CONFIDENTIEL DE L'ENTREPRISE. NE PAS DIVULGUER.
Nikon Precision est précis. Ils ont les données pour le prouver.
Après être passé d'Excel à JMP – et avoir soumis l'organisation d'ingénierie R&D à un programme de formation SAS Education rigoureux – l'entreprise constate qu'elle est mieux à même de dépanner, de gagner du temps et d'être plus prédictive avec ses données.
______________________________________________________________________________
Défi: Avec l'explosion de nouvelles applications sur mesure pour la technologie des plaquettes, les spécifications des clients deviennent de plus en plus difficiles à respecter. L'équipe des applications de Nikon Precision est chargée de travailler avec les parties prenantes internes et externes pour réduire les défauts et résoudre les problèmes de production de plaquettes.
Solution: Après des années d'utilisation d'Excel, Nikon Precision est passé à JMP, un outil qui pouvait à la fois augmenter les capacités de données des ingénieurs et réduire le temps dont ils avaient besoin pour obtenir des résultats. Pour fournir aux ingénieurs une meilleure base de réflexion statistique, l'entreprise a fourni un support de formation via SAS Education.
Résultats: Selon l'ingénieur d'application David Godfrey, "Je peux faire en une heure ce qui nous aurait pris auparavant toute la nuit."
______________________________________________________________________________
L'incroyable puissance de traitement des plus de 100 milliards de semi-conducteurs utilisés chaque jour signifie des milliards de calculs par seconde et une quantité inimaginable de données. Mais à mesure que les technologies des semi-conducteurs continuent de progresser, le rythme de l'innovation augmentera également ; aujourd'hui, le secteur est l'un des domaines qui évoluent le plus rapidement au sein de l'industrie technologique. La fabrication de plaquettes devient exponentiellement complexe à mesure que les nouveaux modèles s'appuient sur les capacités des conceptions précédentes, et les opportunités de marché signifient que les fabricants se battent pour développer de nouveaux produits assez rapidement pour répondre aux exigences du marché. La photolithographie est une partie importante du processus de développement, et aucune entreprise n'a été plus influente que Nikon Precision.
Avec des décennies d'expérience en tant que fabricant de lentilles optiques et d'équipements de précision, Nikon Precision a développé en 1980 le premier outil de photolithographie par étapes et répétitions digne de la production. La photolithographie est un processus de modelage dans lequel un polymère photosensible est sélectivement exposé à la lumière à travers un masque, laissant une image latente dans le polymère qui peut ensuite être sélectivement dissoute pour fournir un accès modelé à un substrat sous-jacent. Au cours des quatre dernières décennies, plus de 60 modèles de systèmes de lithographie à semi-conducteurs Nikon ont imprimé la moitié de tous les circuits intégrés jamais fabriqués.
Précis au nanomètre
« En quelques mots, il existe un système très compliqué qui vous permet d'imprimer quelque chose sur la plaquette semi-conductrice avec une précision de quelques nanomètres », explique Mikhail Ladanov, ingénieur d'application chez Nikon Precision. Les systèmes d'outillage avancés de la société impliquent un réseau complexe de capteurs qui collectent des données en temps réel au fur et à mesure que les plaquettes progressent dans le processus d'impression. Ces données permettent au groupe d'analyse de Nikon de détecter les défauts et de surveiller la qualité des produits et les performances des outils. Si une sonnette d'alarme est déclenchée, l'équipe d'applications - dont Ladanov et son collègue David Godfrey font partie - est appelée pour résoudre les problèmes.
« En travaillant dans la R&D, nous ne savons pas toujours ce que nous recherchons – c'est le plus grand défi », explique Godfrey. "Il y a tellement de fois où nous savons qu'il y a un problème mais nous ne savons pas ce qui le cause." Dans la fabrication de précision, les performances des outils peuvent avoir un impact considérable sur les résultats d'une entreprise. Lorsque les outils sont en panne ou sous-performants, le rendement peut chuter brutalement. Réagir aux événements dans le paysage de l'outillage prend du temps ; c'est pourquoi des entreprises comme Nikon Precision investissent massivement dans des approches proactives pour gérer et analyser les données générées dans leurs usines.
