درک عمیق از سیستم SPC در تولید ویفر

۱. بررسی اجمالی سیستم SPC

SPC روشی است که از تکنیک‌های آماری برای نظارت و کنترل فرآیندهای تولید استفاده می‌کند. عملکرد اصلی آن تشخیص ناهنجاری‌ها در فرآیند تولید با جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های بلادرنگ است که به مهندسان کمک می‌کند تا تنظیمات و تصمیمات به موقع را اتخاذ کنند. هدف SPC کاهش تغییرات در فرآیند تولید، اطمینان از پایداری کیفیت محصول و برآورده شدن مشخصات مورد نظر است.

SPC در فرآیند اچینگ برای موارد زیر استفاده می‌شود:

نظارت بر پارامترهای حیاتی تجهیزات (مانند نرخ حکاکی، توان RF، فشار محفظه، دما و غیره)

شاخص‌های کلیدی کیفیت محصول (مثلاً پهنای خط، عمق حکاکی، زبری لبه و غیره) را تجزیه و تحلیل کنید.

با نظارت بر این پارامترها، مهندسان می‌توانند روندهایی را که نشان‌دهنده تخریب عملکرد تجهیزات یا انحراف در فرآیند تولید هستند، تشخیص دهند و در نتیجه نرخ ضایعات را کاهش دهند.

۲. اجزای اساسی سیستم SPC

سیستم SPC از چندین ماژول کلیدی تشکیل شده است:

ماژول جمع‌آوری داده‌ها: داده‌های بلادرنگ را از تجهیزات و جریان‌های فرآیند (مثلاً از طریق سیستم‌های FDC، EES) جمع‌آوری کرده و پارامترهای مهم و نتایج تولید را ثبت می‌کند.

ماژول نمودار کنترل: از نمودارهای کنترل آماری (مثلاً نمودار X-Bar، نمودار R، نمودار Cp/Cpk) برای تجسم پایداری فرآیند و کمک به تعیین اینکه آیا فرآیند تحت کنترل است یا خیر، استفاده می‌کند.

سیستم هشدار: هنگامی که پارامترهای حیاتی از محدوده‌های کنترل تجاوز کنند یا تغییرات روند را نشان دهند، هشدارها فعال می‌شوند و مهندسان را به اقدام فوری وا می‌دارند.

ماژول تحلیل و گزارش‌دهی: علت اصلی ناهنجاری‌ها را بر اساس نمودارهای SPC تحلیل می‌کند و به‌طور منظم گزارش‌های عملکرد را برای فرآیند و تجهیزات تهیه می‌کند.

۳. توضیح دقیق نمودارهای کنترل در SPC

نمودارهای کنترل یکی از رایج‌ترین ابزارها در SPC هستند که به تمایز بین «تغییرات عادی» (ناشی از تغییرات طبیعی فرآیند) و «تغییرات غیرعادی» (ناشی از خرابی تجهیزات یا انحرافات فرآیند) کمک می‌کنند. نمودارهای کنترل رایج عبارتند از:

نمودارهای X-Bar و R: برای نظارت بر میانگین و محدوده در دسته‌های تولید استفاده می‌شود تا مشخص شود که آیا فرآیند پایدار است یا خیر.

شاخص‌های Cp و Cpk: برای اندازه‌گیری قابلیت فرآیند استفاده می‌شوند، یعنی اینکه آیا خروجی فرآیند می‌تواند به طور مداوم الزامات مشخصات را برآورده کند یا خیر. Cp قابلیت بالقوه را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که Cpk انحراف مرکز فرآیند از محدودیت‌های مشخصات را در نظر می‌گیرد.

برای مثال، در فرآیند اچینگ، ممکن است پارامترهایی مانند نرخ اچینگ و زبری سطح را کنترل کنید. اگر نرخ اچینگ یک قطعه خاص از تجهیزات از حد کنترل فراتر رود، می‌توانید از نمودارهای کنترل برای تعیین اینکه آیا این یک تغییر طبیعی است یا نشانه‌ای از نقص تجهیزات است، استفاده کنید.

۴. کاربرد SPC در تجهیزات اچینگ

در فرآیند اچینگ، کنترل پارامترهای تجهیزات بسیار مهم است و SPC به روش‌های زیر به بهبود پایداری فرآیند کمک می‌کند:

پایش وضعیت تجهیزات: سیستم‌هایی مانند FDC داده‌های بلادرنگ (real-time) را در مورد پارامترهای کلیدی تجهیزات اچینگ (مثلاً توان RF، جریان گاز) جمع‌آوری می‌کنند و این داده‌ها را با نمودارهای کنترل SPC ترکیب می‌کنند تا مشکلات احتمالی تجهیزات را تشخیص دهند. به عنوان مثال، اگر مشاهده کردید که توان RF در نمودار کنترل به تدریج از مقدار تعیین شده منحرف می‌شود، می‌توانید اقدامات اولیه را برای تنظیم یا نگهداری انجام دهید تا از تأثیر بر کیفیت محصول جلوگیری شود.

