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退后一步看畫布

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

Avi Edelstein and Helen Armer

画家在畫畫時經常會退后一步看畫板,由此重新審視並評估自己的作品。隻有通過更寬闊的視角審視自己的作品,畫家才能確定什麼是行得通的,什麼是行不通的,以及下一步如何應對。[1]

同樣地,晶圓制造廠的管理人員也可以“退后一步”審視整體運行情況,以評估生產流程和設備性能。哪些機床性能欠佳?設備常量設置正確嗎?與已知最佳方法 (BKM) 相比較會有幫助嗎?如何延長運行時間?我廠達到最大可能的產出了嗎?實現最高投資回報率了嗎?

本文介紹了應用材料公司新推出的基准衡量服務FabVantage 360。一家晶圓制造廠利用這一服務,發掘機遇,將產出提升了 25%,並減少了微粒和缺陷。

FabVantage 360 — 更廣闊的視角

為幫助晶圓制造廠的高管回答以上問題,以更佳視角審視自身工廠的運行,應用材料公司 FabVantage 咨詢部開發了一項新的評估服務:FabVantage 360。這項服務提供個體化的基准測量,參照世界一流性能數據和已知最佳方法,為所評估的機組找出改善機會。

常規的 FabVantage 評估一般關注某一具體的領域(例如機床產出),而FabVantage 360 全面評估則提供一個更為廣闊的視角。FabVantage 360 高屋建瓴,找出改善機床和工廠運行的更多機會,並幫助客戶更好地預估這些改善所帶來的影響。

整體分析

FabVantage 360 評估參照已安裝的類似機床並對照專有的已知最佳方法來分析設備性能。這項分析從整體角度審視機床性能,並在聚焦某些性能方面的難題時,找出那些可能相互交錯或隱藏的因素。它也使得客戶通過將找出的機會一一進行量化,對改善計劃進行優先排序。例如,分析可能表明清洗方法欠佳導致產能損失、微粒增多、運行時間下降。

綜合記分卡

為完成評估,FabVantage 360 團隊開發了一張綜合記分卡,通過大約 24 項指標對客戶的晶圓制造廠的運行績效進行基准評估。記分卡涵蓋機床性能的四類指標:配置、維護、單位制程和產出(見表 1)。這四類指標合在一起,全面衡量機床對晶圓制造廠可變性、成品率和產出的影響。這些指標的記分採用百分制,0% 代表同類最差 (WIC),100%代表同類最佳 (BIC)。

表 1. FabVantage360 評估所用的機床性能指標。

一般而言,晶圓制造廠高管需要改善瓶頸設備或對成品率至關重要的設備的性能時,會使用 FabVantage 360 評估服務。FabVantage 360 對每項機床性能指標的差距進行量化,並輔以深厚的專業知識展開分析。

記分卡示例

圖 1. FabVantage 360 評估向客戶收集詳細的機床數據,並據此提供一張綜合記分卡,對照同類最佳值以識別機床性能存在的 差距。本示例包含生成記分卡所用的數據,並含一張概括性蛛網圖,以圖形方式展示性能差距。

圖 1 展示 300 毫米 HDP UltimaX 腔體的 FabVantage 360 記分卡樣本部分。該樣本被一家邏輯器件制程廠用於淺溝渠 填充。所示結果具有代表性,但僅用於示例。這幾類指標包 括 (A) 配置、(B) 維護、(C) 單位制程和 (D) 產出。

12 個 UltimaX 腔體可用 9 項升級。僅 RPS 旁路在全部腔體上安裝,在缺陷率、成本和產能上獲 得全面收益。一些腔體升級了 GT 擋板 (#8) 和冷氣輸送組 (#9)。其他升級裝置未安裝,因此失 去降低缺陷率的機會。類似地,並非所有機床都安裝了最新軟件,因此未能利用最新功能並導 致機床間差異。

