的知识在邮件服务器只存储,并且存取此知识在时间以后再通过了是困难的。

在这个实验是完全的后,被总结的结果和结论用于调整这个流程或设备设计,并且这个处方和设计的新的迭代开始。 然而,参数空间变得太大为人。 几个多余的实验在一个 “之字形”路径完成向最终处理版本或向想法的解雇。

调查以上概述的运作提供答案到问题在工艺过程开发期间并且显示在必要的改善的潜在。 本文的余数较详细地查找到以上概述以及另外障碍和挑战。

缺乏

如被刺激在简介当前工艺过程开发工具和实践请遭受关于适当的技术支持的几个挑战。 这些缺乏可以被编组到四主要区:

  1. 这个市场迫使和必须由与不足的工具的公司处理为实验、协作和标准化的趋势。
  2. 虚拟前鉴定可能性 (象 manufacturability 鉴定) 和模拟有限用量由于几个不同的原因。
  3. 不足的内部信息和知识管理。
  4. 不足的说明文件和标准技术支持。

市场压

全世界竞争和市场需要发生越来越快速定期对市场需求。 这要求更加高效的发展途径。 几个不同的途径可以上实现此目标。

一种方式处理定期对市场问题将使用虚拟原型和虚拟前鉴定。 虚拟原型可能快速地极大加速在提供的第一个结果的发展。 它也允许在同一时间的更加潜在有用的变形的核实。 查找在被开发的处方和可能的选择的缺点前在发展过程中可能极大削减时间和费用。 不幸地这些任务的适当的软件经常是不足的最好。

加速发展的另一个途径从早先发展尽量重新使用。 对于那在中央管理的和再现处方和发展结果是前提条件。 由于不均匀的说明文件格式,分散的结果数据和不足的检索意味此首要条件经常没有执行。

区别人和组之间的协作在这家公司里面为高科技发展是必要的。 这可能世界各地包括区别组之间的协作。 市场趋向,并且开发费用甚而驱动对合作发展活动的需要区别法人主体之间。 协作可能改进这个定期对市场。

然而一个适当的中央发展平台,包括通信和电子知识调用功能,是需要的那么高效地执行。 如果处理知识需要调用到一个新的站点,这是准确无误的。 设置在这个接受站点的进程经常摆在从计划的参考结果的偏差。 通常,因为适当的参考基础不存在,这些偏差需要再被研究。 这导致调用的技术今天普遍做法通过较的处理蓝皮书和工程师调用不会符合将来的发展的时期和资源需求的答案。

虚拟前鉴定用量

如被刺激以上,虚拟原型和前鉴定可能加速发展和削减成本。 有时虚拟前鉴定功能用量象结构上的模拟的由模拟专家的带宽或必需的模拟和维护资源的可用性限制。 即这经常归结于局部软件安装和维护要求以及由于需要对于特殊地被培训的私有开发模拟配置。 这些有经验的人成为有效的一个瓶颈使用模拟工具或其他虚拟鉴定平均值。 所以 “想法检查”通过导致一个增量及时的实际活实验执行和花费的资源以及对测试的解决方案空间的减少。 因为没有足够时间进行必要的研究和探险,这造成工程师放弃好想法。

此外,处方现今变得非常地复杂,以便它艰苦是甚而为了有经验的工艺工程师能检测在一个流程里面的所有潜在的收缩。 所以计划 runcards 手工的回顾和变得繁琐,费时和有时甚而易出错的任务。 在手动地被生成的 runcards 的错误地被安置的小数点,子模不一致的更新在流的,物质不一致或者不相容是越来越难察觉并且造成全部的批是没有用的或也许甚而,在特殊情况下,损坏或沾染制造器材。

不足的内部信息管理

另一个组问题是不足的内部信息和知识管理造成复发的工程 “déjà vu's”。 早先发展、科学论文和老实验室书获取的经验提供对新产品想法的认识的大捐献。 有没有或仅不足的结构在这些数据导致很多麻烦和双工作。 关于半导体 10-15% 不合格和双实验可能避免的工艺过程开发估计的专家,如果早先结果是可访问的用一个容易的方法。 此关系与出现从区别项目之间的工程师波动的问题。 当搬入一个连续项目的工程师充斥与许多非结构化信息时,搬入项目专家一个不同的项目也许影响这个早先项目。

另外数据存储传统平均值提供仅一个一维查寻标准。 凌乱的结果数据存储和重要数据关于局部磁盘驱动器导致甚而繁琐和易出错的手工数据收集和有时数据损失。 此外经常仅纯数据点或结果数据集存储与有限或没有环境信息。 只被限制环境提出问题,当设法再生产以前被看到的作用或结果时在总结错误的结论从原因作用分析。 这些情况导致 “déjà vu's”以的形式 “一旦我们有一个结果…” 那可以是非常讨厌和成本集中的。

