Принципы построения маршрута

Принципы построения производственного маршрута основаны на базовых принципах планарной технологии. Можно выделить четыре основных принципа:

1. Единство маршрута. Ни один из этапов установленного производственного маршрута нельзя изменять произвольным образом.

2. Цикличность. Структура полупроводниковой микросхемы формируется послойно снизу вверх. Каждый цикл включает перенос изображения с фотошаблона в следующий слой физической структуры.

3. Управляемость и воспроизводимость. Управляемость – это наличие модели процесса и возможность заранее предсказать его результаты с известной точностью. Воспроизводимость – это повторяемость результатов производственного процесса как в одной партии пластин, так и в течение длительного времени.

4. Соблюдение электровакуумной гигиены (ЭВГ). ЭВГ – это комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение чистоты используемых материалов и производственных помещений, а также энергоносителей. ЭВГ – основа низкой дефектности изделий и высокого процента выхода годных.

Иерархическое построение маршрута

Маршрут – это строго определенная последовательность технологических процессов. Современные маршруты включают более тысячи операций. Никто не может управлять всеми операциями. Маршрут строится иерархически в соответствии с организационной структурой производства.

Весь маршрут разбивается на модули – крупные этапы формирования структуры микросхем. Обычно выделяют следующие модули: подготовка подложек и эпитаксия; формирование изоляции приборов; формирование активных структур; контакты к приборам; металлизация; разделение на кристаллы и сборка в корпуса.

Производственный модуль состоит из циклов – повторяющихся наборов производственных процессов. Цикл включает один процесс фотолитографии и группу процессов, направленных на формирование одного элемента структуры. Как правило в цикл входят следующие процессы: подготовка пластин; нанесение рабочего или маскирующего слоя; фотолитография; травление рабочего или маскирующего слоя; удаление фоторезиста; обработка пластин; удаление маски.

Процесс – это строго установленная последовательность технологических операций, объединенных некоторым промежуточным результатом. Каждый процесс завершается операцией контроля. Контролироваться могут как результаты процесса, так и условия его проведения.

Технологическая операция – последовательность действий, выполняемых непрерывно одним человеком на одном рабочем месте. Если процесс автоматизирован, то это один режим одной технологической установки.

Производственный маршрут строится так, чтобы его результаты не зависели от мастерства и индивидуальных навыков отдельных специалистов. Цеха работают круглосуточно без праздников и выходных. Персонал полностью меняется три раза в сутки. Обработка пластин ведется более месяца. Ошибка в любой из тысячи операций ведет к браку во всей партии пластин. Единственный способ обеспечить производство без массового брака – это строго формализовать его на основе технологической документации.

Технологическая документация составляется в соответствии с иерархией маршрута. Для каждой операции разрабатываются детальные технологические карты, объединенные в описание процесса и цикла. Полное описание технологического маршрута включает ссылки на все используемые технологические карты и единицы оборудования. Объем документации – несколько томов.

Для каждого изделия разрабатывается маршрутный лист, включающий перечень и последовательность операций со ссылками на технологические карты, а также конкретные режимы обработки пластин (в случаях, если это возможно). Современный маршрутный лист увеличился до объема тетради.

Для каждой партии составляется сопроводительный лист, который передается вместе с пластинами с одного рабочего место на другое. Каждый работник, выполнив одну или несколько операций, делает отметку в сопроводительном листе. Часто отметка о выполнении операции делается не в форме записи авторучкой, а наклеиванием именной метки.

Неразрывно с маршрутом строится иерархическая структура управления производством, которое подразделяется на цеха, участки, группы в соответствии с модулями, циклами и процессами маршрута.

Цикличность маршрута

Цикличность объединяет два элемента маршрута – это повторяемость ряда операций, связанных с переносом изображения на пластины и формированием масок, а также равномерность движения пластин по маршруту без образования заторов и простоя оборудования. Трудоемкость повторяющихся в цикле операций примерно одинакова. Возможно использование одного и того же комплекта оборудования (например, для фотолитографии). В этом случае легко рассчитать требуемую производительность участка. Если оборудование используется в маршруте один раз, то расчет требуемого числа единиц должен вестись с учетом эффекта «бутылочного горла». Производительность всего производства будет определяться производительностью самого загруженного оборудования. При полной загрузке всего оборудования время ожидания пластин в очереди стремится к бесконечности. Компромиссной и оптимальной считается средняя загруженность оборудования 70¸75 % и время ожидания пластин в очереди на обработку не более 30% от полного времени изготовления изделий. При правильной организации загрузки оборудования время обработки пластин в каждом цикле одинаково.