項目背景

國內(nèi)某頭部半導體制造企業(yè)，在其核心生產(chǎn)工藝——真空鍍膜（PECVD）制程中，需在真空腔體內(nèi)通入等離子化學氣體，于高溫低壓條件下使等離子體附著于玻璃基板表面，形成半導體膜層。為保證腔體清潔度和鍍膜質(zhì)量，真空腔體在制程后需定期使用特殊藥液進行內(nèi)壁清潔。

項目挑戰(zhàn)

由于清潔過程發(fā)生在密閉真空環(huán)境中，傳統(tǒng)方式無法對其進程進行有效監(jiān)控與精準判斷。該企業(yè)在CVD腔體清潔環(huán)節(jié)面臨以下挑戰(zhàn)：

清潔效果與成本難以平衡：清潔時間不足會導致腔體殘留膜層積累，可能脫落形成particle造成腔體污染，造成產(chǎn)品缺陷甚至批量報廢；清潔時間過長則會造成藥液和時間嚴重浪費。

人工經(jīng)驗依賴度高：清潔終點完全依賴人員目視觀察或經(jīng)驗評估，存在主觀性強、無法實時量化、變異不易管控等問題，管理難度大且效率低下。

設備維護成本高昂：過度清潔也會加速CVD設備內(nèi)部關鍵部件的腐蝕與老化，增加備件更換頻率和維護成本。

質(zhì)量風險難以管控：人工監(jiān)控的滯后性和不準確性，潛藏因清潔不徹底而導致顆粒污染的風險，影響產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性。

實施方案

針對上述痛點，格創(chuàng)東智為該企業(yè)部署了一套CVD成膜設備腔體清潔監(jiān)控檢測系統(tǒng)，融合“光譜數(shù)據(jù)采集+AI建模分析+自動化控制+安全預警”技術，實時監(jiān)控清潔過程、精準判斷清潔終點、動態(tài)調(diào)節(jié)藥液流量，在保障產(chǎn)品良率的同時，顯著降低藥液用量和清潔時間。

光譜數(shù)據(jù)采集：通過高精度光譜采集裝置，實時監(jiān)測清潔過程中腔體內(nèi)的等離子體發(fā)射光譜；

AI建模分析：基于采集到的光譜數(shù)據(jù)建立清潔狀態(tài)識別模型，通過機器學習算法動態(tài)識別清潔進程與終點；

自動化控制：與CVD主設備的生產(chǎn)控制系統(tǒng)（MES）及氣體供應系統(tǒng)進行深度集成，通過RCM+RPA技術實現(xiàn)自動化聯(lián)動，可在判定清潔終點后數(shù)秒內(nèi)自動停止清潔程序；

安全預警機制：集成泄漏監(jiān)測功能，實時監(jiān)控腔體真空度，對異常泄漏進行預警，保障生產(chǎn)安全。

項目成果

該系統(tǒng)的成功應用為企業(yè)帶來了顯著的綜合效益：

經(jīng)濟效益顯著優(yōu)化

耗材成本大幅降低：通過精準判定清潔終點，避免過度消耗，年節(jié)約藥液成本高達千萬元；

人力成本有效精簡：實現(xiàn)清潔過程自動化點檢，節(jié)省多名專職人員，年節(jié)約人力成本約40萬元；

設備維護費用下降：清潔時間減少降低了設備腐蝕速率，關鍵部件使用壽命得以延長，年節(jié)省維護費用約百萬元。

質(zhì)量與效率雙重提升

產(chǎn)品良率穩(wěn)步提高：避免因清潔不足或過度清潔導致的產(chǎn)品缺陷，顯著提升品質(zhì)一致性；

產(chǎn)能利用率提升：每個清潔Cycle節(jié)省的時間轉(zhuǎn)化為更快的設備節(jié)拍，設備產(chǎn)能利用率提高5%；

過程穩(wěn)定性增強：數(shù)字化監(jiān)控消除了人為因素干擾，使清潔工藝過程處于高度穩(wěn)定、可控狀態(tài)。

管理與社會效益凸顯

智能制造升級加速：實現(xiàn)關鍵制程環(huán)節(jié)的數(shù)字化與自動化控制，推動工廠整體智能制造水平提升；

職業(yè)健康保障強化：減少人員目視作業(yè)頻次，降低職業(yè)傷害風險，改善工作環(huán)境；

綠色制造落地見效：藥液用量減少有助于降低毒害氣體排放，符合低碳環(huán)保的綠色制造發(fā)展方向。

綠色制造

該企業(yè)生產(chǎn)負責人表示：“格創(chuàng)東智CVD成膜設備腔體清潔監(jiān)控檢測系統(tǒng)，讓CVD清潔首次有了量化指標，既砍掉了上億元成本，又把工程師從枯燥的肉眼點檢中解放出來，是公司智能制造道路上的又一大助力。”