TWI389050B - 尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法 - Google Patents

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Description

尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法
本發明係有關於一種尋找兩者間之關聯性的方法，尤指一種尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法。
對於製造設備而言，機台的預防維護(prevention maintenance，PM)是一個很重要的工作。一個好的預防維護時程安排(schedule)可以有效增加整個製造設備的產能(productivity)、良率(yield)以及機台的利用率(availability)。相反地，一個失當的預防維護時程安排除了會降低產能、減少良率之外，也有可能造成機台本身的故障機率。
另外，預防維護工作對於生產高成本以及技術精密產品的設備愈顯重要。舉例來說，對於半導體製程設備而言，當一個研磨機台進行晶圓研磨時，如果太早進行預防維護工作，則會浪費研磨墊等基本耗材的資源成本，且由於一次的預防維護工作少則需要兩至三小時，多則需要一天的時間，因此也造成研磨機台使用率的降低，進而降低產能。相反地，如果太晚進行預防維護工作，則會導致研磨時無法達到產品的技術精密要求，而降低整體產品的良率，甚而造成整個研磨機台的故障發生。
不幸地，對於半導體製程設備的預防維護工作的判斷，目前完全依據製程工程師的經驗。也就因為完全依據人為的判斷，也造成無法精確判斷預防維護的時間，且多餘的預防維護工作也造成如上述之產能降低、機台使用率不足的情況發生。
換言之，在半導體製程中，各半導體機台每隔一段時間則必須進行例行性的維護，以適當地調整各半導體機台之效能及各半導體製程之效率，對於半導體製品的量測數據亦有較客觀之標準。在習知技術中，半導體機台的例行性維護係由半導體廠中較有經驗的製程工程師進行，由半導體製程中測量一些數據並進行分析，再根據分析結果來進行半導體機台之例行性維護。然而，分析結果必須經由製程工程師來判斷及評估再進行例行性維護，而無法根據分析結果做即時性之調整。除此之外，半導體製程之分析知識僅限於根據部分測試項目的分析結果，例如半導體機台之效能、半導體製程之數據量測、半導體機台例行性維護之成本等等，這些分析結果並未整合以提供半導體機台之例行性維護較完整的參考數據，並且半導體機台例行性維護的知識往往隨著製程工程師的流失而無法保存，造成半導體製造廠商難以估計的損失。
緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。
本發明所要解決的技術問題，在於提供一種尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，透過本發明的方法將有效得知「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」，以作為未來進行工具機之預防維護的重要參考資料。
為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方 案，提供一種尋找產品良率(yield)與預防維護(prevention maintenance)兩者間之關聯性的方法，其包括下列步驟：首先，(a)收集複數批晶圓經過生產線上之複數台工具機(tool)加工後所產生的相對應複數筆最終產品良率資料(yield data)；接著，(b)根據上述複數筆產品良率資料，計算出每一台工具機在維修前的一預定天數內的平均良率(mean yield)及維修後的一預定天數內的平均良率之間所造成的良率差異(yield gap)，其中上述維修前的預定天數及上述維修後的預定天數係設定為相同天數；然後，(c)選定良率差異大於或等於一預先設定的良率門檻(yield threshold)之工具機。
接下來，(d)選定在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內，所加工的晶圓總批數大於或等於一預先設定的數量門檻(count threshold)之工具機；緊接著，(e)擷取步驟(c)及步驟(d)所找出來的每一台工具機在不同時段針對不同批晶圓加工時所產生之所有最終產品良率資料，並且使用移動平均法(move average method)將每一台工具機在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並降低雜亂資料對後續分析的影響；然後，(f)將上述趨勢被放大的每一個曲線以CUSUM圖(Cumulative sum chart)的樣式呈現出來；接下來，(g)透過每一張CUSUM圖，以找出最終產品良率資料在維修前的預定天數內之連續下降趨勢期數(trend down)及在維修後的預定天數內之連續上升趨勢期數(trend up)的總合大於或等於一預定周期門檻(period threshold)之工具機；最後，(h)針對大於或 等於上述預定周期門檻的工具機，向相關人員發出「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息。
因此，本發明的有益效果在於：透過本發明的回報系統，相關人員將會得到「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息，以使得工具機之預防維護的時機能夠抓的更準確。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
