Metodi statistici, vitali per un "mondo ingegneristico".

La sfida

Consentono ai clienti di soddisfare la domanda del mercato di strutture di dispositivi sempre più piccoli e dalle prestazioni più elevate a un prezzo competitivo.

Soluzione

Sviluppare e migliorare ulteriormente le tecniche, i processi e i quadri di raccolta e analisi dei dati per comprendere meglio i prodotti e i processi in tutti gli aspetti di un fornitore dinamico di semiconduttori ad alta tecnologia.

I risultati

ASM vede grandi risultati in termini di efficienza ed efficacia: "Abbiamo una comprensione molto più profonda e siamo in grado di lavorare molto più velocemente grazie all'approccio visivo di JMP (software) all'analisi statistica dei dati".

Si dice che il numero di transistor dei circuiti integrati segua la legge di Moore, ovvero che il numero di transistor che possono essere installati su un circuito raddoppi ogni due anni circa. La richiesta di questo livello di crescita della complessità presenta sfide in evoluzione per l'intera catena di fornitura dei semiconduttori.

ASM International, produttore leader a livello mondiale di tecnologie per la lavorazione dei wafer, lavora instancabilmente per far progredire le possibilità di produzione dei circuiti integrati. Grazie alle innovazioni di ASM nei suoi quasi 50 anni di storia, i produttori di semiconduttori di tutto il mondo sono stati in grado di ridurre e innovare i transistor per computer, smartphone e dispositivi elettronici domestici che sono più piccoli, più veloci e più potenti che mai.

Con una struttura di R&D così solida, non sorprende che ASM sia un'organizzazione dominata da ingegneri. "Viviamo in un mondo di ingegneri", dice Paul Deen, responsabile del programma di metodi statistici dell'ASM. "Partiamo dalle competenze che le persone imparano all'università per fare il nostro processo e lo sviluppo dell'hardware". Per essere competitivi nel loro sviluppo, ASM adotta continuamente nuove tecniche e le standardizza a livello globale. "Per essere più efficaci, efficienti e completi nella sperimentazione e nella comprensione dei processi, abbiamo bisogno di persone con un background in chimica, fisica o ingegneria che utilizzino appieno la potenza dei metodi statistici".

Deen, ingegnere meccanico per formazione, funge da program manager e consulente quantitativo per un'ampia gamma di clienti e progetti interni. Interessandosi in modo proattivo allo sviluppo dei prodotti basati sui dati e al controllo dei processi in tutta l'azienda, Deen aiuta l'intera attività a migliorare le proprie capacità e prestazioni.

Rendere più efficaci ed efficienti: questo è il mio mandato".

"Quando sono entrato a far parte di questo programma chiave di ASM, ho visto l'opportunità di avere un vero impatto sul modo in cui lavoriamo", dice Deen. "Il nostro programma migliora tutte le aree della nostra azienda; ne sono un esempio il modo in cui sviluppiamo i prodotti e la chimica, le tolleranze hardware, il miglioramento dell'affidabilità dei prodotti, l'ottimizzazione dei piani di test, lo sviluppo della catena di fornitura e l'ottimizzazione dei servizi e delle prestazioni operative. Man mano che tocchiamo più settori dell'azienda, la necessità di dati cresce di pari passo. Passiamo da una parte all'altra dell'organizzazione e eliminiamo le barriere per ottenere una comprensione più olistica di ciò che accade nei nostri prodotti. Questo ci permette di migliorare questi sistemi e di soddisfare meglio le esigenze dei nostri clienti".

Il team ASM cerca di identificare le aree in cui i miglioramenti hanno un impatto maggiore. "Sono spinto a fare le cose in modo più intelligente, più efficace e più consapevole dei rischi", dice Deen. "Renderci più efficaci ed efficienti: questo è il mio mandato. L'obiettivo è quello di utilizzare i metodi statistici ogni volta che lavoriamo con i dati, ovvero ovunque nella nostra attività. Se faccio bene il mio lavoro, la gente dovrebbe chiedersi perché mai dovremmo farlo in un altro modo. Per consentire un'analisi standardizzata, utilizziamo la funzionalità aggiuntiva di JMP (software). Abbiamo sviluppato e standardizzato una serie di analisi automatizzate che vengono confezionate e distribuite a livello globale".

