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Nikon Precision es precisa. Tienen los datos para probarlo.
Después de cambiar de Excel a JMP, y de someter a la organización de ingeniería de I + D a un riguroso programa de capacitación de SAS Education, la empresa está descubriendo que están en mejores condiciones para solucionar problemas, ahorrar tiempo y ser más predictivos con sus datos.
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Desafío: Con la explosión de nuevas aplicaciones personalizadas para la tecnología de obleas, las especificaciones del cliente son cada vez más difíciles de cumplir. El equipo de aplicaciones de Nikon Precision tiene la tarea de trabajar con las partes interesadas internas y externas para reducir los defectos y resolver los problemas de producción de obleas.
Solución: Después de años de usar Excel, Nikon Precision se cambió a JMP, una herramienta que podría mejorar las capacidades de datos de los ingenieros y reducir el tiempo que necesitaban para obtener resultados. Para proporcionar a los ingenieros una mejor base en el pensamiento estadístico, la empresa adquirió soporte de capacitación a través de SAS Education.
Resultados: Dice el ingeniero de aplicaciones David Godfrey, "Puedo hacer en una hora lo que antes nos hubiera llevado toda la noche".
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La increíble potencia de procesamiento de los más de 100 mil millones de semiconductores en uso en un día determinado significa miles de millones de cálculos por segundo y una inimaginable cantidad de datos. Pero a medida que las tecnologías de semiconductores continúen avanzando, también lo hará el ritmo de la innovación; Hoy en día, el sector es una de las áreas de más rápida evolución dentro de la industria tecnológica. La fabricación de obleas se está volviendo exponencialmente compleja a medida que los nuevos modelos se basan en las capacidades de diseños anteriores, y las oportunidades de mercado significan que los fabricantes están compitiendo para desarrollar nuevos productos lo suficientemente rápido para cumplir con los requisitos del mercado. La fotolitografía es una gran parte del proceso de desarrollo y ninguna empresa ha tenido más influencia que Nikon Precision.
Con décadas de experiencia como fabricante de lentes ópticos y equipos de precisión, Nikon Precision desarrolló la primera herramienta de fotolitografía de paso y repetición digna de producción en el mundo en 1980. La fotolitografía es un proceso de creación de patrones en el que un polímero fotosensible se expone selectivamente a la luz a través de una máscara, dejando una imagen latente en el polímero que luego se puede disolver selectivamente para proporcionar acceso modelado a un sustrato subyacente. En las últimas cuatro décadas, más de 60 modelos de sistemas de litografía de semiconductores Nikon han impreso la mitad de todos los circuitos integrados jamás fabricados.
Preciso al nanómetro
“En pocas palabras, hay un sistema muy complicado que le permite imprimir algo en la oblea semiconductora con la precisión de unos pocos nanómetros”, explica Mikhail Ladanov, ingeniero de aplicaciones de Nikon Precision. Los sistemas de herramientas avanzados de la compañía involucran una compleja red de sensores que recopilan datos en tiempo real a medida que las obleas avanzan en el proceso de impresión. Estos datos permiten al grupo de análisis de Nikon detectar defectos y monitorear la calidad del producto y el rendimiento de la herramienta. Si suena alguna alarma, se llama al equipo de aplicaciones, del que forman parte Ladanov y su colega David Godfrey, para solucionar el problema.
“Trabajando en I + D, no siempre sabemos lo que estamos buscando, ese es el mayor desafío”, explica Godfrey. "Hay muchas ocasiones en las que sabemos que hay un problema, pero no sabemos qué lo está causando". En la fabricación de precisión, el rendimiento de la herramienta puede tener un impacto enorme en los resultados de una empresa. Cuando las herramientas no funcionan o tienen un rendimiento insuficiente, el rendimiento puede caer vertiginosamente. Reaccionar a los surgimientos en el panorama de las herramientas lleva tiempo; es por eso que empresas como Nikon Precision están invirtiendo fuertemente en enfoques proactivos para administrar y analizar los datos generados en sus plantas.