請參閱第一圖所示，本發明係提供一種尋找產品良率(yield)與預防維護(prevention maintenance)兩者間之關聯性的方法，其包括下列步驟：首先，收集複數批晶圓經過生產線上之複數台工具機加工後所產生的相對應複數筆最終產品良率資料；接著，根據上述複數筆產品良率資料，計算出每一台工具機在維修前的一預定天數內的平均良率及維修後的一預定天數內的平均良率之間所造成的良率差異；然後，選定良率差異大於或等於一預先設定的良率門檻之工具機；接下來，選定在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內，所加工的晶圓總批數大於或等於一預先設定的數量門檻之工具機；緊接著，擷取上述兩個步驟中所找出來的每一台工具機在不同時段針對不同批晶圓加工時所產生之所有最終產品良率資料，並且使用 移動平均法將每一台工具機在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大；然後，將上述趨勢被放大的每一個曲線以CUSUM圖(Cumulative sum chart)的樣式呈現出來；接下來，透過每一張CUSUM圖，以找出最終產品良率資料在維修前的預定天數內之連續下降趨勢期數及在維修後的預定天數內之連續上升趨勢期數的總合大於或等於一預定周期門檻之工具機；最後，針對大於或等於上述預定周期門檻的工具機，向相關人員發出「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息。
接下來，本發明尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法之流程將配合第二A圖、第二B圖、第三A圖及第三B圖來進行說明。
首先，收集複數批晶圓經過生產線上之複數台工具機(tool)加工後所產生的相對應複數筆最終產品良率資料(yield data)(步驟S100)。換言之，因為考慮到在生產線上加工動線的問題，所以不同批晶圓在生產線上所經過的每一台工具機(例如一般應用於晶圓加工的加工機台)一般來說都不相同，所以每一批晶圓之最終完成品的良率也會不同，當然也有可能因著工具機上之刀具磨損的關係而引響到最終產品的良率。
接著，根據上述複數筆產品良率資料，計算出每一台工具機在維修前的一預定天數內的平均良率(mean yield)及維修後的一預定天數內的平均良率之間所造成的良率差異(yield gap)(步驟S102)，其中上述維修前的預定天 數及上述維修後的預定天數皆設定為相同天數。以本發明所舉的例子來說，上述維修前的預定天數及上述維修後的預定天數皆設定為三天。因此，上述步驟S102可將每一台工具機在維修前三天內的平均良率(mean yield)及維修後三天內的平均良率之間所造成的良率差異(yield gap)計算出來。換言之，先將每一台工具機在維修前三天內的維修前平均良率算出來，然後再將每一台工具機在維修後三天內的維修後平均良率算出來，最後將「維修前平均良率」及「維修後平均良率」兩者進行相減，以得到「每一台工具機在維修前三天內的平均良率及維修後三天內的平均良率之間所造成的良率差異」。
然後，選定良率差異大於或等於一預先設定的良率門檻(yield threshold)之工具機(步驟S104)。舉例來說，上述步驟S104所使用的判斷公式係為：| Mean_yield(PM pre3)-Mean_yield(PM post3)| yield gap threshold，並且上述的判斷公式所代表的意思是：上述步驟S104所選定的工具機，在維修前三天內的平均良率(Mean_yield(PM pre3))及維修後三天內的平均良率(Mean_yield(PM post3))之間所造成的良率差異必須大於或等於上述預先設定的良率門檻(yield gap threshold)。換言之，透過良率門檻的界定，以過濾掉「在維修前三天內的平均良率及維修後三天內的平均良率之間所造成的良率差異」太小的數據，進而增加本發明後續計算及分析的可信度。
接下來，選定在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內，所加工的晶圓總批數大於或等於一預先設定的數量門檻(count threshold)之工具機(步驟S106)。舉例 來說，上述步驟S106所使用的判斷公式係為：(Lot count pre3)and(Lot count post3) Lot count threshold，並且上述的判斷公式所代表的意思是：上述步驟S106所選定的工具機，在維修前三天內及維修後三天內所加工的晶圓批數((Lot count pre3)and(Lot count post3))必須大於或等於上述預先設定的數量門檻(Lot count threshold)。換言之，透過數量門檻的界定，以過濾掉「在維修前三天內及維修後三天內所加工的晶圓總批數」太少的工具機，進而增加本發明後續計算及分析的可信度。
緊接著，擷取步驟S104及步驟S106所找出來的每一台工具機在不同時段針對不同批晶圓加工時所產生之所有最終產品良率資料，並且使用移動平均法(move average method)將每一台工具機在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並降低雜亂資料對後續分析的影響(步驟S108)。舉例來說，上述步驟S108所使用的公式係為：(YB period(i)+YB period(i+1)+...+YB period(i+threshold-1))，並且上述的公式所代表的意思是：將每一台工具機在維修前三天內及維修後三天內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並且YB period 係為每一批晶圓所得到的最終產品良率，n係為所有晶圓的批數，threshold係為移動平均法所採用的期數。
