Hersteller von Halbleitern und der zu ihrer Fertigung benötigten Geräte und Ausrüstungen sehen sich mit komplexen und oft umfangreichen Prozessen konfrontiert. Prozesse, die es den digitalen Geräten in unserer modernen Welt ermöglichen, so zu funktionieren, wie sie sollen.
Für diejenigen, die Geräte zur Fertigung von Halbleitern herstellen, ist die Möglichkeit, ihre Produkte über die gesamte Montagelinie und Lieferkette hinweg zu verfolgen, entscheidend für den Erfolg des Fertigungsprozesses. Warum ist die Rückverfolgbarkeit und Rückführbarkeit in dieser hochmodernen Branche so wichtig?
Bedienerfehler – unausweichlich oder vermeidbar?
Wie oft haben Sie es schon gehört: „Wir machen Fehler, wir sind auch nur Menschen“? Dies mag zwar zutreffend sein, aber Fehler bei der Herstellung von Halbleitern sind nicht nur extrem teuer, sondern sie können sich auch erheblich auf die Produktionsleistung auswirken. Dies gilt insbesondere in Anbetracht der Tatsache, dass die Produktion einiger Halbleiter Monate dauert. Der Herstellungsprozess zur Umwandlung von Siliziumwafern in Halbleiter ist zu fast 100 % automatisiert, doch die Montage der Produktionsanlagen, die zu deren Herstellung verwendet werden, ist es in der Regel nicht.
In vielen Werken erfordert die Herstellung von Produktionsanlagen für Halbleiter derzeit Abertausende von Schrauben, die von den Bedienern manuell angezogen werden. Unabhängig vom Zweck der jeweiligen Anlagen (Polieren, Ätzen, Reinigen, Inspizieren usw.) wird erwartet, dass jede Schraube ordnungsgemäß angezogen wird, um die korrekte Funktion in der Fertigung zu gewährleisten.
Anlagen für empfindliche Prozesse, wie CMP-Maschinen (chemisch-mechanische Planarisierungsmaschinen), können leicht mehr als 100 Schraubverbindungen pro Polierkopf erfordern. Zu Qualitätskontrollzwecken, oder um auf etwaige künftige Gewährleistungsansprüche vorbereitet zu sein, müssen folgende Fragen gestellt werden:
- Wie überprüft man, ob jede dieser Verschraubungen ordnungsgemäß ausgeführt wurde?
- Wie kann gewährleistet werden, dass der Bediener keine Montagepositionen auslässt oder diese überspringt?
Es liegt auf der Hand, dass diese Art von Prozessen von der Implementierung eines Systems oder einer Montagelösung, die eine lückenlose Rückverfolgbarkeit bietet, profitieren kann. Qualitätsprobleme wie lose sitzende oder fehlende Schrauben, verkantete Gewinde und Materialausbrüche lassen sich mithilfe von intelligent integrierten Werkzeugen vermeiden. Diese Werkzeuge gewährleisten nicht nur die Qualität der Verschraubung, sondern ermöglichen auch Datenanalysen und eine vollständige Rückführbarkeit.
Mit dem Akkuschrauber Tensor IXB von Atlas Copco könnte der Montageprozess zum Beispiel damit beginnen, dass der Bediener die Seriennummer des Bauteils scannt, wodurch automatisch eine Montageabfolge ausgewählt wird. Diese Anzugsreihenfolge ermöglicht es, die Schrauben automatisch zu zählen und – bei Bedarf – zwischen verschiedenen Programmen zu wechseln. Dank der visuellen Rückmeldung über das Werkzeugdisplay kann der Bediener sicher sein, dass jede einzelne Schraube korrekt montiert ist. Schließlich werden zu Qualitätszwecken alle Verschraubungsergebnisse erfasst und dokumentiert.
