Hiểu sâu sắc về hệ thống SPC trong sản xuất wafer

1. Tổng quan về Hệ thống SPC

SPC là phương pháp sử dụng các kỹ thuật thống kê để giám sát và kiểm soát các quy trình sản xuất. Chức năng cốt lõi của nó là phát hiện các bất thường trong quy trình sản xuất bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực, giúp các kỹ sư đưa ra các điều chỉnh và quyết định kịp thời. Mục tiêu của SPC là giảm sự thay đổi trong quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm vẫn ổn định và đáp ứng các thông số kỹ thuật.

SPC được sử dụng trong quá trình khắc để:

Theo dõi các thông số thiết bị quan trọng (ví dụ: tốc độ khắc, công suất RF, áp suất buồng, nhiệt độ, v.v.)

Phân tích các chỉ số chất lượng sản phẩm chính (ví dụ: độ rộng đường, độ sâu khắc, độ nhám cạnh, v.v.)

Bằng cách theo dõi các thông số này, các kỹ sư có thể phát hiện xu hướng cho thấy sự suy giảm hiệu suất thiết bị hoặc độ lệch trong quá trình sản xuất, do đó làm giảm tỷ lệ phế phẩm.

2. Các thành phần cơ bản của hệ thống SPC

Hệ thống SPC bao gồm một số mô-đun chính:

Mô-đun thu thập dữ liệu: Thu thập dữ liệu thời gian thực từ thiết bị và luồng quy trình (ví dụ: thông qua hệ thống FDC, EES) và ghi lại các thông số quan trọng và kết quả sản xuất.

Mô-đun Biểu đồ kiểm soát: Sử dụng biểu đồ kiểm soát thống kê (ví dụ: biểu đồ X-Bar, biểu đồ R, biểu đồ Cp/Cpk) để trực quan hóa tính ổn định của quy trình và giúp xác định xem quy trình có được kiểm soát hay không.

Hệ thống báo động: Kích hoạt báo động khi các thông số quan trọng vượt quá giới hạn kiểm soát hoặc có xu hướng thay đổi, nhắc nhở kỹ sư hành động.

Mô-đun Phân tích và Báo cáo: Phân tích nguyên nhân gốc rễ của các bất thường dựa trên biểu đồ SPC và thường xuyên tạo báo cáo hiệu suất cho quy trình và thiết bị.

3. Giải thích chi tiết về Biểu đồ kiểm soát trong SPC

Biểu đồ kiểm soát là một trong những công cụ được sử dụng phổ biến nhất trong SPC, giúp phân biệt giữa "biến động bình thường" (do biến động quy trình tự nhiên) và "biến động bất thường" (do hỏng thiết bị hoặc độ lệch quy trình). Biểu đồ kiểm soát phổ biến bao gồm:

Biểu đồ X-Bar và R: Được sử dụng để theo dõi giá trị trung bình và phạm vi trong các lô sản xuất để quan sát xem quy trình có ổn định hay không.

Chỉ số Cp và Cpk: Được sử dụng để đo lường khả năng của quy trình, tức là liệu đầu ra của quy trình có thể đáp ứng các yêu cầu về thông số kỹ thuật một cách nhất quán hay không. Cp đo lường khả năng tiềm ẩn, trong khi Cpk xem xét độ lệch của trung tâm quy trình so với các giới hạn thông số kỹ thuật.

Ví dụ, trong quá trình khắc, bạn có thể theo dõi các thông số như tốc độ khắc và độ nhám bề mặt. Nếu tốc độ khắc của một thiết bị nào đó vượt quá giới hạn kiểm soát, bạn có thể sử dụng biểu đồ kiểm soát để xác định xem đây có phải là biến thể tự nhiên hay là dấu hiệu của sự cố thiết bị.

4. Ứng dụng của SPC trong thiết bị khắc

Trong quá trình khắc, việc kiểm soát các thông số thiết bị là rất quan trọng và SPC giúp cải thiện độ ổn định của quy trình theo những cách sau:

Giám sát tình trạng thiết bị: Các hệ thống như FDC thu thập dữ liệu thời gian thực về các thông số chính của thiết bị khắc (ví dụ: công suất RF, lưu lượng khí) và kết hợp dữ liệu này với biểu đồ kiểm soát SPC để phát hiện các vấn đề tiềm ẩn của thiết bị. Ví dụ, nếu bạn thấy công suất RF trên biểu đồ kiểm soát đang dần lệch khỏi giá trị đã đặt, bạn có thể thực hiện hành động sớm để điều chỉnh hoặc bảo trì để tránh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Giám sát chất lượng sản phẩm: Bạn cũng có thể nhập các thông số chất lượng sản phẩm chính (ví dụ: độ sâu khắc, độ rộng vạch) vào hệ thống SPC để theo dõi độ ổn định của chúng. Nếu một số chỉ số sản phẩm quan trọng dần dần lệch khỏi giá trị mục tiêu, hệ thống SPC sẽ phát ra cảnh báo, cho biết cần phải điều chỉnh quy trình.

