e-diagnostic in der Halbleiter-

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Mathilde Inken Linden
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1 e-diagnostic in der Halbleiter- Industrie e-gits GmbH Curiestr. 2 D Stuttgart Tel: Fax: info@e-gits.com e-gits.com

2 e-gits GmbH (Stuttgart, Germany) e-gits Org Chart e-gits (Global) e-gits Inc e-gits Inc (Chennai, Indien) (Philadelphia, USA)

3 Vorstellung Der Hintergrund von e-diagnostic Welche Erwartungen und Visionen verbindet die Halbleiter- Industrie mit e-diagnostic? Wie sieht die Praxis in den heutigen Fab s aus? Systemarchitekturen von heutigen e-diagnostic-systemen Infrastruktur Schnittstellen Beispiele aus der e-diagnostic

Wie sieht die Praxis in den heutigen Fab s aus?

4 Der Hintergrund von e-diagnostic e-diagnostic hat als Ziel die gläserne Maschine zu schaffen, sowohl für den Kunden wie auch für den Lieferanten.

5 e-diagnostic Verwandte Begriffe APC Advanced Process Control, Prozeßüberwachung e-manufacturing Der Sammelbegriff für CIM, e-diagnostic und APC

6 Wie sieht die Praxis in den heutigen Fab s aus? e-diagnostic ist im Moment Thema Nr. 1 in den neuen Semi-Standards. Des Weiteren forcieren die großen Halbleiter-Hersteller eigene Systeme, die sich den schon vorhandenen Daten annehmen.

7 Welche Erwartungen hat die Halbleiter- Industrie an e-diagnostic? Wertschöpfungskette Produktionssteigerung Qualität Preventive Maintenance Process-Controlling Error Tracking Schnellere, effizientere Inbetriebnahmen

8 Challenge By Chart

9 Industry Goal Die größten Halbleiter-Hersteller wie AMD, IBM, Intel und Texas Instruments beherrschen die SEMATECH Arbeitsgruppen, die die Overall Equipment Efficiency (OEE) verbessern wollen. Improving OEE: The Key to Future cost Reduction Annual % Reduction in Cost/Function Factor Shrinking feature size OEE (Overall Equipment Efficiency) Larger wafer size Yield improvements % 3% 8% 5% % 7-10% 4% 2% Future 12-14% 9-15% <2% <1% International SEMATECH, 7/2001

Improving OEE: The Key to Future cost Reduction Annual % Reduction in Cost/Function Factor Shrinking feature size OEE

10 Performance in der Halbleiterindustrie 9-15% Produktionssteigerung pro Jahr wird erwartet 40-50% ist die geschätzte Durchschnittsproduktivität

11 Wer steuert e-diagnostic in der Halbleiter-Industrie? SEMI - ist eine Organisation, die ins Leben gerufen wurde von den Global Playern in der Halbleiter-Industrie, sowohl Fab-Owner wie auch die Equipment-Lieferanten sind in diesen Gremien SEMI erstellt Spezifikationen für die Halbleiter-Industrie ( Typische SEMI-Spec s sind E54 (Sensor..) u.s.w.

Halbleiter-Industrie, sowohl Fab-Owner wie auch die Equipment-Lieferanten sind in diesen

12 SEMI E54 Sensor/Actuator Device Interoperability Durch die SEMI E54 soll es dem Host-Rechner möglich sein direkt Daten von der Anlage zu erhalten. Für folgende Feldbusse sind entsprechende Standards verfügbar: * CAN * Profibus * Modbus * Ethernet * Seriplex * SDS * LonWorks

13 4 Level s für e-diagnostic SEMATECH definiert 4 Levels für den Bereich e- Diagnostic: Level 0 Access and Remote Collaboration: Remote connectivity to the tool and remote collaboration capabilities, field service access. Level 1 Collection and Control: Remote tool operation, remote performance monitoring, data collection and storage. Level 2 Analysis: Automated reporting and advanced analysis with SPC capability. Level 3 Prediction: Predictive maintenance, selfdiagnostics and automated notification.

Level 1 Collection and Control: Remote tool operation, remote performance monitoring, data collection and storage.

14 Ausblick auf die Roadmap Standards bezogen auf e-manufacturing sind in Bearbeitung und werden in den nächsten Monaten freigegeben. November 2002 Interim DDA (Diagnostic Data Acquisition) solution plus Unterstützung von XML/SOAP & CEM (Common Equipment Model) Frühling 2003 Data Interface Festlegung

November 2002 Interim DDA (Diagnostic Data Acquisition) solution plus

15 Ausblick auf die Roadmap

16 Schematische Darstellung einer e-diagnostic Implementation Supplier Remote monitoring Remote diagnostic Remote de-bugging/fix Spare part administration Preventive maintenance Firewall Equipment Intranet Customer Remote monitoring Remote diagnostic Remote process control Remote Run-to-Run Alarming

administration Preventive maintenance Firewall Equipment Intranet Customer

17 Illustrated system architecture EQ HOST AGENT : Passing through normal secs msg from host to eq or vice versa. Gathering raw data defined by configuration from eq. It support SECS-I and HSMS connection. CON: core part. Coordinating other tasks. EQUIPMENT System Architektur SECS/HSMS SECS/HSMS WEB_Interface: responding user request and providing information DATABASE: storing eq data amount of three months AGENT COM WEB CON HTTP COM ODBC Web Browser DATABASE ODBC

18 Embedded Model Embedded versus Centralized Central Type (most others)

19 Architecture enabling Easy Deployment Embedded Model Compact Module inside equipment No N/W Traffic Jam No Interference Central Type The old style (legacy) method An Embedded Web solution inside equipment, gets rid of complex, inefficient and expensive old methods.

