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退后一步看画布

New FabVantage 360™ Assessment Help Identify Gaps in Tools and Fabs

Avi Edelstein and Helen Armer

画家在画画时经常会退后一步看画板,由此重新审视并评估 自己的作品。只有通过更宽阔的视角审视自己的作品,画家才能确 定什么是行得通的,什么是行不通的,以及下一步如何应对。[[1]

同样地,晶圆制造厂的管理人员也可以“退后一步”审视整 体运行情况,以评估生产流程和设备性能。哪些机床性能欠佳? 设备常量设置正确吗?与已知最佳方法 (BKM) 相比较会有帮助 吗?如何延长运行时间?我厂达到最大可能的产出了吗?实现最 高投资回报率了吗?

本文介绍了应用材料公司新推出的基准衡量服务 FabVantage 360。一家晶圆制造厂利用这一服务,发掘机遇,将产出提升了 25%,并减少了微粒和缺陷。

FabVantage 360 — 更广阔的视角

为帮助晶圆制造厂的高管回答以上问题,以更佳视角审视 自身工厂的运行,应用材料公司 FabVantage 咨询部开发了一项 新的评估服务:FabVantage 360。这项服务提供个体化的基准测 量,参照世界一流性能数据和已知最佳方法,为所评估的机组找 出改善机会。

常规的 FabVantage 评估一般关注某一具体的领域(例如机 床产出),而FabVantage 360 全面评估则提供一个更为广阔的视 角。FabVantage 360 高屋建瓴,找出改善机床和工厂运行的更多 机会,并帮助客户更好地预估这些改善所带来的影响。

整体分析

FabVantage 360 评估参照已安装的类似机床并对照专有的 已知最佳方法来分析设备性能。这项分析从整体角度审视机床 性能,并在聚焦某些性能方面的难题时,找出那些可能相互交错 或隐藏的因素。它也使得客户通过将找出的机会一一进行量化, 对改善计划进行优先排序。例如,分析可能表明清洗方法欠佳导 致产能损失、微粒增多、运行时间下降。

综合记分卡

为完成评估,FabVantage 360 团队开发了一张综合记分卡, 通过大约 24 项指标对客户的晶圆制造厂的运行绩效进行基准评 估。记分卡涵盖机床性能的四类指标:配置、维护、单位制程 和产出(见表 1)。这四类指标合在一起,全面衡量机床对晶圆 制造厂可变性、成品率和产出的影响。这些指标的记分采用百 分制,0% 代表同类最差 (WIC),100% 代表同类最佳 (BIC)。

表 1. FabVantage 360 评估所用的机床性能指标。

一般而言,晶圆制造厂高管需要改善瓶颈设备或对成品 率至关重要的设备的性能时,会使用 FabVantage 360 评估服 务。FabVantage 360 对每项机床性能指标的差距进行量化,并 辅以深厚的专业知识展开分析。

记分卡示例

图 1. FabVantage 360 评估向客户收集详细的机床数据,并据此提供一张综合记分卡,对照同类最佳值以识别机床性能存在的 差距。本示例包含生成记分卡所用的数据,并含一张概括性蛛网图,以图形方式展示性能差距。

图 1 展示 300 毫米 HDP UltimaX 腔体的 FabVantage 360 记 分卡样本部分。该样本被一家逻辑器件制程厂用于浅沟渠填充。 所示结果具有代表性,但仅用于示例。这几类指标包括 (A) 配 置、(B) 维护、(C) 单位制程和 (D) 产出。

12 个 UltimaX 腔体可用 9 项升级。仅 RPS 旁路在全部腔体上安装,在缺陷率、成本和产能上获 得全面收益。一些腔体升级了 GT 挡板 (#8) 和冷气输送组 (#9)。其他升级装置未安装,因此失 去降低缺陷率的机会。类似地,并非所有机床都安装了最新软件,因此未能利用最新功能并导 致机床间差异。