La visualización de datos ayuda a reducir la brecha entre los datos y la comprensión al permitir que el equipo detecte más fácilmente los problemas entre un mar de números en columnas y filas. “Observamos los datos visualmente porque es mucho más fácil de limpiar, preparar, trazar de la manera correcta y ejecutar pruebas. De esta manera podemos encontrar anomalías más fácilmente ”, dice Ladanov.
Durante muchos años, los ingenieros de Nikon Precision confiaron en Excel para extraer y explorar datos. Pero con la tecnología de sensores y las expectativas de calidad cada vez más avanzadas, los conjuntos de datos aumentaron de tamaño. En la actualidad, señala Godfrey, una sola tabla de datos se puede ejecutar en millones de filas. Es por eso que ya era hora de que adoptaran una nueva herramienta con capacidades más avanzadas. Godfrey planteó la pregunta a la dirección de la empresa e inmediatamente se puso a buscar una nueva herramienta. No pasó mucho tiempo antes de que se decidiera por JMP, un software estándar de la industria que Godfrey había encontrado por primera vez en un puesto anterior en Motorola.
"Excel funciona, pero es muy difícil de manejar con grandes conjuntos de datos", explica Godfrey. “JMP, por otro lado, es maravilloso para la minería de datos; no es algo que creo que podría hacer en Excel sin perder la cabeza ".
Aumento de la capacidad ... y ahorro de tiempo
Aunque la motivación principal para cambiar de Excel a JMP fue la necesidad de ampliar las capacidades analíticas de los ingenieros, Godfrey dice que el equipo pronto descubrió que la herramienta también estaba ahorrando tiempo: “La capacidad de análisis es asombrosa. Pero la diferencia de velocidad también es asombrosa ".
Para ilustrar, Ladanov ofrece un ejemplo. “Estaba en una reunión con mi homólogo en Japón. Hizo una solicitud y la expectativa era que esta solicitud se completara para mañana. Pero pude completar la solicitud antes de que él hubiera terminado de hablar ”, recuerda. "Esa es la diferencia entre [nuestro estándar anterior] lo rápido que puede ir JMP".
En otro caso, el equipo se enfrentaba a un problema muy urgente. Pero el análisis tardaba horas ya que el proceso del cliente implicaba más de treinta pasos en Excel. "¡Pasaron dos horas por prueba simplemente escribiendo los resultados!" Recuerda Ladanov. Sin embargo, una vez que obtuvo los datos, pudo trazar la información de la manera que querían en poco tiempo. " ¡Me tomó más tiempo copiar los archivos que hacer el análisis! La primera vez que hicimos esto, el cliente no podía creerlo. Les tomó horas producir los mismos resultados ".
Godfrey agrega: “Ahora recibo regularmente solicitudes de Nikon Corporation que me piden que realice el análisis de datos porque puedo obtener resultados más rápido. Puedo hacer en una hora lo que les hubiera llevado toda la noche ".
Los mapas dinámicos de obleas en JMP ayudan a los ingenieros a detectar variaciones y patrones de calidad
Con cada oblea impresa en las instalaciones de Nikon, una cuadrícula de sensores recopila datos en la superficie de la oblea, generando lo que el equipo llama un archivo de resultados de exposición en formato X y O. Cuando los datos de un lote de obleas se cargan en JMP, Godfrey, Ladanov y sus colegas pueden ver un mapa dinámico, codificado por colores para métricas de calidad. “Podemos ver todas las obleas a la vez aquí, para poder tratar de detectar patrones en las 24 obleas”, explica Godfrey. “Los colores en el mapa son lo que se llama GC residual. Tenemos dos sistemas de alineación dentro de nuestro escáner [un interferómetro y un codificador] que nos indican la ubicación de la toma y la posición del escenario ".