"Di solito si inizia con la formazione sui metodi statistici, ma non ci si ferma lì. La formazione, con esempi e sfide reali di ASM, aiuta a costruire le competenze degli ingegneri e degli scienziati, ma questo seme deve cadere su un terreno fertile... Devo passare costantemente dal lavoro sul campo con i dipendenti a quello con i loro dirigenti per sviluppare il quadro di riferimento.

Ho visto innumerevoli persone cambiare il loro atteggiamento nei confronti dell'analisi dei dati e delle statistiche. Dotiamo le persone dello strumento giusto e improvvisamente diventa più facile per loro svolgere il proprio lavoro. Ciò che prima richiedeva ore ora può essere fatto in pochi minuti e i risultati sono più completi e più consapevoli dei rischi. Permette loro di avere nuove conoscenze sui dati e quindi sul prodotto, cose che prima non potevano ottenere".

"Con JMP non abbiamo bisogno di eseguire tanti esperimenti sui wafer per valutare le prestazioni dello strumento... Il modo in cui JMP ci permette di esaminare gli scenari 'what if' è davvero potente".

- Paul Deen, Responsabile del programma Metodi statistici

Precisione che passa dal componente alla tecnologia di lavorazione fino al wafer

"Quello che mi piace davvero è che JMP non solo fornisce un modello matematico, ma permette di prendere quel modello e usarlo per molte altre cose", dice Deen. "Ad esempio, possiamo effettuare simulazioni delle prestazioni del nostro prodotto e utilizzarle per valutare le specifiche e le prestazioni dell'hardware, del software e dei prodotti chimici sottostanti. Con una sperimentazione adeguatamente costruita, sfruttando i simulatori di JMP (software), non è necessario eseguire tanti esperimenti sui wafer per valutare le prestazioni dello strumento. Possiamo porre domande come: Cosa succederebbe se avessimo un regolatore di temperatura meno variabile? Oppure qual è il parametro più conveniente per migliorare l'accoppiamento della camera? Il modo in cui JMP ci permette di esaminare gli scenari 'what if' è davvero potente".

JMP consente agli ingegneri di ASM di "scavare nel problema, vedere che sta accadendo qualcosa, fare clic su di esso, sottoinsieme, fare un altro grafico e capire cosa sta succedendo", dice Deen. "E in soli cinque passi, probabilmente arriveranno alla causa principale o a una nuova potente comprensione. È l'equivalente grafico (e basato sui dati) dei cinque perché".

Sviluppare in modo molto più completo in meno tempo

Per illustrare i vantaggi dello sviluppo quantitativo di ASM, Deen cita lo sviluppo di nuove chimiche per i nodi di processo, necessario per ASM per rimanere al passo con le esigenze dell'industria dei semiconduttori. Tradizionalmente, i chimici potrebbero utilizzare un approccio "a naso", sperimentando combinazioni fino a trovare un dominio funzionante. Tali tentativi, tuttavia, non consentono di comprendere a sufficienza cosa la renda buona. Invece, dice Deen, "utilizziamo un flusso di processo che offre una comprensione più profonda e allo stesso tempo è più efficiente". Una tecnica che applichiamo è l'uso del Custom Design nell'impostazione degli esperimenti. Utilizziamo quindi il Fit Model per modellare il processo e i profilatori con il Simulatore per verificare la nostra comprensione. Ogni domanda a cui possiamo rispondere in questo modo ci fa risparmiare un'enorme quantità di tempo per fare esperimenti nei nostri laboratori".

E, dice Deen, "con un risparmio di tempo quantificabile in tutta l'organizzazione, una strategia chiara e il sostegno del team di gestione senior, stiamo spingendo per ottenere ancora più vantaggi in termini di time to market e di abilitazione di nuove tecnologie per i nostri clienti". Dobbiamo fare una valutazione costi/benefici su tutto, dalla sperimentazione allo sviluppo di processi e hardware, vogliamo essere sicuri di fare abbastanza ma non di più. Per essere efficaci ed efficienti, JMP ci permette di trovare quel punto di forza".