在維護程序方面,FabVantage 360 評估服務將客戶的檢查表與建議的檢查表及頻率做對比。記 分顯示有多少項檢查、校准、清洗和更換任務已完成,並提供關鍵部件優質 OEM 備件的供 應信息。性能指標完成基准評估,表明對功能恢復時間和 PM 成功率有何影響。在本示例 中,客戶未遵照建議的次數開展維護活動,結果功能恢復時間長達 75 小時,而同類最佳值為 18 小時。PM 成功率也受到影響,僅為 74%,導致更多的時間浪費和返工,也造成質量風 險。

FabVantage 360 評估服務也對照特定制程的關鍵傳感器列表來測評客戶監控的傳感器,由此評 估故障檢測與分類 (FDC) 方法。評估中也將一般 FDC 方法與已知最佳方法對比,並突出有機 會改善的領域。本圖表明客戶隻監控了 51% 的關鍵傳感器,數據採樣速率和黃金參考數據均有 改善空間。“微粒”表還表明,微粒數量高達 24,而基准數量為 5,顯得過高,表明存在 80% 的改善空間。

如圖 1D 所示,客戶的運行時間為 90.2%,在基准范圍內;雖然 計劃停機時間接近基准值最末端,但因計劃外停機狀況良好, 整體性能得到一定的補償。性能指標從另一視角評估預防性維護 表現問題,包括功能恢復 (GtG) 時間長、預防性維護成功率低。

為評估產出性能,FabVantage 團隊參照基准值評估計劃停機時間、計劃外停機時間和產能。 FabVantage 專家也分析制造批次以強調隱藏的機床佔用情況。這項分析揭示了制程優化和匹 配方面存在的機會,能平衡各機床的利用,從而縮短設備組的循環周期。


Performance Gaps in Sample Evaluation

要點

導致預防性維護表現糟糕的原因可能包括未使用已知最佳 部件以及未遵照規定的預防性維護程序,例如,未按建議頻率更 換部件,未實施規定的校准等。導致微粒數量高的原因還包括預 防性維護程序不到位,未利用能降低缺陷率的升級裝置,以及設 備常量設置不正確。

預防性維護表現糟糕和微粒數量高的另一原因與各機床之間 的匹配問題有關。在這個示例中,各張機床的軟件修訂版本不相 匹配。加上設備常量設置不正確,這或許是造成機床佔用率高、 進而降低了機組產出的原因。

FabVantage 360 評估通過一張 SEMI E10 設備狀態圖就可以呈 現機床正常運行時間和非正常運行時間的演算數據。如圖 2 所 示,雖然機床開工時間佔 80%,低產能導致機床總生產效率僅為 63.6%。這個例子清晰地表明存在一個隱藏的改善機會:通過改 進維護方法和設備設置,可增加 25% 的產出。其他機會包括通過 更佳的故障檢測和分類方法減少顆粒和缺陷並改善制程控制。

圖 2. 一項 FabVantage 360 評估的 SEMI E10 設備狀態圖示例, 顯示這套由四張機床組成的機組生產效率低下。

結論

據說法國畫家亨利·馬蒂斯 (Henri Matisse) 會花很長的時 間看自己的畫,一邊反思已經落筆的部分,一邊構思下一筆。 他會在畫布前遠遠地舉著畫筆,在空中緩緩運筆,先測試不同 的筆觸,然后在畫布上落下一筆。[1]

類似地,FabVantage 360 評估為客戶提供了其晶圓制造 廠的“總貌”,使他們能靜心構思提高收益的下一“筆”。 FabVantage 360 評估提供的寶貴的數據可用於對各項計劃做優先 性排序,並量化投資回報率。它以全球同類最佳設施為參照, 以簡單而又有效的方式來提供客戶的機床性能和工廠運行狀況。

欲知詳情,請聯系 avi_edelstein@amat.com.

[1] Fred Mandell 與 Kathleen Jordon (2010年),《成為改變人生的藝術家:在人生任何階段隨時重塑自我的七種創新技巧》,紐約,NY: Penguin Avery Books。亦可通過以下網址查閱https://books.google.com/books?isbn=110144231X