Übersicht
Honeywell Richardsons MEMS-Sensorfabrik stand, wie viele Halbleiterwerke mit Anlagen zur Waferherstellung mit 200 mm und kleiner, vor erheblichen Herausforderungen aufgrund veralteter Anlagen ohne SECS/GEM-Automatisierungsfunktionen. Diese Einschränkungen beeinträchtigten Ausbeute, Prozesskontrolle und Anlagenverfügbarkeit. In Zusammenarbeit mit Einnosys implementierte Honeywell eine innovative Lösung zur Modernisierung dieser Anlagen, ohne sie zu ersetzen. Die Lösung basiert auf einer Plug-and-Play-SECS/GEM-Schnittstelle.
Unternehmensprofil
Honeywell Richardson ist eine Division von Honeywell, die sich auf die Herstellung von MEMS-Sensoren (Mikroelektromechanische Systeme) spezialisiert hat. Die Produktionsstätte arbeitet mit einer Mischung aus modernen und älteren Halbleiteranlagen und konzentriert sich hauptsächlich auf die Herstellung hochpräziser Sensoren für industrielle und kommerzielle Anwendungen.
Challenges
Honeywell identifizierte drei kritische Herausforderungen in seinen bestehenden Fabrikbetrieben:
Fehlende SECS/GEM-Schnittstelle
Viele ältere Systeme, wie beispielsweise das SPTS-Trockenätzsystem, verfügten nicht über SECS/GEM-Funktionen. Dies führte zu Folgendem:
Wafer-Ausschuss aufgrund fehlerhafter Rezeptausführung.
Erhöhter Entwicklungsaufwand für die manuelle Datenerfassung und -analyse.
Längere Geräteausfallzeiten.
Verringerte Gesamtanlageneffektivität (OEE).
Keine Frühwarnung von kritischen Geräten
Geräte wie Pumpen und Messgeräte fielen ohne Vorwarnung aus, was zu längeren Stillstandszeiten und reaktiven Wartungsarbeiten führte.
Kein Überwachungssystem für analoge Messgeräte
Analoge Druckmessgeräte verfügten nicht über die digitale Integration, was Echtzeitüberwachung und vorausschauende Analysen unmöglich machte.
Traditionelle Alternativen und ihre Grenzen
Historisch gesehen versuchten Halbleiterfabriken, diese Probleme wie folgt zu lösen:
Anschaffung neuerer Geräte – oft mit unerschwinglichen Kosten und betriebsstörenden Auswirkungen verbunden.
Aufrüstung von SECS/GEM über OEMs – teuer (bis zu 100 US-Dollar pro Werkzeug), was zu Geräteausfallzeiten und einer erneuten Rezepturqualifizierung führt.
Verwendung von E/A-basierten Lösungen von Drittanbietern – aufdringlich, riskant und abhängig von profunden Kenntnissen der Geräteinnenteile.
Diese Ansätze waren entweder finanziell nicht tragbar oder mit einem hohen Betriebsrisiko verbunden, insbesondere bei vollständig abgeschriebenen Altsystemen, die für die Produktion immer noch unerlässlich waren.
Innovative Lösung: EIGEMBox von Einnosys
Einnosys hat EIGEMBox vorgestellt, eine patentierte, nicht-invasive Plug-and-Play-Lösung für SECS/GEM, die speziell für ältere Geräte entwickelt wurde. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:
Kompaktes Design: Eine kleine Box mit den Maßen 8″x8″x5″, die in den Geräteschrank passt.
Nicht-invasive Integration: Anschluss über Tastatur-, Maus- und Monitoranschlüsse – keine Hardware-/Softwareänderungen am Gerät erforderlich.
Universelle Kompatibilität: Funktioniert mit allen PC-basierten Geräten, unabhängig vom Betriebssystem.
Keine OEM-Abhängigkeit: Benötigt keine Unterstützung oder Zusammenarbeit von den Originalgeräteherstellern.
Dieser Ansatz ermöglichte die Funktionalität von SECS/GEM, ohne den laufenden Betrieb zu stören oder die Integrität der Anlagen zu gefährden.
Implementierungsdetails
Die EIGEMBox wurde wie folgt konfiguriert:
Host/FDC-Kommunikation aktivieren: Unter Verwendung der Standard-HSMS- und E30-Protokolle.
Echtzeitdaten erfassen: Mithilfe von Mustererkennung und OCR wurden 40–50 Sensorvariablen im Abstand von 1 Sekunde erfasst.
Automatisierte Maschinensteuerung: SECS-Fernbefehle wurden GUI-Aktionen (Mausklicks und Tastatureingaben) zugeordnet.
Unterstützung für Fernzugriff: Fernsteuerung des Desktops ohne Netzwerkintegration erlaubt.
Externe Sensoren integrieren: Die Datenerfassung von zusätzlichen Geräten wurde erleichtert, um die Überwachung zu verbessern.
Zusätzliche Vorteile
Über die SECS/GEM-Automatisierung hinaus bot EIGEMBox Folgendes:
Bildschirmaufnahme und Datenprotokollierung: Wafer-Maps, Histogramme und Diagramme wurden auf Netzlaufwerken gespeichert.
RPA-Fähigkeiten: Automatisierte vorbeugende Wartung und andere Routineaufgaben.
Unterstützung für die Standards GEM300, E84 und E87: Erweiterte Kompatibilität auf ein breiteres Spektrum an Fertigungsumgebungen.
Globaler Einsatz: Erfolgreich implementiert auf über 75 Anlagen in Tier-1-Fertigungsbetrieben und Montage-/Testeinrichtungen.
Ergebnisse und Auswirkungen
Der Einsatz von EIGEMBox auf dem SPTS-Trockenätzgerät bei Honeywell Richardson brachte unmittelbare Vorteile:
Werkshostintegration: Die Rezeptvalidierung wurde aktiviert und menschliche Fehler wurden eliminiert.
FDC-Implementierung: Überwachung kritischer Prozessparameter wie HF-Leistung und Druck in Echtzeit.
Verbesserte Ausbeute und Verfügbarkeit: Reduzierte Ausschussquoten und Ausfallzeiten steigern die Gesamtproduktivität.
Die Datenvisualisierungen des FDC-Systems zeigten stabile Prozessparameter und eine frühzeitige Erkennung von Anomalien, was die Effektivität der Lösung bestätigte.
Die Zusammenarbeit von Honeywell Richardson mit Einnosys zeigt, wie ältere Halbleiteranlagen kosteneffizient und sicher modernisiert werden können. Die EIGEMBox- Lösung ermöglichte eine grundlegende Modernisierung ohne teure Ersatzbeschaffungen oder riskante Modifikationen. Durch die Automatisierung von SECS/GEM und die vorausschauende Wartung verbesserte Honeywell die Ausbeute, reduzierte Ausfallzeiten und verlängerte die Lebensdauer kritischer Altanlagen – und setzte damit einen neuen Maßstab für Halbleiterfabriken weltweit.