نظارت بر کیفیت محصول: شما همچنین می‌توانید پارامترهای کلیدی کیفیت محصول (مثلاً عمق حکاکی، پهنای خط) را برای نظارت بر پایداری آنها وارد سیستم SPC کنید. اگر برخی از شاخص‌های حیاتی محصول به تدریج از مقادیر هدف منحرف شوند، سیستم SPC هشداری صادر می‌کند که نشان می‌دهد تنظیمات فرآیند مورد نیاز است.

نگهداری پیشگیرانه (PM): SPC می‌تواند به بهینه‌سازی چرخه نگهداری پیشگیرانه برای تجهیزات کمک کند. با تجزیه و تحلیل داده‌های بلندمدت در مورد عملکرد تجهیزات و نتایج فرآیند، می‌توانید زمان بهینه برای نگهداری تجهیزات را تعیین کنید. به عنوان مثال، با نظارت بر توان RF و طول عمر ESC، می‌توانید زمان تمیز کردن یا تعویض قطعات را تعیین کنید و میزان خرابی تجهیزات و زمان توقف تولید را کاهش دهید.

۵. نکات استفاده روزانه برای سیستم SPC

هنگام استفاده از سیستم SPC در عملیات روزانه، مراحل زیر را می‌توان دنبال کرد:

تعریف پارامترهای کلیدی کنترل (KPI): مهمترین پارامترها در فرآیند تولید را شناسایی کرده و آنها را در نظارت SPC لحاظ کنید. این پارامترها باید ارتباط نزدیکی با کیفیت محصول و عملکرد تجهیزات داشته باشند.

تنظیم محدودیت‌های کنترل و محدودیت‌های هشدار: بر اساس داده‌های تاریخی و الزامات فرآیند، محدودیت‌های کنترل و محدودیت‌های هشدار معقولی را برای هر پارامتر تعیین کنید. محدودیت‌های کنترل معمولاً در ±3σ (انحراف معیار) تنظیم می‌شوند، در حالی که محدودیت‌های هشدار بر اساس شرایط خاص فرآیند و تجهیزات تعیین می‌شوند.

نظارت و تحلیل مداوم: نمودارهای کنترل SPC را به طور منظم بررسی کنید تا روندها و تغییرات داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید. اگر برخی از پارامترها از حدود کنترل فراتر روند، اقدام فوری مانند تنظیم پارامترهای تجهیزات یا انجام تعمیر و نگهداری تجهیزات مورد نیاز است.

مدیریت ناهنجاری و تحلیل ریشه‌ای علت: هنگامی که یک ناهنجاری رخ می‌دهد، سیستم SPC اطلاعات دقیقی در مورد حادثه ثبت می‌کند. شما باید بر اساس این اطلاعات، علت اصلی ناهنجاری را عیب‌یابی و تحلیل کنید. اغلب می‌توان داده‌های سیستم‌های FDC، سیستم‌های EES و غیره را ترکیب کرد تا تحلیل شود که آیا مشکل به دلیل خرابی تجهیزات، انحراف فرآیند یا عوامل محیطی خارجی است یا خیر.

بهبود مستمر: با استفاده از داده‌های تاریخی ثبت‌شده توسط سیستم SPC، نقاط ضعف فرآیند را شناسایی کرده و برنامه‌های بهبود را پیشنهاد دهید. به عنوان مثال، در فرآیند اچینگ، تأثیر طول عمر ESC و روش‌های تمیزکاری بر چرخه‌های نگهداری تجهیزات را تجزیه و تحلیل کرده و به طور مداوم پارامترهای عملیاتی تجهیزات را بهینه کنید.

۶. مورد کاربرد عملی

به عنوان یک مثال عملی، فرض کنید شما مسئول تجهیزات حکاکی E-MAX هستید و کاتد محفظه دچار فرسودگی زودرس شده است که منجر به افزایش مقادیر D0 (عیب BARC) می‌شود. با نظارت بر توان RF و نرخ حکاکی از طریق سیستم SPC، متوجه روندی می‌شوید که در آن این پارامترها به تدریج از مقادیر تعیین شده خود منحرف می‌شوند. پس از فعال شدن آلارم SPC، داده‌های سیستم FDC را ترکیب کرده و تشخیص می‌دهید که مشکل ناشی از کنترل دمای ناپایدار در داخل محفظه است. سپس روش‌های جدید تمیزکاری و استراتژی‌های نگهداری را پیاده‌سازی می‌کنید و در نهایت مقدار D0 را از 4.3 به 2.4 کاهش می‌دهید و در نتیجه کیفیت محصول را بهبود می‌بخشید.

۷. در XINKEHUI می‌توانید دریافت کنید.

در XINKEHUI، می‌توانید به ویفر ایده‌آل خود، چه ویفر سیلیکونی و چه ویفر SiC، دست یابید. ما در ارائه ویفرهای با کیفیت بالا برای صنایع مختلف، با تمرکز بر دقت و عملکرد، تخصص داریم.