【正文】 圖 2 實施精確復(fù)制后 技術(shù)的成品率 technology yield with Copy Exactly （圖片來源： Intel Technology Journal 1998） “ 精確復(fù)制 ” 簡介 英特爾公司的 “精確復(fù)制 ”和摩托羅拉公司的六西格瑪 （ Six Sigma）以及最先 由美國海軍部門引進的全面質(zhì)量管理（ Total Quality Management）一樣，都是一種 基于統(tǒng)計學(xué)理論的質(zhì)量控制、管理方法。 該策略使英特爾公司的各個芯片工廠在質(zhì)量和效率上維持一致的水平。一個新 的芯片從開發(fā)出來到出產(chǎn)于不同的制造工廠，有可能存在著成百上千出錯的環(huán)節(jié)， 為了避免這些錯誤，英特爾著手制造設(shè)備的管理，確保將每個生產(chǎn)程序的可信度和 高產(chǎn)量調(diào)整到最佳狀態(tài)。在所有工廠中精確復(fù)制那些最佳的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這樣一來， 英特爾公司就可以把已經(jīng)得到最好實踐的高產(chǎn)模式及時提供給任何一家新工廠。 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第一章 “精確復(fù)制 ”簡介 第 4 頁 精確復(fù)制策略最初來源于如何確保新的生產(chǎn)流水線和研發(fā)工廠或樣板工廠在 工藝特性和表現(xiàn)上是一致的，所以如何對新設(shè)備進行調(diào)試、驗收是其核心所在。 精確復(fù)制策略認為，一樣的輸入，一樣的生產(chǎn)工藝，就應(yīng)有一樣的輸出。根據(jù) 這一思想，精確復(fù)制要復(fù)制的內(nèi)容分成如下四個層面： 一、過程輸入 在這一層中，需要精確復(fù)制的參數(shù)是設(shè)備和工藝的實際輸入，這些參數(shù)在設(shè)備 的 5M＋ E（機器，方法，物料，人員，測量，環(huán)境）清單中有記錄。 它的屬性包括過程 /流程的實際輸入，過程的定義，過程和設(shè)備的參數(shù)， 5M＋ E 清單。 屬性舉例：工藝流程，設(shè)備型號，硬件，軟件，產(chǎn)品程序，預(yù)防性維護方法， 校驗流程，直接或非直接物料，測試設(shè)備和流程，安裝，公用設(shè)施，環(huán)境溫度和濕 度等。 二、設(shè)備特征 在這里，精確復(fù)制的參數(shù)是指產(chǎn)品所處的實際環(huán)境，設(shè)備的實際表現(xiàn)。這一層 面的一個重點是確保兩邊測量設(shè)備的測量能力在統(tǒng)計意義上是一樣的，從而保證研 發(fā)工廠產(chǎn)品或設(shè)備上的測量值和量產(chǎn)工廠產(chǎn)品或設(shè)備上的測量值的一致性。 屬性包括產(chǎn)品的實際環(huán)境，即產(chǎn)品在過程中受到的實際影響。 屬性舉例：刮板對基板施加的壓力，產(chǎn)品所受到的實際溫度，切割的位置。 三、工藝特性 層面三是指工藝流程的實際表現(xiàn)及穩(wěn)定性。量產(chǎn)工廠設(shè)備的工藝特性是否在統(tǒng) 計意義上和研發(fā)工廠的相匹配。 屬性包括工藝控制系統(tǒng)，工藝流程的主要測量數(shù)據(jù)。 屬性舉例：芯片放置的位置準確性，回流爐的溫度曲線等。 四、產(chǎn)品特性 這一部分是指產(chǎn)品在生產(chǎn)廠家和最終用戶的實際表現(xiàn)。 屬性包括最終檢測結(jié)果，質(zhì)量特性，形狀，功能，對客戶應(yīng)用的影響 屬性舉例：組裝的成品率，測試的成品率，每條生產(chǎn)線的直接勞動力，達成率， 對客戶的影響等。 