说明文件和标准技术支持

提供和报告发展进展可以是繁琐的最好。 凌乱的结果存贮放置在要求他们的开发工程师上的专业手工工作成绩从不同的机械手动地收集数据。 另外收集的结果数据到报表里和这个评估的装配可能需要维修时间的大部分。 报告关于发展状态比一个自动化的进程是经常计时更多报表的一个手工装配。 输入数据经常不最新,以便进展中的工作 (WIP)状态不一定是准确的。 这些作用的影响由质量保证甚而加重,并且标准需求例如 ISO 900X, CMMI,硫化物等。 由于那些越来越适用在开发中以及在生产,有执行强加的说明文件需求的强烈的需求。

需求

要避免或限制上面被描述的挑战软件工具的影响是需要的。 有一个中央平台能支持实验计划、核实和结果数据收集能简化所有这些工作成绩。 另外这样平台能通过保留这个级数的时间安排收集将来的项目计划的参考数据。 这样软件工具需要执行下列高级需求:

  • 支持完全开发周期如存在表 1。
  • 允许协作在内部地和外部,但是提供详细的保护和权利管理
  • 允许技术转让的全面和有选择性的导入和导出结构
  • 提供虚拟前鉴定可能性尽量防止不合格的实验
  • 提供结构最近前估计一份设计处方的 manufacturability
  • 允许所有工程师执行虚拟鉴定而不是限制用量/通过专家
  • 提供充分获取并且存取对有历史的信息 (构建以及非正式)
  • 提供有历史的信息强大和详细检索从不同的方面
  • 包含结构收集,自动地分类和管理结果信息
  • 报道质量保证和标准需要的说明文件需求
  • 提供广泛的报告和计划功能
  • 允许集中管理和配电器和执行在几个不同的平台
图 1. PDES 将支持的开发周期

解决方法

以上被列出的需求可以由工艺过程开发执行系统执行 (PDES)。 PDES 类似于在几个方面的 (MES)制造执行系统。 这个中央区分的系数是 PDESs 为指点被剪裁制造过程的发展使用这个被开发的进程时,当 MES 为执行批量生产被剪裁。 所以焦点和 PDES 的成套工具更多在更低的容积,但是更高的灵活性和实验自由。 MES 的工具更集中于较少差异、更大的容量、更加严密的控制和采购管理系统。 应用软件的两个类型有共同兴趣他们增加可追溯、生产率和质量 (为 PDES 被开发的制造过程的质量与质量的制成品对比 MES 的)。

PDES 提供一个容易的方法存取这些早先发展以一个构建的方式。 信息可以是被检索的更加快速的,并且早先结果可以更加高效地被考虑到。 PDES 典型地提供平均值显示和搜索结果数据从不同的观点和分类达成协议不同方面的数据。 这些功能被运用于象材料、处理步骤、设备、实验、文件,照片等的所有结果数据。 PDES 也提供一个方式使属于与同样或相似的环境的实体有关联和测试发生的信息。

属于到 PDES 类别的一个软件套件是 XperiDesk,软件产品商业可用从 2008年 4月。 即它支持他们的任务的工艺过程开发工程师维护和开发高科技制造处方的半导体设备制造。 这个用量导致工艺工程师以及一个被改进的处理质量重大的生产率提高。

XperiDesk 为工艺工程师提供一个平台共同努力和全球性地共享他们的结果并且启用下列三步核实途径:

  • manufacturability 的正式核实使用在规律捕捉的抽象处理知识的
  • 由模拟和形象化的核实,和
  • 跟踪详细和全面知识获取和检索的实验核实。

XperiDesk 套件解决大多以上被列出的需求并且如图 2. 所示报道高科技制造过程的完全开发周期。

图 2. 与 XperiDesk screenshots 的开发周期

结论

产生公用工艺过程开发实践回顾,并且起因于那些运作的缺乏被显示了。 问题被编组了到不同的类别,并且可能的解决办法途径概述。 从那软件支持工具的需求派生了。 这些需求可以按称工艺过程开发执行系统的新的软件类别执行 (PDES)。

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。 它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。 另外, PDES 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。

它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。 PDES 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) 被研究了和变得商业可用作为 XperiDesk 软件套件。


参考

1. J. Popp, D. Ortloff, A. Wagener。 发展技术支持制造过程设计。 在 GSA 论坛,数量 15, No1, 2008年 3月。
2. 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
3. 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
4. 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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