Bảo trì phòng ngừa (PM): SPC có thể giúp tối ưu hóa chu kỳ bảo trì phòng ngừa cho thiết bị. Bằng cách phân tích dữ liệu dài hạn về hiệu suất thiết bị và kết quả quy trình, bạn có thể xác định thời điểm tối ưu để bảo trì thiết bị. Ví dụ, bằng cách theo dõi công suất RF và tuổi thọ ESC, bạn có thể xác định thời điểm cần vệ sinh hoặc thay thế linh kiện, giúp giảm tỷ lệ hỏng hóc thiết bị và thời gian ngừng sản xuất.

5. Mẹo sử dụng hàng ngày cho Hệ thống SPC

Khi sử dụng hệ thống SPC trong hoạt động hàng ngày, có thể thực hiện theo các bước sau:

Xác định các thông số kiểm soát chính (KPI): Xác định các thông số quan trọng nhất trong quy trình sản xuất và đưa chúng vào giám sát SPC. Các thông số này phải liên quan chặt chẽ đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất thiết bị.

Thiết lập Giới hạn Kiểm soát và Giới hạn Báo động: Dựa trên dữ liệu lịch sử và yêu cầu quy trình, thiết lập giới hạn kiểm soát và giới hạn báo động hợp lý cho từng thông số. Giới hạn kiểm soát thường được thiết lập ở mức ±3σ (độ lệch chuẩn), trong khi giới hạn báo động dựa trên các điều kiện cụ thể của quy trình và thiết bị.

Giám sát và phân tích liên tục: Thường xuyên xem xét biểu đồ kiểm soát SPC để phân tích xu hướng và biến động dữ liệu. Nếu một số thông số vượt quá giới hạn kiểm soát, cần có hành động ngay lập tức, chẳng hạn như điều chỉnh thông số thiết bị hoặc thực hiện bảo trì thiết bị.

Xử lý bất thường và phân tích nguyên nhân gốc rễ: Khi bất thường xảy ra, hệ thống SPC sẽ ghi lại thông tin chi tiết về sự cố. Bạn cần khắc phục sự cố và phân tích nguyên nhân gốc rễ của bất thường dựa trên thông tin này. Thường có thể kết hợp dữ liệu từ các hệ thống FDC, hệ thống EES, v.v. để phân tích xem sự cố là do lỗi thiết bị, sai lệch quy trình hay các yếu tố môi trường bên ngoài.

Cải tiến liên tục: Sử dụng dữ liệu lịch sử được ghi lại bởi hệ thống SPC, xác định điểm yếu trong quy trình và đề xuất kế hoạch cải tiến. Ví dụ, trong quy trình khắc, phân tích tác động của tuổi thọ ESC và phương pháp vệ sinh đối với chu kỳ bảo dưỡng thiết bị và liên tục tối ưu hóa các thông số vận hành thiết bị.

6. Trường hợp ứng dụng thực tế

Một ví dụ thực tế, giả sử bạn chịu trách nhiệm về thiết bị khắc E-MAX và cực âm của buồng bị mòn sớm, dẫn đến giá trị D0 (lỗi BARC) tăng lên. Bằng cách theo dõi công suất RF và tốc độ khắc thông qua hệ thống SPC, bạn nhận thấy xu hướng các thông số này dần dần lệch khỏi giá trị đã đặt. Sau khi báo động SPC được kích hoạt, bạn kết hợp dữ liệu từ hệ thống FDC và xác định rằng sự cố là do kiểm soát nhiệt độ không ổn định bên trong buồng. Sau đó, bạn triển khai các phương pháp vệ sinh và chiến lược bảo trì mới, cuối cùng giảm giá trị D0 từ 4,3 xuống 2,4, do đó cải thiện chất lượng sản phẩm.

7.Bạn có thể nhận được tại XINKEHUI.

Tại XINKEHUI, bạn có thể đạt được wafer hoàn hảo, dù là wafer silicon hay wafer SiC. Chúng tôi chuyên cung cấp wafer chất lượng hàng đầu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, tập trung vào độ chính xác và hiệu suất.