舉例來說明，若是「擷取步驟S104及步驟S106所找出來的其中一台工具機在不同時段針對不同批晶圓加工時所產生之所有最終產品良率資料」沒有使用移動平均法(move average method)的話，所擷取到的最終產品良率 資料所呈現的圖(如第二A圖所示)將無法清楚而有效地尋找到「在2008/9/25的13點22分39秒執行預防維護(PM)的三天前及三天後」之良率上升或下降的趨勢，進而導致最終產品良率資料所呈現的圖(如第二A圖所示)沒有任何的參考價值。然而，若是使用移動平均法(move average method)的話，由於最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢被放大，所以擷取到的最終產品良率資料所呈現的圖(如第二B圖所示)將可非常清楚且有效地尋找到「在2008/9/25的13點22分39秒執行預防維護(PM)的三天前及三天後」之良率上升或下降的趨勢。換言之，本發明透過移動平均法的使用，而將最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並降低雜亂資料對後續分析的影響，進而使得「良率上升或下降之趨勢」的可讀性增加。
然後，將上述趨勢被放大的每一個曲線以CUSUM圖(Cumulative sum chart)的樣式呈現出來(步驟S110)。舉例來說，若是在步驟S108沒有使用移動平均法(move average method)的話，所得到的CUSUM圖(如第三A圖所示)仍然無法得到「在2008/9/25的13點22分39秒執行預防維護(PM)的三天前(3 day before PM)及三天後(3 day after PM)」之良率上升或下降的有效解讀。然而，若是在步驟S108有使用移動平均法(move average method)的話，所得到的CUSUM圖(如第三B圖所示)將可以得到「在2008/9/25的13點22分39秒執行預防維護(PM)的三天前及三天後」之良率上升或下降的有效解讀。換言之，本發明透過移動平均法及CUSUM圖的配 合，不僅使得最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並且使得最終產品良率之上升或下降的趨勢能夠被有效的解讀出來。
接下來，透過每一張CUSUM圖，以找出最終產品良率資料在維修前的預定天數內之連續下降趨勢期數(trend down)及在維修後的預定天數內之連續上升趨勢期數(trend up)的總合大於或等於一預定周期門檻(period threshold)之工具機(步驟S112)。舉例來說，上述步驟S112所使用的判斷公式係為：(Trend down periods prePM +Trend up periods postPM ) period threshold，並且上述的判斷公式所代表的意思是：上述步驟S112中所找出的工具機，其最終產品良率資料所形成的曲線在維修前三天內連續下降趨勢期數及在維修後三天內連續上升趨勢期數的總合必須大於或等於上述預定周期門檻(period threshold)。換言之，透過周期門檻的界定，以過濾掉「最終產品良率資料所形成的曲線在維修前三天內連續下降趨勢期數及在維修後三天內連續上升趨勢期數的總合」太小的工具機，進而增加本發明後續通知相關人員之資料的可信度。
最後，針對大於或等於上述預定周期門檻的工具機，向相關人員發出「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息(步驟S114)。換言之，透過本發明的回報系統，相關人員將會得到「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息，以使得工具機之預防維護的時機能夠抓的更準確。
綜上所述，本發明先透過移動平均法，以使得每一台工具機在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並且將上述趨勢被放大的每一個曲線以CUSUM圖的樣式呈現出來；最後透過每一張CUSUM圖的分析，相關人員將會得到「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息，以使得工具機之預防維護的時機能夠抓的更準確。因此，透過本發明的方法將有效得知「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」，以作為未來進行工具機之預防維護的重要參考資料。
惟，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
第一圖為本發明尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法之流程圖；第二A圖為本發明尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法未使用移動平均法所得到的良率趨勢圖；第二B圖為本發明尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法有使用移動平均法所得到的良率趨勢圖；第三A圖為本發明尋找產品良率與預防維護兩者間之關 聯性的方法未使用移動平均法所得到的CUSUM圖；以及第三B圖為本發明尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法有使用移動平均法所得到的CUSUM圖。
指定代表圖為流程圖，故無元件符號簡單說明

Claims (11)

  1. 一種尋找產品良率(yield)與預防維護(prevention maintenance)兩者間之關聯性的方法，其包括下列步驟：(a)收集複數批晶圓經過生產線上之複數台工具機(tool)加工後所產生的相對應複數筆最終產品良率資料(yield data)；(b)根據上述複數筆產品良率資料，計算出每一台工具機在維修前的一預定天數內的平均良率(mean yield)及維修後的一預定天數內的平均良率之間所造成的良率差異(yield gap)；(c)選定良率差異大於或等於一預先設定的良率門檻(yield threshold)之工具機；(d)選定在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內，所加工的晶圓總批數大於或等於一預先設定的數量門檻(count threshold)之工具機；(e)擷取步驟(c)及步驟(d)所找出來的每一台工具機在不同時段針對不同批晶圓加工時所產生之所有最終產品良率資料，並且使用移動平均法(move average