Von der Produktion bis zur Wartung alles im Griff behalten
Komplexität ist eine Herausforderung nicht nur bei der Herstellung von Halbleiter-Produktionsanlagen, sondern auch dann, wenn diese Maschinen vorbeugend gewartet und instandgehalten werden müssen. Für die Herstellung der Wafer, die schließlich zu Halbleitern werden, setzt die Halbleiterindustrie auf eine Reihe von Prozessen. Diese sind ausgesprochen komplex und verwoben, was zahlreiche Prüfpunkte und Validierungsschritte erfordert.
Der erste Teil der Gleichung besteht darin, sicherzustellen, dass diese Maschinen von Anfang an ordnungsgemäß montiert wurden, damit die Leistung während der Produktion die Erwartungen erfüllt. Der zweite Teil bezieht sich auf die Gewährleistung der Zuverlässigkeit der Ausrüstung. Dies erfordert eine vorbeugende Wartung gemäß den in der Betriebsanleitung angegebenen Spezifikationen.
Unerwartete Stillstandzeiten oder Ausfälle von Produktionsanlagen sind für jede Branche schädlich. Doch in der Halbleiterindustrie können die Auswirkungen katastrophal sein. Wenn es um die Instandhaltung geht, sind diese wichtigen Fragen unbedingt zu klären:
- Wie wird eine vorbeugende Wartung durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Bediener jeden einzelnen Schritt dieses Prozesses befolgt?
- Wie wird dokumentiert, dass der Bediener diese Aufgaben ausgeführt hat?
- Und am wichtigsten: Wie kann man überprüfen, ob jede Schraube gemäß den Spezifikationen entfernt und wieder montiert wurde?
Hier kann die Implementierung von Softwarelösungen von Atlas Copco, wie zum Beispiel ToolsNet 8 (Data Management Solution), und Scalable Quality Solution (SQS), sowohl in Bezug auf die Rückverfolgbarkeit als auch auf eine erfolgreiche vorbeugende Wartung, einen entscheidenden Unterschied ausmachen.
Kommen wir auf das eingangs erwähnte Beispiel der CMP-Planarisierungsanlage zurück. Zur Durchführung einer vorbeugenden Wartung an dieser Anlage muss der Bediener mehrere Schritte ausführen:
- Ausbauen von mehr als 100 Schrauben in einer bestimmten Reihenfolge
- Entfernen und Austauschen von Komponenten
- Erneute Montage der mehr als 100 Schrauben in einer bestimmten Reihenfolge
- Kalibrierung
- Testen
Bei der Durchführung solcher Wartungsarbeiten kommt es nicht selten vor, dass Techniker aufgrund von manuell zu betätigenden Drehmomentschlüsseln Muskelschmerzen und sogar Verletzungen erleiden. Zudem ist so ein Prozess sehr umfangreich, sodass er aufgrund der Anzahl der Verschraubungen, die händisch entfernt und wieder montiert werden müssen, mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann. Das senkt die Prozessproduktivität und kann außerdem Ausfallzeiten der Produktionslinien verursachen.
Stellen Sie sich vor, was anstelle einer manuellen Wartung mit einem mobilen Tool Cart von Atlas Copco möglich wäre. Es verfügt über alle Werkzeuge samt Zubehör für eine hochwertige und produktive Durchführung der nötigen Arbeiten und kann an den jeweiligen Einsatzorten bereitgestellt werden. So eine mobile Werkstation ist in der Halbleiterindustrie verbreitet und verfügt in der Regel über Werkzeuge und Lösungen wie:
- Akkuschrauber
- Industrie-PC für Bedienerführung und Datenerfassung
- Weiteres Zubehör zur Rückmeldung an die Bediener
Durch die Verwendung intelligenter Akkuwerkzeuge können Bediener Belastungen oder gar Verletzungen vermeiden. Darüber hinaus ermöglicht die ToolsNet-8-Lösung von Atlas Copco den Benutzern, die Werte jedes einzelnen Anziehvorgangs zu erfassen und zu speichern, sodass bei Bedarf Qualitätsberichte erstellt werden können. In Kombination mit der skalierbaren Qualitätslösung von Atlas Copco (SQS) wird die korrekte Ausführung des Wartungsprozesses gewährleistet.
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