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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-29613
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2961/


Ferrario, Lorenza

A software system for the advanced management of microsystem cleanrooms

Ein Software System für Microsystem Reinräume vorgerückt Management

Dokument1.pdf (8.670 KB) (ThesisFerrario) (md5sum: 39a975d84106732e6101514e982471a0)

Kurzfassung in Englisch

Semiconductor manufacturing is becoming ever more complex and the growing activity in the microsystems (which we will refer to as MST from now onward) development is partly responsible for it. MST introduced lots of new elements in the process: materials, equipment, coupled effects working principles, packaging technologies. The volume and complexity of the information to be managed, both of technological and administrative nature, grows constantly. Today, it is impossible to manage cleanroom activity without the help of some computer based program implementing planning and control algorithms and giving database support. Failure to control processing and planning means a waste of time and money, and can also cause hazardous work conditions in the laboratory. The solution adopted by most of the cleanrooms in order to efficiently and safely manage information and production resources is the adoption of an information system (IS).

The panorama of IS for semiconductor and MEMS manufacturing is composed by general purpose tools adapted to this manufacturing area, software suites designed according to high-volume semiconductor IC productions and, more recently, ISs that are taking into account the manufacturing changes due to MEMS, e.g., dynamic technology, mixed technologies processing, application driven systems. In all the IS a core function is the Recipe Management (RM) since it handles final wafer processing instructions for the equipment and the cleanroom staff. Due to the diversity of equipment setup parameters and recipe file formats, conditioned by the producers, there is not still a standard recipe description and parsers and interfaces customize the RM of the IS to the equipment in order to allow computer driver equipment operation.

This thesis presents an Information System for MST cleanrooms, MiNStReL, based on an innovative recipe and process flow logic architecture. It is based on a structured description of MST recipes which handles, as well as equipment setup, a set of other information enabling knowledge sharing and active control in recipe and process flow definition as well as wafer processing. Recipe structure has been designed in order to transparently work with different types of technologies and equipment. Together with the recipe system, a set of technological rules has been implemented allowing the check consistency and compatibility of recipes and process flows. A feedback mechanism is also available in MiNStReL, constantly updating a recipe scoring system, according to results of wafer processing. This allows to evaluate recipe and process flow usefulness and their impact on fabrication yield.

The concepts that form the backbone of this thesis have thus been implemented in a software tool suited to recipe and process flow management for MST production and R&D activities. What is more, the implementation has been based on software architecture and tools that allow safe and flexible information sharing among project staff across the world. The software implemented has been validated on real technological processes developed at the Microfabrication Laboratory of ITC-irst, Trento (Italy).


Kurzfassung in Englisch

Die Herstellung von Halbleitern wird immer komplexer, woran die wachsenden Aktivitäten in der Entwicklung von Mikrosystemen (von hier ab bezeichnet als MST) eine Teilschuld trifft. Für MST müssen viele neue Elemente in den Prozess integriert werden: Materialien, Geräte und andere Ausrüstung, Arbeitsprinzipien die auf gekoppelten Effekten basieren sowie Aufbau- und Verbindungstechniken. Der Umfang und die Komplexität der Information, sowohl technologischer als auch administrativer Natur, die verwaltet werden muss, wächst beständig. Heute ist es unmöglich, einen Reinraum ohne die Hilfe von Computerprogrammen zu betreiben, die Planungs- und Kontrollregeln und den Zugriff auf Datenbanken bereitstellen. Eine fehlerhafte Prozesskontrolle und -planung verursacht einen Verlust and Zeit und Geld und kann auch zu riskanten Arbeitsbedingungen im Labor führen. Die Lösung zur effizienten und sicheren Verwaltung von Informationen und Produktions-Ressourcen, die von den meisten Reinräumen verwendet wird, ist die Verwendung eines Information Systems (IS).

Die Angebotspalette von IS für Halbleiter und MEMS-Produktion setzt sich zusammen aus Mehrzweck-Tools, die für diesen Bereich angepasst wurden, Softwarepaketen, die mit Blick auf die Großserienproduktion von Halbleiter-ICs entwickelt wurden, und neuerdings IS, die die Besonderheiten bei der Herstellung von MEMS berücksichtigen, zum Beispiel die Dynamik der Technologie, die Prozessierung mit kombinierten Technologien und anwendungsorientieren Systemen. Der Kernbestandteil sämtlicher Systeme ist die Rezept-Management (RM), die die Anweisungen für die Wafer-Prozessierung für die Anlagen und die Mitarbeiter des Reinraums abwickelt. Wegen der Vielzahl von Parametern für den Betrieb der Anlagen und Rezept-Dateiformaten, die von den Herstellern festgelegt werden, gibt es immer noch keine standardisierte Rezeptbeschreibung; Deshalb passen Parser und Schnittstellen das RM des IS an die Anlagen an, um einen computergesteuerten Betrieb der Geräte zu erlauben.

Diese Arbeit stellt ein Informationssystem für MST-Reinräume vor, MiNStReL, das auf einer innovativen Rezept- und Prozesslauf-Architektur basiert. Die Grundlage ist eine strukturierte Beschreibung von MST-Rezepten, die neben den Anlagenparametern einen Satz von zusätzlichen Informationen verwaltet, die das Weitergeben von Wissen und eine aktive Kontrolle des Rezept- und Prozesslaufs ebenso ermöglichen wie die Wafer-Prozessierung. Die Struktur wurde im Hinblick auf Transparenz bezüglich der Arbeit mit verschiedenen Arten von Technologie und Ausrüstung entwickelt. Zusammen mit dem Rezeptsystem wurde ein Technologie-Regelwerk implementiert, das es erlaubt, die Abstimmung und Kompatibilität von Rezepten und Prozessläufen zu prüfen. Ein Mechanismus für Rückmeldungen ist in MiNStReL auch verfügbar, der fortwährend ein Rezeptbewertungssystem mit den Resultaten der Waferprozessierung aktualisiert. Das erlaubt es, die Brauchbarkeit von Rezepten und Prozessflüssen sowie ihren Einfluss auf die Produktionsausbeute zu beurteilen.

Diese Konzepte, die die Grundlage für diese Arbeit bilden, wurden in einem Computerprogramm implementiert, das für das Rezept- und Prozessflussmanagement für die Produktion von MST und F&E-Aktivitäten maßgeschneidert ist. Darüber hinaus basiert die Implementation auf einer Software-Architektur und Werkzeugen, die ein sicheres und flexibles Weitergeben von Wissen unter den Projektmitarbeitern auf der ganzen Welt ermöglichen. Die implementierte Software wurde am Mikrofabrikationslabor des ITC-irst, Trient (Italien) mit tatsächlich eingesetzen Verfahren validiert.


SWD-Schlagwörter: Mikrosystemtechnik , Informationssystem , Reinraumtechnik
Freie Schlagwörter (englisch): microsystem , recipe , information system , cleanroom
CCS Klassifikation H.3 , 3 , h4.2
Institut: Institut für Mikrosystemtechnik
Fakultät: Technische Fakultät (bisher: Fak. f. Angew. Wiss.)
DDC-Sachgruppe: Technik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Korvink, Jan G. (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 01.02.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 26.04.2007
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