method)將每一台工具機在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並降低雜亂資料對後續分析的影響；(f)將上述趨勢被放大的每一個曲線以CUSUM圖(Cumulative sum chart)的樣式呈現出來；(g)透過每一張CUSUM圖，以找出最終產品良率資料 在維修前的預定天數內之連續下降趨勢期數(trend down)及在維修後的預定天數內之連續上升趨勢期數(trend up)的總合大於或等於一預定周期門檻(period threshold)之工具機；以及(h)針對大於或等於上述預定周期門檻的工具機，向相關人員發出「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述維修前的預定天數及上述維修後的預定天數係設定為相同天數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述維修前的預定天數及上述維修後的預定天數皆為三天。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述步驟(c)所使用的判斷公式係為：| Mean_yield(PM pre3)-Mean_yield(PM post3)| yield gap threshold，並且上述的判斷公式所代表的意思是：上述步驟(c)所選定的工具機，在維修前的預定天數內的平均良率(Mean_yield(PM pre3))及維修後的預定天數內的平均良率(Mean_yield(PM post3))之間所造成的良率差異必須大於或等於上述預先設定的良率門檻(yield gap threshold)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述維修前的預定天數及上述維修後的預定天數皆為三天。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述步驟(d)所使用的判斷公式係為：(Lot count pre3)and(Lot count post3) Lot count threshold，並且上述的判斷公式所代表的意思是：上述步驟(d)所選定的工具機，在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內所加工的晶圓批數((Lot count pre3)and(Lot count post3))必須大於或等於上述預先設定的數量門檻(Lot count threshold)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述維修前的預定天數及上述維修後的預定天數皆為三天。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述步驟(e)所使用的公式係為：(YB period(i)+YB perod(i+1)+...+YB period(i+threshold-1))，並且上述的公式所代表的意思是：將每一台工具機在維修前的預定天數內及維修後的預定天數內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並且YB period 係為每一批晶圓所得到的最終產品良率，n係為所有晶圓的批數，threshold係為移動平均法所採用的期數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述維修前的預定天數及上述維修後的預定天數皆為三天。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之尋找產品良率與預防維護兩者間之關聯性的方法，其中上述步驟(g)所使用 的判斷公式係為：(Trend down periods prePM +Trend up periods postPM ) period threshold，並且上述的判斷公式所代表的意思是：上述步驟(g)中所找出的工具機，其最終產品良率資料所形成的曲線在維修前的預定天數內連續下降趨勢期數及在維修後的預定天數內連續上升趨勢期數的總合必須大於或等於上述預定周期門檻(period threshold)。
  11. 一種尋找產品良率(yield)與預防維護(prevention maintenance)兩者間之關聯性的方法，其包括下列步驟：(a)收集複數批晶圓經過生產線上之複數台工具機(tool)加工後所產生的相對應複數筆最終產品良率資料(yield data)；(b)根據上述複數筆產品良率資料，計算出每一台工具機在維修前三天內的平均良率(mean yield)及維修後三天內的平均良率之間所造成的良率差異(yield gap)；(c)選定良率差異大於或等於一預先設定的良率門檻(yield threshold)之工具機；(d)選定在維修前三天內及維修後三天內，所加工的晶圓總批數大於或等於一預先設定的數量門檻(count threshold)之工具機；(e)擷取步驟(c)及步驟(d)所找出來的每一台工具機在不同時段針對不同批晶圓加工時所產生之所有最終產品良率資料，並且使用移動平均法(move average method)將每一台工具機在維修前三天內 及維修後三天內之所有最終產品良率資料所形成之曲線的趨勢放大，並降低雜亂資料對後續分析的影響；(f)將上述趨勢被放大的每一個曲線以CUSUM圖(Cumulative sum chart)的樣式呈現出來；(g)透過每一張CUSUM圖，以找出最終產品良率資料在維修前三天內之連續下降趨勢期數(trend down)及在維修後三天內之連續上升趨勢期數(trend up)的總合大於或等於一預定周期門檻(period threshold)之工具機；以及(h)針對大於或等於上述預定周期門檻的工具機，向相關人員發出「此次進行工具機的預防維護對最終產品良率的影響率為何」之判斷結果訊息。
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