通過上述四個層面的精確復(fù)制，不但確保了新流水線在輸入和工序能力上和研 發(fā)工廠或參照工廠的流水線是一樣的，從而保證新流水線在成品率、產(chǎn)品特性等方 面的輸出和他們也是一樣的，而且能使設(shè)備較快的投入生產(chǎn)。表 1 給出了在激光標 刻中，精確復(fù)制四個層面的示例。 層面一 過程輸入 ＊激光的功率 ＊激光的頻率 ＊工作臺的高度 ＊排氣裝置的流量 如何設(shè)置設(shè)備讓它工作 層面二 設(shè)備特征 ＊激光的能量 ＊不同單元位置空氣的速度 產(chǎn)品所處的實際環(huán)境 層面三 工藝特性 ＊標刻的深度 ＊標刻的位置 ＊產(chǎn)品碎片的程度 工藝流程的結(jié)果和輸出 層面四 產(chǎn)品特性 ＊標刻的成品率 ＊芯片沒有裂痕 產(chǎn)品的表現(xiàn)和輸出 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第一章 “精確復(fù)制 ”簡介 第 5 頁 表 1 激光標刻中四個層面舉例 當然精確復(fù)制策略并不是簡單的把研發(fā)工廠的一切照抄過來，一方面不可能， 另一方面這反而會浪費大量的人力、物力。同時英特爾的精確復(fù)制策略也是在實踐 中不斷完善的，在這方面經(jīng)歷了由繁到簡，由少到多兩個過程。所謂由繁到簡，是 指根據(jù)經(jīng)驗和專家意見對復(fù)制的項目不斷進行更新，去除不必要的項目。比如英特 爾在中國建第一條流水線時，垃圾桶的顏色也是其中的一個復(fù)制項，后來就慢慢取 消了。由少到多是指，剛開始時精確復(fù)制策略只涉及設(shè)備和工藝流程，但后來研發(fā) 工廠的一切，比如工藝流程、機器、供應(yīng)商、管道設(shè)備 , 生產(chǎn)潔凈室和培訓(xùn)方法等， 都會在經(jīng)過挑選后被記錄下來，然后精確復(fù)制到量產(chǎn)車間。 論文的目標和內(nèi)容 企業(yè)發(fā)展到一定程度，都會面臨把研發(fā)的新產(chǎn)品、新工藝投入到量產(chǎn)工廠，以 及為了擴大產(chǎn)能建立新生產(chǎn)線或新工廠的項目。項目的進度、質(zhì)量、費用是每個企 業(yè)的管理者所關(guān)注的三個要素。人們通常希望類似項目能在保證質(zhì)量（較高成品率） 的前提下，盡早完工，為企業(yè)產(chǎn)生效益。 精確復(fù)制策略在英特爾公司得到了有效實施，并取得了成功。那么它的關(guān)鍵點 是什么？國內(nèi)企業(yè)是否能在實施類似項目時，借鑒這一策略從而獲得成功呢？本文 試圖通過對該策略在設(shè)備調(diào)試、驗收中運用的歸納總結(jié)，整理出一套可供借鑒的方 法。同時重點從技術(shù)層面、管理層面、人員培訓(xùn)、企業(yè)文化等方面對精確復(fù)制的內(nèi) 涵，即精確復(fù)制的關(guān)鍵點進行探討，只要抓住并實現(xiàn)了這些關(guān)鍵點，就能在保證質(zhì) 量的前提下，把技術(shù)快速地從研發(fā)部門向量產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)移。從而使這一策略能在國內(nèi) 類似的技術(shù)轉(zhuǎn)移或新建生產(chǎn)流水線項目中進行推廣應(yīng)用。 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 “精確復(fù)制 ”中的統(tǒng)計學(xué)概念和序貫檢驗 第 6 頁 第二章 “ 精確復(fù)制 ” 中的統(tǒng)計學(xué)概念和序貫檢驗 LotAvg.（每組平均） WTW（硅片和硅片的偏差） = 15 點的平均值（ 3 5） = . (wafer1 mean, wafer2 mean, wafer3 mean) 統(tǒng)計學(xué)概念 取樣層次 取樣層次就是對含有所要收集數(shù)據(jù)子群嵌套情況的一個描述。