Type The old style (legacy) method An Embedded Web solution inside

20 Netzwerk-Performance Berechnung Worst-Case Scenario Übertragung umfasst 6 Bytes. Das ergibt eine burst rate: 5,000 variables * 48 bits * 400 tools = 96,000,000 (96M) bits per sec Connectivity Case Scenario 40 Tools. Jedes Tool schickt 5x in der Sek. 100 Variablen, das ergibt eine Datenrate von: 40 * 100 variables * 5 tps * 48 bits for each transfer = 960,000 bits per second Typical Case Scenario Typisches Scenario geht davon aus das 10 Anlagen ca Variablen pro Sek. übermitteln. Die anderen 390 Anlagen übertragen Monitoring-Daten von ca. 50 Variablen pro Sek.. Das ergibt eine Datentransfer-Rate von: (5,000 variables * 48 bits * 10 tools) + (50 variables * 48 bits * 390 tools) = 3,336,000 (3.3M) bits per second Das worst-case Scenario umfasst 400 Tools in einer Fab, jedes Tool besitzt 5,000 Variablen und jede Es wird davon ausgegangen das nur 10% der Tools gleichzeitig kommunizieren. Das würde bedeuten

3 Typical Case Scenario Typisches Scenario geht davon aus das 10 Anlagen ca. 5000 Variablen pro Sek. übermitteln. Die anderen 390 Anlagen übertragen Monitoring-Daten von ca. 50 Variablen pro Sek.

21 Typische e-diagnostic Daten Beispiele von e-diagnostic Daten: Sensorik / Aktorik Signale und Daten Ereignis-Meldungen Alarme Trending Informationen Kontext Daten : Datum, Zeit Rezept Lot-ID, Wafer-ID, Prozess-ID und Tool-ID

22 Kontext Daten Informationen zu den Run-To-Run Daten: Sensorik / Aktorik Daten Alarm Meldungen (klassifiziert nach Prozeß-Relevanz) Trending Informationen (z.b. Daten wie Temp. etc.) Selektierbar durch Nennung der Prozess-ID, Lot-ID, Wafer-ID oder Datum/Zeit

23 Category Data Storing Information Statistical Report Report Lot history Lot chart Slot chart Alarm chart Spec out chart Operating ratio Daily report Event notification Data export Funktionalitäten Item Lot tracking information Slot tracking information Processing data Equipment Alarm Spec out information Alarm history Spec out history Lot tracking information Slot tracking information Processing data Equipment alarm reported by S5F1 Spec out information Lot processing history with slot tracking history, alarm and spec out information Alarm history and its description Spec out history Description Lot distribution chart sorted by PPID, Chamber, etc. Slot distribution chart sorted by PPID, Chamber, etc. Alarm distribution chart sorted by alarm ID Spec out distribution chart sorted by spec out type, PPID, etc. Equipment and chamber operating ratio per each day Provide Statistical status of equipment operation of each day When the equipment alarm or spec out is occurred, MATE notifies it to related engineers using , pager, cellular phone, PDA, etc. Export or copy/paste the processing raw data or chart to the other application such as MS-Excel, MS-Word, etc

24 Data Ports Die Daten werden in erster Line über die SECS-Schnittstelle zugänglich gemacht In den frühen Tagen als reine serielle Schnittstelle ausgeführt heute aber in der Regel HSMS (Ethernet). Eine moderne Systemarchitektur der Maschinensteuerung erlaubt natürlich auch andere Zugriffsmethoden: XML OPC u.s.w.

25 Ethernet, TCP/IP PC, Visu, Recipes, (OPC) Tool- Controller Soft PLC Industrial PC PC Beispiel eines Automatisierungskonzeptes Modul- Achse Modul- Achse Modul- Axis Handling- Achse Handling- Achse Handling- Axis CAN (CANopen) BC510 BC510 BC510 BC510 Modul- Module- Temp.- Achse Module- Temp.- Controller, Controller Modul- Controller, Controller I/O, Achse Modul- Axis I/O, Modul 1 Modul n

26 Datenauswertung

27 Datenauswertung

28 Process Lot History Process Lot History

29 Process Wafer History

30 Beispiele von Prozess-Analysen Real Time Monitoring Detecting Problems

31 PHO 7% PIR 11% DMG 3% Alarmauswertung via e-diagnostice Percentage Evaluation - NAS QDR 1 7% LRM 37% QDR 2 1% IO-Station 34% Anzahl Fehler Incidence of Failure - NAS IO -S tatio n LRM Data Dispatcher Dispatcher DMG Module PIR PHO QDR 1

32 Alarmauswertung Top Fehlerhäufigkeit QDR1: Filling Timeout Processtank in Step 2 PIR: Draining timeout CDT 2 in step 1 LRM: GEM SHI is not available PIR: Ozone conc. gaseous over max PIR: Ozone conc. gaseous under min LRM: SHI Event Error LRM: PrJob Abort Command Received PIR: Rec. (heater): temperature out of range, TIC002 QDR1: Sensormismatch between LS005(0) and LS002(1) IO: emergency stop tool buffer (5010)

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