El equipo utiliza estos mapas para detectar variaciones de lotes. Incluso con herramientas que operan con un alto grado de precisión, la calidad puede reducirse con el tiempo debido a la variación en factores ambientales incontrolables como fluctuaciones en la temperatura, la humedad y la presión del aire. El exceso de agua puede quedar atrapado en el codificador del sistema, provocando una variación en el delta entre los dos sistemas de medición. Al detectar variaciones en las obleas impresas, los ingenieros pueden recalibrar o ajustar los sistemas de escaneo en consecuencia.
“Estamos buscando ver si es repetible cada vez. ¿Cambia la coloración a lo largo del lote? " Dice Godfrey. “Con esta imagen en JMP puedo ver cambios abruptos a lo largo del proceso…. Y luego miramos la oblea y vemos que los defectos cambian en los lotes y detectamos cuál es el problema ".
A medida que el equipo amplía sus capacidades estadísticas, explica Godfrey, este trabajo se volverá menos reactivo y más predictivo. “Queremos poder predecir errores en función de las mediciones de una máquina. Y si podemos predecir lo que hay en la oblea, podemos corregir lo que hay en la oblea. Y nuestro control puede volverse mucho más preciso ".
SAS Education ayuda al personal de ingeniería a optimizar su inversión en JMP
Con la mayor parte del personal de ingeniería de Nikon Precision menos versado en análisis estadístico que en su tema técnico, Godfrey y Ladanov sabían que se necesitaba capacitación adicional para ayudar a expandir el conocimiento estadístico colectivo de la empresa si querían avanzar hacia enfoques predictivos. "Estábamos tratando de reforzar nuestra capacidad en el área de las estadísticas", explica Godfrey, señalando que si bien la capacitación interna y en el trabajo puede haber preparado adecuadamente a los ingenieros para usar JMP para la visualización, la mayoría aún estaba lejos de aprovechar el todo el potencial del software. Después de todo, el liderazgo de la empresa había invertido en JMP; ahora era el momento de brindar a sus ingenieros la capacitación que necesitaban para aprovechar al máximo esa inversión.
Godfrey y Ladanov fueron directamente a la fuente y se pusieron en contacto con SAS Education para obtener un menú extenso de opciones de capacitación personalizadas. El programa de capacitación JMP de SAS Education utiliza una combinación de notas integrales del curso, conferencias, demostraciones de software, sesiones de preguntas y respuestas y talleres prácticos en una variedad de formatos de capacitación, todos los cuales pueden adaptarse a solicitudes únicas. Al traer expertos de JMP in situ para la capacitación, Nikon Precision pudo brindar a los ingenieros la oportunidad de capacitarse en un entorno familiar y confidencial donde podían practicar con sus propios datos sin preocuparse por la seguridad de IP. SAS Education les proporcionó un plan de estudios personalizado, así como capacitadores con amplia experiencia en el uso de JMP en la industria, para hacer precisamente eso.
“De hecho, enviamos a SAS Education una lista de los elementos que nos gustaría comprender mejor en JMP y crearon un curso personalizado en torno a esa solicitud”, dice Godfrey. “Tomaron nuestra lista y dijeron, 'ya tenemos una clase que está muy cerca de esto, pero podemos agregar algo de contenido aquí y sacar lo que no quieres allí. Y pudieron ajustarse a nuestro calendario, lo cual fue muy agradable ".
Nikon Precision abrió estos cursos a todos los empleados en general. "Tengo nuevas contrataciones, o incluso el tipo que una vez me guió y que todavía está aquí", bromea Godfrey. "Ahora que he mejorado en JMP, ya casi nunca uso Excel".
“JMP ha traído tantas cosas que antes no podíamos hacer”, agrega Ladanov. "Los gráficos en JMP son mucho mejores y usted tiene más control sobre cómo presenta los datos". Se trata de optimizar el trabajo y hacer uso de cada fragmento de datos disponible para mejorar los productos de Nikon Precision. “Al preguntar y aprender constantemente qué hay de nuevo, y saber qué hay, podemos usarlo en nuestros datos”, continúa. JMP les ayuda a ejecutar esa aspiración, y si alguna vez tuvieran que arreglárselas sin, bueno, Godfrey se ríe, "¡sería una miseria!"
