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运算工艺控制 解决方案 服务中国晶圆制造厂

By David Lammers

当前,中国提出新建更精密半导体晶圆制造厂的计划,这也恰逢应用 材料公司等设备和服务提供商正在开发新的数据收集和分析方式。新 推出的运算工艺控制 (CPC) 解决方案将领域专业知识 (SME) 与先进 分析相结合,在提供支持方面,能切实满足这些中国公司的需求,因 为在中国客户开办晶圆厂的地区,相关基础设施大部分都是从零开始 建设。

应用材料公司全球服务事业部 (AGS) 服务产品开发副总裁 Kirk Hasserjian 表 示,目前中国的情况结合了两个因素 : 其一,中国是一个大国,很多城市都在 建造或计划建造晶圆厂 ;其二,中国制 造商越来越难以找到和招聘有足够经验 的工程师来满足其不断增长的要求。

“对这些晶圆厂来 说,这带来了一 个非常好的机会,可以充分利用我们的 技术服务和远程访问功 能。我们可以 带来增值服务产品,帮助公司加快提 升 良 率。”Hasserjian 如 是 说。 他 将 在本月的中国国际半导体工业技术展 (SEMICON China) 上发表主题演讲 [1].

图 1 :晶圆制造厂数据采集量的激增为提高生产良率创造了机会。(资料来源 :VLSI Research 和应用材料公司)

半导体制造发展经历多个技术 拐 点,导致数据量激 增(见图 1)。Hasserjian 表示, 要充分利用这些数 据,中国公司可采用配备应用材料公司 现场服务型服务器 (FSS) 的 CPC 解决 方案并从中受益,该服务器安装在客户 的晶圆厂,并与应用材料公司的机组相 连(见图 2)。应用材料公司的专家可 通过这些服务器,利用第三方服务商管 理的安全连接,远程访问 FSS 连接的 机床,从而大大缩短解决问题的时间, 程连接,那么就可以迅速召集全球各地 的专家参与会诊。” 减少现场故障排查所需的人力物力。他 谈到 :“从服务技术的角度来看,如果 将客户的机床连接到 FSS 上并建立远 程连接,那么就可以迅速召集全球各地 的专家参与会诊。”

图 2. 由应用材料公司工艺和设备专业知识提供支持的现场服务型服务器 (FSS),是运算工艺控制 (CPC) 实施的一个关键部分。 (资料来源:应用材料公司)

“客户对远程连接的数据安全性确 实有担忧,我们将通过备受认可的第三 方远程访问服务商的服务来解决这个问 题。”Hasserjian 谈到。他补充说,使用 第三方服务增加了一层保证 :客户的数 据以及应用材料公司的专有信息均由可 信中间方独立保护。Hasserjian 说 :“其 他设备供应商也采用这种远程访问解决 方案,我们都通过这种方法取得了成功。”

AGS 先进服务工程董事总经理 Mike Armacost 表示,半导体工厂生成的数 据量庞大,包括时间序列(踪迹)数据。 对于存储在晶圆厂的场内数据库和存储 在场外数据中心(可能有更大的算力) 的数据库,所面临的难题略有不同。

AGS 正与多家数据库公司合作,确 定如何存储和分析设备数据,并自动检 测设备行为的任何变化。Armacost 谈 到 :“这是当今各个制造行业的重点关 注领域。有许多创新的算法和数据结构, 只要与合适的 SME 配合,就可实现这 一点。我们特别关注利用设备相关知识 分析时间序列数据,以更好地预测和控 制机床性能。”

深度学习是其中一个密集研究的主 题。在深度学习中,神经网络通过筛 选已标记和未标记的数据来检测各个模 式。Hasserjian 谈到应用材料公司内 部正在开发包括深度学习在内的机器学 习技术,以分析各种数据类型,包括时 间序列数据(跟踪数据)。

应用材料公司顾问、密歇根大学机 械 工 程 系 副 研 究 员 James Moyne 表 示,深度学习是应用材料公司可用于检 测问题并提高良率的众多技术之一。

图 3. 运算工艺控制 (CPC) 利用先进数据分析技术及从机床、工艺和工厂基础设施收集的庞大数据集来加速提高良率。(资料来源 :应用材料公司)

“深度学习只是另一种算法,针对大数 据做了非常有针对性的设计,以便能够 分析庞大的数据集。但是,开发任何 解决方案都需要 SME。CPC 使我们能 够以结构化和可重用的方式将算力与 SME 相结合。”

Hasserjian 认为 :“ 应用材料公司 对设备设计和设备中所用的传感器有着 深入的了解。我们的机床是针对特定的 工艺和应用开发的,因此即便并不确切 知道每家客户具体采用的工艺技术,我 们对各个工序都有总体的了解。数据 分析不仅仅是算法,更是运用我们的 专业知识开展的一项分析,包括我们 在机床设计和工艺理解方面以及关于 传感器在腔室环境中的反应方式等专 业知识。这就是我们所说的运算工艺 控制 (CPC)。”(见图 3)。

随着企业转向采用尖端工艺,“技 术变得越来越复杂,工艺的利润越来 越薄,我们的客户正在寻求帮助来控 制这些机床并解决其中的一些技术问 题。”Hasserjian 谈到。“这推动着技 术服务的发展。我们想证明我们不只 是一家机床制造商,也是一家解决方 案提供商。CPC 是其中的重要组成部 分。”

AGS 产品营销总监李明伟表示, 半导体公司开始意识到必须权衡利 弊 :一方面,先进服务和远程分析能 将设备和良率保持在最优水平,因而 带来了价值 ;另一方面,这又会引起 数据安全方面的担忧。孰轻孰重?李 明伟认为,无论在中国,还是在全球 其他地方,这一问题的答案基本相同。 “我们必须证明,利远大于弊。过去 一年半的时间里,客户逐渐看到我们 由 CPC 解决方案支持的服务所能达到 的成效,与我们的合作意愿大大提高 了。”李说。

李明伟强调,应用材料公司对自 身设备了如指掌,因而在数据分析和 服务交付方面具有得天独厚的能力。 “CPC 的设计理念是,利用应用材料公 司的专有分析软件以及我们的工艺和 设备知识,帮助客户发挥大数据的威 力。”

如需更多信息,请联系Michael_D_Armacost@amat.com.

[1] Hasserjian 计划于 3 月 15 日星期四下 午 在中国上海国际半导体工业技术展 (SEMICON China) 的智能制造论坛上发表 主题演讲,题为“半导体行业智能制造大 数据分析”。