Por Josué Zable.

Según McKinsey & Company, las empresas de semiconductores pueden perder millones de dólares debido a pérdidas de rendimiento. Las pérdidas de rendimiento son las pérdidas que ocurren debido a defectos, reelaboraciones o desechos en la salida de una máquina o proceso.

Hay muchas maneras en que los fabricantes de semiconductores pueden mejorar la calidad y la producción. Sin embargo, dado lo compleja y costosa que puede ser la fabricación de circuitos integrados, es fundamental esforzarse por lograr una mejora continua.

CONTROL DE CALIDAD Y RENDIMIENTO

Se fabrican simultáneamente varios cientos de chips sobre una oblea. No estamos hablando de galletas deliciosas; Una oblea suele ser un trozo de silicio (uno de los semiconductores más abundantes disponibles en el mundo) u otro material semiconductor, diseñado en forma de disco muy delgado. Las obleas se utilizan para crear circuitos electrónicos integrados.

Las obleas se procesan juntas en grupos llamados lotes. Una vez que se completa el proceso de fabricación, cada chip de cada oblea se somete a una serie de pruebas de funcionalidad y se declara que es bueno o defectuoso.

Después de las pruebas, el análisis de los datos para fines de control de calidad y monitorización de procesos generalmente se centra en medidas resumidas generales a nivel de lote, como el rendimiento (la cantidad de chips buenos en un lote) y la relación bueno-funcional (el número de chips buenos en un lote dividido por la cantidad de chips que funcionan pero que no cumplen con los límites de especificación).

Si bien estas medidas son críticas, también suponen que los defectos se distribuyen aleatoriamente tanto dentro como entre las obleas del lote.

Minitab comprende las crecientes necesidades de la industria de semiconductores

CÓMO PUEDE AYUDAR EL MAPA DE OBLEAS

Comprender el rendimiento a nivel de lote y analizar las causas fundamentales es la clave para impulsar mejoras en el rendimiento. Para obtener conocimientos más profundos, mediante el uso de un mapa de oblea, un ingeniero puede visualizar si los chips defectuosos muestran o no un patrón o grupo sistemático.

Estos patrones espaciales pueden contener información útil sobre posibles problemas de fabricación que las medidas resumidas generales pasan por alto. Según Mark H. Hansen, Vijayan N. Nair y David J. Friedman, coautores del artículo “Monitoring Wafer Map Data from Integrated Circuit Fabrication Processes for Spatially Clustered Defects,” patrones específicos pueden indicar problemas comunes. Por ejemplo, si ve un anillo de virutas muertas alrededor del borde de la oblea, esto puede indicar una distribución desigual de la temperatura durante el rápido proceso de recocido térmico. Un patrón de tablero de ajedrez de chips defectuosos a menudo indica un mal funcionamiento del paso a paso. El exceso de vibración en una máquina puede liberar suficientes partículas como para provocar que fallen todos los chips en alguna región contigua de una oblea. En general, los grupos de defectos pueden clasificarse como relacionados con partículas o con procesos, siendo los grupos relacionados con partículas asignables a máquinas individuales y los grupos relacionados con procesos atribuibles a uno o más pasos del proceso que no cumplen con los requisitos de especificación.

En la figura de la cabecera se muestra un ejemplo de un mapa de oblea: el anillo de defectos puede sugerir una distribución desigual de la temperatura. En Minitab Statistical Software.

Por otro lado, los defectos espacialmente aleatorios también pueden contar una historia. Por ejemplo, las densidades aleatorias de defectos tienden a aumentar y disminuir con la limpieza general de la sala blanca. Estos pueden reducirse mediante un programa de mejora continua y gradual a largo plazo o quizás mediante la actualización y revisión de los equipos. Alternativamente, los defectos espacialmente aleatorios pueden indicar que no hay problema con el proceso, sino más bien con los materiales.

EL MAPA DE OBLEAS: UNA IMPORTANTE HERRAMIENTA DE CALIDAD

El control de calidad en un entorno de fabricación complejo también lo es. Debido a la naturaleza costosa de la fabricación de semiconductores, cualquier información adicional que pueda mejorar el rendimiento puede generar importantes ahorros de costos. Wafer Map es una herramienta adicional en el conjunto de herramientas del ingeniero de calidad para identificar las causas fundamentales de los problemas más rápidamente.