Beitrag drucken

Zero Defect-Strategie in der Chipfertigung

Grenzwertüberwachung für sichere Produkte

Es gibt Halbleiterbausteine, von deren Funktionieren Menschenleben abhängen. Hier ist jeder Fehler ist ein Fehler zu viel. Für die Halbleiterproduktion bedeutet dies höchste Anforderungen an Fertigungskonstanz und Prozessstabilität. Der Erfolg des Chipherstellers Infineon bei der Fertigung von 'Zero Defect' Automotive-Komponenten liegt nicht zuletzt am konsequenten Einsatz von Manufacturing Information-Technologie.

Bild: Infineon

Der Siegeszug der Elektronik im Automobilbau ist nicht aufzuhalten. Selbst in Sub-Compact Fahrzeugen regulieren heute Halbleiterbausteine den Bremsdruck und zünden im Notfall die Airbags. Wer zu Infineons Manufacturing IT (MIT) kommt und vergleichsweise hohe Verlässlichkeitsquoten von 99,9 Prozent für einen akzeptablen Wert hält, muss daher erst einmal umdenken: Angesichts der Millionen elektronisch kontrollierter Autos auf unseren Straßen wäre eine Versagerquote bereits im Promille-Bereich unverantwortlich.

Dass moderne Assistenzsysteme im Notfall Leben retten, statt selbst Gefahren zu verursachen, ist zwei wesentlichen Faktoren bei der Fertigung der Schaltbausteine zu verdanken: Zum einen werden schon in das Design der Chips raffinierte Schaltungen zur Selbstüberwachung eingebettet. Zum anderen unterliegt der gesamte Fertigungsablauf einem rigorosen Qualitätsmanagement. Das basiert auf einem riesigen Volumen von Fertigungsdaten. Diese zu sammeln, aufzubereiten und für automatisierte Reaktionen sowie komplexe Analysen zur Verfügung zu stellen, ist bei Infineon Aufgabe der hauseigenen Manufacturing IT.

Winzige Abweichungen so früh wie möglich erkennen



Im Front-End-Bereich werden die Wafer bearbeitet, die als Träger für die einzelnen Chip-Schaltkreise dienen. Bild: Infineon

Schon während der Bearbeitung der Wafer, die die eigentlichen Chips tragen, geht es bei der Datenerhebung darum, winzige Abweichungen im Prozessablauf so früh wie möglich zu erkennen. Daher werden eventuell von Unregelmäßigkeiten betroffene Wafer aus dem normalen Produktionsfluss ausgesteuert. Am Ende dieser Bearbeitung im so genannten Front End existieren die fertigen Schaltungen auf dem noch unzerteilten Wafer. Jetzt müssen sie durch das Prüffeld, wonach die vielen ‚Dies‘ auf einem Wafer zu fertigen Chips verarbeitet werden. Hier werden die einwandfreien Schaltungen separiert und in die gewünschten Gehäuseformen gesetzt. Anschließend erfolgt noch ein finaler Funktionstest.

Drei Säulen der Datengewinnung

Die Datengewinnung während der Chip-Fertigung stützt dabei sich auf drei Säulen: Processing Data, Metrology und Functional Tests. ‚Processing Data‘ bezeichnet die Erfassung umfangreicher Prozessdaten in den Fertigungsanlagen einer Produktionslinie. Gibt etwa das Rezept für einen Ofenprozess eine bestimmte Temperaturkurve und einen definierten Gasfluss vor, so protokollieren die MIT-Systeme in kurzen Zeitabständen Temperatur und Glasfluss. Hinzu kommen Umfelddaten wie das aktuelle Hallenklima, eine Auswertung des Anlagenlogs und die so genannte Logistik, die es erlauben, Messdaten einem bestimmten Prozessschritt zuzuordnen. In Summe kommen so schnell einige zehntausend Werte für einen einzigen Bearbeitungsvorgang zusammen.

Dabei übernehmen die MIT Systeme nicht nur die Grenzwertüberwachung, sondern aggregieren die Daten zu aussagefähigeren Kennzahlen, für die ebenfalls Grenzwerte überprüft werden. Folgt ein Prozessverlauf nicht den engen Soll-Werten, veranlasst das System sofort einen Toolstop und ein HoldLot, also die Außerbetriebsetzung der betreffenden Fertigungsanlage sowie eine Aussteuerung der gerade bearbeiteten Produktcharge. Die Applicationen für diese Aufgabe werden als ‚Advanced Process Control/Fault Detection and Classification‘ (APC/FDC) bezeichnet.


Das könnte Sie auch interessieren:

22 Organisationen aus Industrie und Wissenschaft haben erstmals gemeinsame Empfehlungen für eine Innovationspolitik vorgelegt. Unterschrieben haben unter anderem der Daad, die Helmholtz-Institute, der VDMA und ZVEI. ‣ weiterlesen

Der französische Softwarehersteller Dassault Systèmes wird die amerkanische Exa Corporation für rund 400 Millionen US-Dollar kaufen. Damit erweitert der Anbieter von PLM- und Engineering-Lösungen sein Portfolio insbesondere im Bereich der Strömungssimulation. ‣ weiterlesen

Viele Unternehmen stehen dem Thema Künstliche Intelligenz grundsätzlich positiv gegenüber. Doch noch haben viele Firmen nicht das richtige Knowhow, um eigene KI-Projekte zu starten. Auch der organisatorische Rahmen und die fehlende Akzeptanz stehen der Marktdurchsetzung von KI-Lösungen noch im Weg. Das ergab eine Untersuchung des amerikanischen Business Analytics-Softwarehersteller SAS Institute.‣ weiterlesen

Sensordaten effizient nutzen

Im Stahlwalzprozess sammeln Tausende von Sensoren kontinuierlich Daten. Zwar übertragen die Sensoren diese Daten mittlerweile weitestgehend automatisiert, häufig erfolgt die Auswertung jedoch manuell. Das bedeutet viel Aufwand und einige Risiken bei Energieeffizienz oder Produktqualität. Gute Gründe, die Sensordaten automatisiert zu analysieren. ‣ weiterlesen

Materialise übernimmt Actech

Materialise, ein belgischer Anbieter von Additive Manufacturing-Angeboten, hat die Sctech GmbH auf Freiberg/Sachsen erworben. Actech ist ein Full Service-Hersteller von komplexen Metallgussteilen. Mit der Übernahme will Materialise sein Portfolio spezielle 3D-gedruckte Metallteile erweitern.‣ weiterlesen

Cyberangriffe auf die Industrie: Fertigungsbranche ist Top-Ziel

Etwa jede dritte Cyberattacke auf Rechner für industrielle Kontrollsysteme (ICS, Industrial Control Systems) in der ersten Jahreshälfte 2017 richtete sich gegen Unternehmen aus der Fertigungsbranche. Das zeigt der aktuelle Kaspersky-Bericht über Cyberbedrohungen für industrielle Automationssysteme [1]. Der zahlenmäßige Höhepunkt der Angriffe lag dabei im März 2017 – auch bedingt durch Wannacry. Zwischen April bis Juni gingen die Werte wieder leicht zurück. ‣ weiterlesen