在维护程序方面,FabVantage 360 评估服务将客户的检查表与建议的检查表及频率做对比。 记分显示有多少项检查、校准、清洗和更换任务已完成,并提供关键部件优质 OEM 备件的 供应信息。性能指标完成基准评估,表明对功能恢复时间和 PM 成功率有何影响。在本示例 中,客户未遵照建议的次数开展维护活动,结果功能恢复时间长达 75 小时,而同类最佳 值为 18 小时。PM 成功率也受到影响,仅为 74%,导致更多的时间浪费和返工,也造成质 量风险。

FabVantage 360 评估服务也对照特定制程的关键传感器列表来测评客户监控的传感器,由此评 估故障检测与分类 (FDC) 方法。评估中也将一般 FDC 方法与已知最佳方法对比,并突出有机会 改善的领域。本图表明客户只监控了 51% 的关键传感器,数据采样速率和黄金参考数据均有改 善空间。“微粒”表还表明,微粒数量高达 24,而基准数量为 5,显得过高,表明存在 80% 的 改善空间。

图 1. FabVantage 360 评估向客户收集详细的机床数据,并据此提供一张综合记分卡,对照同类最佳值以识别机床性能存在的 差距。本示例包含生成记分卡所用的数据,并含一张概括性蛛网图,以图形方式展示性能差距。

为评估产出性能,FabVantage 团队参照基准值评估计划停机时间、计划外停机时间和产能。 FabVantage 专家也分析制造批次以强调隐藏的机床占用情况。这项分析揭示了制程优化和匹 配方面存在的机会,能平衡各机床的利用,从而缩短设备组的循环周期。


Performance Gaps in Sample Evaluation

要点

导致预防性维护表现糟糕的原因可能包括未使用已知最佳 部件以及未遵照规定的预防性维护程序,例如,未按建议频率更 换部件,未实施规定的校准等。导致微粒数量高的原因还包括预 防性维护程序不到位,未利用能降低缺陷率的升级装置,以及设 备常量设置不正确。

预防性维护表现糟糕和微粒数量高的另一原因与各机床之间 的匹配问题有关。在这个示例中,各张机床的软件修订版本不相 匹配。加上设备常量设置不正确,这或许是造成机床占用率高、 进而降低了机组产出的原因。

FabVantage 360 评估通过一张 SEMI E10 设备状态图就可以 呈现机床正常运行时间和非正常运行时间的演算数据。如图 2 所 示,虽然机床开工时间占 80%,低产能导致机床总生产效率仅为 63.6%。这个例子清晰地表明存在一个隐藏的改善机会:通过改 进维护方法和设备设置,可增加 25% 的产出。其他机会包括通 过更佳的故障检测和分类方法减少颗粒和缺陷并改善制程控制。

图 2. 一项 FabVantage 360 评估的 SEMI E10 设备状态图示例, 显示这套由四张机床组成的机组生产效率低下。

结论

据说法国画家亨利·马蒂斯 (Henri Matisse) 会花很长的时 间看自己的画,一边反思已经落笔的部分,一边构思下一笔。 他会在画布前远远地举着画笔,在空中缓缓运笔,先测试不同的 笔触,然后在画布上落下一笔[1]

类似地,FabVantage 360 评估为客户提供了其晶圆制造 厂的“总貌”,使他们能静心构思提高收益的下一“笔”。 FabVantage 360 评估提供的宝贵的数据可用于对各项计划做优 先性排序,并量化投资回报率。它以全球同类最佳设施为参照, 以简单而又有效的方式来提供客户的机床性能和工厂运行状况。

欲知详情,请联系 avi_edelstein@amat.com.

[1] Fred Mandell 与 Kathleen Jordon (2010年),《成为改变人生的艺术家:在人生任何阶段随 时重塑自我的七种创新技巧》,纽约,NY: Penguin Avery Books。亦可通过以下网址查阅 https://books.google.com/books?isbn=110144231X