Analysis of joint maintenance and quality control strategy in semiconductor fabrication

Nowadays the semiconductor manufacturing system is claiming for more predictive engineering tools to give a prognostic view of the manufacturing system equipment’s health. In fact, degradation of a component/ system is one of the major factors that cause defective product output. Unfortunately, the complex process dynamics characterized by this sector doesn’t allow to predict some unobservable degradation tools. This is primarily due to a number of pressing issues, including the fragmented data sharing between inspection, maintenance, and operation control, the limited and unreliable phenomenon of semiconductor processes, the weak or nonexistent correlation between equipment information and quality results, and the general lack of historical data. This is the reason why in semiconductor industry is still needed traditional solution to screen out output quality independently from preventive equipment control conditions. An innovative way is to combine these two approaches in order to integrate these two management practices (Advanced process control (APC) and SQC) for finding the optimal policy to exploit the overall information of the field to minimize the resources employed. . This thesis maintains an emphasis on this comprehensive framework to comprehend how the two control policies interact exploiting different information feedback given from the machine controller and the quality inspection results. How the decision-maker would rank these two control visibilities according to the production system design chosen on the shop floor is the key point of interest of the study. This comparative analysis is built around a Discrete event simulation (DES) and Response Surface methodologies models that analyze the zero defect manufacturing performances of a degrading lithography process in series with the overlay metrology station In order to comprehend how the control policy interacts in various settings. This study demonstrates that there isn't a single solution for every production system configuration for the two control policy decision-making processes, because different production conditions lead to different information feedback accuracy from machine control and remote inspection.

Al giorno d'oggi il sistema di produzione di semiconduttori rivendica strumenti di ingegneria predittiva per dare una visione prognostica dello stato di salute delle apparecchiature del sistema di produzione. Infatti, la degradazione di un componente/ sistema è uno dei principali fattori che causano la produzione di prodotti difettosi. Sfortunatamente, le complesse dinamiche di processo caratterizzate da questo settore non permettono di prevedere alcuni strumenti di degradazione non osservabili. Ciò è dovuto principalmente a una serie di questioni urgenti, tra cui la frammentazione della condivisione dei dati tra ispezione, manutenzione e controllo del funzionamento, il fenomeno limitato e inaffidabile dei processi a semiconduttori, la correlazione debole o inesistente tra informazioni sulle apparecchiature e risultati di qualità e la mancanza generale di dati storici. Questo è il motivo per cui nell'industria dei semiconduttori è ancora necessaria una soluzione tradizionale per schermare la qualità dell'output indipendentemente dalle condizioni di controllo preventivo delle apparecchiature. Un modo innovativo è quello di combinare questi due approcci al fine di integrare queste due pratiche di gestione (Advanced process control (APC) e SQC) per trovare la politica ottimale per sfruttare le informazioni complessive del campo per ridurre al minimo le risorse impiegate. . Questa tesi mantiene un'enfasi su questo quadro completo per comprendere come le due politiche di controllo interagiscono sfruttando il feedback di informazioni diverse fornite dal controller della macchina e dai risultati dell'ispezione di qualità. Il punto chiave di interesse dello studio è il modo in cui il decisore classificherebbe queste due visibilità di controllo in base al design del sistema di produzione scelto in officina. Questa analisi comparativa si basa su modelli di simulazione di eventi discreti (DES) e di metodologie di superficie di risposta che analizzano le prestazioni di produzione di difetti pari a zero di un processo di litografia degradante in serie con la stazione di metrologia di sovrapposizione. Al fine di comprendere come la politica di controllo interagisce in varie impostazioni. Questo studio dimostra che non esiste un'unica soluzione per ogni configurazione del sistema di produzione per la decisione delle due politiche di controllo-processi di fabbricazione, perché le diverse condizioni di produzione portano ad una diversa precisione di feedback delle informazioni dal controllo della macchina e dall'ispezione remota.