La visualisation des données aide à réduire l'écart entre les données et la compréhension en permettant à l'équipe de repérer plus facilement les problèmes parmi une multitude de chiffres dans les colonnes et les lignes. « Nous regardons les données visuellement car il est beaucoup plus facile de nettoyer, de préparer, de tracer correctement et d'exécuter des tests. Nous pouvons plus facilement trouver des anomalies de cette façon », explique Ladanov.
Pendant de nombreuses années, les ingénieurs de Nikon Precision se sont appuyés sur Excel pour extraire et explorer les données. Mais avec la technologie des capteurs – et les attentes de qualité – devenant de plus en plus avancées, les ensembles de données augmentaient en taille. Aujourd'hui, note Godfrey, une seule table de données peut s'exécuter dans des millions de lignes. C'est pourquoi il était temps qu'ils adoptent un nouvel outil avec des capacités plus avancées. Godfrey a soulevé la question avec la direction de l'entreprise et s'est immédiatement mis à la recherche d'un nouvel outil. Il n'a pas fallu longtemps pour qu'il opte pour JMP, un logiciel standard de l'industrie que Godfrey avait rencontré pour la première fois dans un rôle précédent chez Motorola.
« Excel fonctionne, mais il est très difficile à gérer avec des ensembles de données volumineux », explique Godfrey. « JMP, en revanche, est formidable pour l'exploration de données ; ce n'est pas quelque chose que je pense pouvoir faire dans Excel sans perdre la tête.
Augmentation des capacités… et gain de temps
Bien que la principale motivation du passage d'Excel à JMP ait été le besoin d'étendre les capacités d'analyse des ingénieurs, Godfrey explique que l'équipe a rapidement découvert que l'outil permettait également de gagner du temps : « La capacité d'analyse est incroyable. Mais la différence de vitesse est aussi incroyable.
Pour illustrer, Ladanov propose un exemple. « J'étais en réunion avec mon homologue au Japon. Il a fait une demande et l'on s'attendait à ce que cette demande soit complétée d'ici demain. Mais j'ai pu répondre à la demande avant même qu'il n'ait fini de parler », se souvient-il. « C'est la différence entre [notre norme précédente] la vitesse à laquelle JMP peut aller. »
Dans un autre cas, l'équipe était confrontée à un problème très urgent. Mais l'analyse prenait des heures car le processus du client impliquait plus de trente étapes dans Excel. « Ils passaient deux heures par test juste à taper les résultats ! se souvient Ladanov. Une fois qu'il a mis la main sur les données, cependant, il a pu tracer les informations comme ils le voulaient en un rien de temps. " Il m'a fallu plus de temps pour copier les fichiers que pour faire l'analyse ! La première fois que nous avons fait cela, le client n'en revenait pas. Cela leur prenait des heures pour produire les mêmes résultats.
Godfrey ajoute : « Je reçois maintenant régulièrement des demandes de Nikon Corporation me demandant de faire l'analyse des données car je peux obtenir des résultats plus rapidement. Je peux faire en une heure ce qui leur aurait pris toute la nuit.
Les cartes de plaquettes dynamiques dans JMP aident les ingénieurs à repérer les modèles de qualité et la variance
Avec chaque plaquette imprimée dans les installations de Nikon, une grille de capteurs collecte des données sur toute la surface de la plaquette, générant ce que l'équipe appelle un fichier de résultat d'exposition au format X et O. Lorsque les données d'un lot de plaquettes sont chargées dans JMP, Godfrey, Ladanov et leurs collègues peuvent voir une carte dynamique, codée par couleur pour des mesures de qualité. « Nous pouvons examiner toutes les plaquettes en même temps ici – nous pouvons donc essayer de repérer des motifs sur les 24 plaquettes », explique Godfrey. « Les couleurs sur la carte sont ce qu'on appelle le résiduel GC. Nous avons deux systèmes d'alignement dans notre scanner [un interféromètre et un encodeur] qui nous indiquent le placement du plan et la position de la scène.
