Hiểu biết 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 những bất thường trong quá trình sản xuất bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, giúp các kỹ sư đưa ra những điều chỉnh và quyết định kịp thời. Mục tiêu của SPC là giảm sự biến động trong quá trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm luôn ổn định và đáp ứng các thông số kỹ thuật.

SPC được sử dụng trong quá trình ăn mòn để:

Giám sát các thông số thiết bị quan trọng (ví dụ: tốc độ ăn mòn, 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 truyền, độ sâu khắc, độ nhám của cạnh, v.v.)

Bằng cách giám sát các thông số này, các kỹ sư có thể phát hiện các xu hướng cho thấy sự suy giảm hoặc sai lệch về hiệu suất của thiết bị trong quá trình sản xuất, từ đó giảm tỷ lệ phế liệu.

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 quy trình (ví dụ: thông qua hệ thống FDC, EES) và ghi lại các thông số quan trọng cũng như 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 độ ổn định của quy trình và giúp xác định xem quy trình có nằm trong tầm kiểm soát hay không.

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

Mô-đun Phân tích và Báo cáo: Phân tích nguyên nhân cốt lõi của sự 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 thiên bình thường” (do biến động tự nhiên của quy trình) và “biến thiên bất thường” (do lỗi thiết bị hoặc sai 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 nhằm 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 nhất quán các yêu cầu về đặc điểm kỹ thuật hay không. Cp đo lường khả năng tiềm ẩn, trong khi Cpk xem xét độ lệch của trung tâm quy trình so với giới hạn thông số kỹ thuật.

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

4. Ứng dụng 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 sự cố 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 đường truyền) vào hệ thống SPC để theo dõi độ ổn định của chúng. Nếu một số chỉ báo quan trọng của sản phẩm dần dần lệch khỏi giá trị mục tiêu, hệ thống SPC sẽ đưa ra cảnh báo, cho biết rằng cần phải điều chỉnh quy trình.

Bảo trì phòng ngừa (PM): SPC có thể giúp tối ưu hóa chu trình 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 gian tối ưu để bảo trì thiết bị. Ví dụ: bằng cách theo dõi công suất RF và tuổi thọ của ESC, bạn có thể xác định khi nào cần vệ sinh hoặc thay thế linh kiện, 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 của thiết bị.

Đặt giới hạn kiểm soát và giới hạn cảnh báo: Dựa trên dữ liệu lịch sử và yêu cầu của quy trình, đặt giới hạn kiểm soát và giới hạn cảnh báo hợp lý cho từng thông số. Giới hạn kiểm soát thường được đặt ở ±3σ (độ lệch chuẩn), trong khi giới hạn cảnh báo 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 thể dữ liệu. Nếu một số thông số vượt quá giới hạn kiểm soát thì cần phải 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 xảy ra bất thường, hệ thống SPC ghi lại thông tin chi tiết về sự cố. Bạn cần khắc phục sự cố và phân tích nguyên nhân cốt lõi của sự bất thường dựa trên thông tin này. Thường có thể kết hợp dữ liệu từ hệ thống FDC, hệ thống EES, v.v. để phân tích xem sự cố có phải do lỗi thiết bị, sai lệch quy trình hay do các yếu tố môi trường bên ngoài hay không.

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

6. Trường hợp ứng dụng thực tế

Như 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 tăng giá trị D0 (khiếm khuyết BARC). Bằng cách giám sát công suất RF và tốc độ ăn mòn thông qua hệ thống SPC, bạn nhận thấy xu hướng trong đó các thông số này dần dần lệch khỏi giá trị đã đặt. Sau khi cảnh báo SPC được kích hoạt, bạn kết hợp dữ liệu từ hệ thống FDC và xác định rằng sự cố xảy ra do việc kiểm soát nhiệt độ không ổn định bên trong buồng. Sau đó, bạn triển khai các phương pháp làm sạch và chiến lược bảo trì mới, cuối cùng giảm giá trị D0 từ 4,3 xuống 2,4, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm.

7.Trong XINKEHUI bạn có thể nhận được.

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