例如從一批硅片 到一片硅片再到硅片中（某一區(qū)域）如某一芯片見圖 3。 一批硅片 一片硅片 一片芯片 圖 3 取樣層次示意圖 Sampling level 多層次的數(shù)據(jù)采集、分析，有助于精確的反映實際的生產(chǎn)線情況。設(shè)備的匹配 要求所有取樣層面的數(shù)據(jù)匹配。 批次數(shù)據(jù)的統(tǒng)計：對每一批次在不同取樣層面的測量數(shù)據(jù)進行匯總分析。例如： 組（ lot）即一批硅片的平均，硅片和硅片的標準偏差 (WTW)，硅片中不同區(qū)域的標 準偏差 (WIW)。這里批次（ RUN）是一個廣泛的概念，它通常是指在某一工序步上 一次性處理的一組產(chǎn)品。它有可能是一組硅片或者是一組芯片。 下面是參照設(shè)備某一測量數(shù)據(jù)的取樣統(tǒng)計示例。取樣的方法是： 3 片硅片／一 組（ Lot），５個區(qū)域／硅片。一共生產(chǎn)了 25 批（一組（ Lot）／批）。在這個取樣方 法中，通過計算得到如下三個數(shù)據(jù)： 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 “精確復(fù)制 ”中的統(tǒng)計學(xué)概念和序貫檢驗 第 7 頁 WIW（硅片中的偏差） = avg { (. 5 points on wafer1), (. 5 points on wafer2), (. 5 points on wafer3) } wafer mean 是指某一硅片上 5 點的平均值（ 指１、２、３） avg 指求平均值 . 5 points on wafer1 是指硅片 1 上 5 點的標準偏差 計算結(jié)果如圖４所示。 0 5 10 15 20 25 批次 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 批次 批次 圖 4 不同取樣層次統(tǒng)計數(shù)據(jù)示意圖 Fig. 4 Run statistics on different sampling level 匹配檢驗 在理想狀態(tài)，參照設(shè)備和新設(shè)備的輸出應(yīng)該有一樣的分布曲線，見圖５。 圖 5 參照設(shè)備和新設(shè)備的輸出示意圖 1 The reference tool and new tool output diagram 1 參照設(shè)備 新設(shè)備 組平均 硅片和硅片的偏差 硅片中的偏差 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 “精確復(fù)制 ”中的統(tǒng)計學(xué)概念和序貫檢驗 第 8 頁 由于無法得到新設(shè)備全部真實的數(shù)據(jù)或長期的分布圖，所以人們通過收集部分 數(shù)據(jù)并使用統(tǒng)計學(xué)的方法來決定新設(shè)備是否和參照設(shè)備匹配，如圖６所示。 參照設(shè)備 新設(shè)備 圖 6 參照設(shè)備和新設(shè)備的輸出示意圖 2 The reference tool and new tool output diagram 2 通常使用假設(shè)檢驗來決定設(shè)備是否有可能匹配。假設(shè)檢驗是一種統(tǒng)計檢驗，它 利用樣本信息，根據(jù)一定概率，對總體參數(shù)或分布的某一假設(shè)做出拒絕或保留的決 斷。 例如 , ??: ?new = ?ref Vs ??: ?new ? ?ref ??: ?new = ?ref Vs ??: ?new ? ?ref 是統(tǒng)計意義上能被檢驗的假設(shè)。 ??叫作 “原假設(shè) ”，是關(guān)于當前樣本所屬的總體與假設(shè)總體無區(qū)別的假設(shè)。 ??叫作 “備擇假設(shè) ”，是關(guān)于當前樣本所屬的總體與假設(shè)總體相反的假設(shè)。 