L'équipe utilise ces cartes pour repérer les variations de lots. Même avec des outils fonctionnant à un degré élevé de précision, la qualité peut être réduite au fil du temps en raison de la variation de facteurs environnementaux incontrôlables tels que les fluctuations de température, d'humidité et de pression atmosphérique. L'excès d'eau peut être piégé dans l'encodeur du système, provoquant une variation du delta entre les deux systèmes de mesure. En repérant les variations dans les plaquettes imprimées, les ingénieurs peuvent recalibrer ou ajuster les systèmes de numérisation en conséquence.
« Nous cherchons à voir si c'est reproductible à chaque fois. La coloration change-t-elle tout au long du lot ? » dit Godfrey. « Avec ce visuel dans JMP, je suis capable de voir des changements brusques tout au long du processus…. Et puis nous allons regarder la plaquette et voir les défauts changer d'un lot à l'autre et repérer quel est le problème.
Au fur et à mesure que l'équipe étend ses capacités statistiques, explique Godfrey, ce travail deviendra moins réactif et plus prédictif. « Nous voulons être en mesure de prédire les erreurs sur la base des mesures d'une machine. Et si nous pouvons prédire ce qu'il y a sur la plaquette, nous pouvons corriger ce qui est sur la plaquette. Et notre contrôle peut devenir beaucoup plus précis.
SAS Education aide les ingénieurs à optimiser leur investissement dans JMP
La plupart des ingénieurs de Nikon Precision étant moins versés dans l'analyse statistique que dans leur domaine technique, Godfrey et Ladanov savaient qu'une formation supplémentaire était nécessaire pour aider à élargir les connaissances statistiques collectives de l'entreprise s'ils devaient s'orienter vers des approches prédictives. « Nous essayions de renforcer nos capacités dans le domaine des statistiques », explique Godfrey, notant que même si la formation interne en cours d'emploi peut avoir préparé de manière adéquate les ingénieurs à utiliser JMP pour la visualisation, la plupart étaient encore loin d'exploiter le tout le potentiel du logiciel. La direction de l'entreprise avait, après tout, investi dans JMP ; il était maintenant temps de fournir à leurs ingénieurs la formation dont ils avaient besoin pour tirer le meilleur parti de cet investissement.
Godfrey et Ladanov sont allés directement à la source, contactant SAS Education pour un menu complet d'options de formation sur mesure. Le programme de formation JMP de SAS Education utilise une combinaison de notes de cours complètes, de conférences, de démonstrations de logiciels, de sessions de questions-réponses et d'ateliers pratiques dans une variété de formats de formation, qui peuvent tous être adaptés à des demandes uniques. En faisant venir des experts JMP sur place pour la formation, Nikon Precision a pu offrir aux ingénieurs la possibilité de se former dans un environnement familier et confidentiel où ils pouvaient s'exercer avec leurs propres données sans se soucier de la sécurité IP. SAS Education leur a fourni un programme sur mesure, ainsi que des formateurs ayant une grande expérience de l'utilisation de JMP dans l'industrie, pour y parvenir.
« En fait, nous avons envoyé à SAS Education une liste des éléments que nous aimerions mieux comprendre dans JMP et ils ont construit un cours personnalisé autour de cette demande », explique Godfrey. «Ils ont pris notre liste et ont dit:« Nous avons déjà une classe très proche de celle-ci, mais nous pouvons ajouter du contenu ici et retirer ce que vous ne voulez pas là-bas. Et ils ont pu s'adapter à notre calendrier, ce qui était très agréable.
Nikon Precision a ouvert ces cours à tous les employés à tous les niveaux. "Ce sont de nouvelles recrues pour moi, ou même le gars qui m'a déjà mentoré qui est toujours là", plaisante Godfrey. « Maintenant que je me suis amélioré chez JMP, je n'utilise presque plus Excel. »
« JMP a apporté tellement de choses que nous ne pouvions pas faire auparavant », ajoute Ladanov. « Les tracés dans JMP sont bien meilleurs et vous avez plus de contrôle sur la façon dont vous présentez les données. » Il s'agit d'optimiser le travail et d'utiliser chaque morceau de données disponible pour améliorer les produits Nikon Precision. « En demandant et en apprenant constamment ce qui est nouveau, et en sachant ce qui existe, nous pouvons l'utiliser sur nos données », poursuit-il. JMP les aide à réaliser cette aspiration, et s'ils devaient un jour s'en passer, eh bien, Godfrey rit, « ce serait une misère !