這里 ?new ， ?new 是新設(shè)備的均值和標準偏差， ?ref， ?ref 是參照設(shè)備的均值和標準 偏差。 匹配檢驗包括均值檢驗和變化性檢驗。 均值檢驗：檢驗新設(shè)備的中心值是否偏移參照設(shè)備的中心值 ?，如圖７所示。 ? 圖 7 參照設(shè)備和新設(shè)備均值檢驗示意圖 The reference tool and new tool mean test diagram 真實世界 設(shè)備匹配 設(shè)備不匹配 決定 設(shè)備匹配 正確決定 錯誤 (?) 設(shè)備不匹配 錯誤 (? ) 正確決定 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 “精確復(fù)制 ”中的統(tǒng)計學(xué)概念和序貫檢驗 第 9 頁 ? ???ref ?new ，通?？山邮艿??＝ ?ref 。 變化性檢驗：新設(shè)備數(shù)據(jù)是否比參照設(shè)備的變化范圍更大，通常用 ?來表示，如圖 ８所示。 圖 8 參照設(shè)備和新設(shè)備變化檢驗示意圖 The reference tool and new tool variability test diagram ? ? =?new??ref ， ?通常取為 2 隨著樣本數(shù)量的增加，統(tǒng)計檢驗可以檢測到很小的 ?和 ?。 在選擇樣本大小進行 數(shù)據(jù)匹配的研究時，通常會在統(tǒng)計敏感度和進行數(shù)據(jù)收集所需的費用之間取得平 衡。 假設(shè)檢驗時，會根據(jù)檢驗結(jié)果做出判斷，即拒絕 ??或不拒絕 ??。由于樣本大 小的原因，通常這種判斷并不是百分之百正確的，可能會發(fā)生兩種錯誤。如下表２ 所示。 表２ 設(shè)備匹配檢驗的四種決定 表的上方描述了一個真實的狀況（設(shè)備匹配或不匹配），表的左面是可能的決 定。人們可能會做出正確或不正確的決定。在這里存在兩種可能的錯誤： 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 “精確復(fù)制 ”中的統(tǒng)計學(xué)概念和序貫檢驗 第 10 頁 ?NEW ??REF 1） 第一類型的錯誤（ ?錯誤），即把正常的設(shè)備判為不合格設(shè)備。會導(dǎo)致把更多時 間和更多費用花在證明設(shè)備合格上。 如圖９所示，如果測量值 xnew，落在白色的區(qū)域，則認為兩個設(shè)備匹配。如落 在黑色的區(qū)域，則認為兩個設(shè)備不匹配。 參照設(shè)備和新設(shè) 備有一樣的分布 匹配 不匹配 不匹配 ? /2 ? /2 圖 9 ? 錯誤示意圖 The ? error diagram 假設(shè)參照設(shè)備和新的設(shè)備有一樣的分布曲線（但是由于從新設(shè)備取得的數(shù)據(jù)有 限，人們并不知道它們是一樣的）。 大多數(shù)的取樣值 xnew會落在分布的中心區(qū)域，從而做出新設(shè)備和參照設(shè)備匹配 的正確結(jié)論。 但是某些取樣值 xnew會落在陰影區(qū)域，從而會錯誤的認為新設(shè)備和參照設(shè)備的 數(shù)據(jù)分布不同。 2） 第二類型的錯誤（ ?錯誤），即把不合格的設(shè)備判為合格設(shè)備。這會使生產(chǎn)的產(chǎn) 品不能達到要求，并影響到工序的認證。 圖 10 是均值差別為 ?的新設(shè)備和參照設(shè)備的分布示意圖。 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 “精確復(fù)制 ”中的統(tǒng)計學(xué)概念和序貫檢驗 第 11 頁 圖 10 ?錯誤示意圖 The ? error diagram 如果新