OEE在晶圓打點(diǎn)工序中的應(yīng)用研究

摘 要：全面設(shè)備效率（OEE）是由國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織（SEMI）提出的能準(zhǔn)確計(jì)算設(shè)備效率的方法，其計(jì)算簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，是產(chǎn)能分析的有效工具，因此在各個(gè)行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)體測(cè)試產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，其設(shè)備機(jī)器昂貴、更新速度快，因此最大限度的提高設(shè)備效率從而充分挖掘產(chǎn)能顯得尤為重要。本文運(yùn)用OEE方法研究晶圓打點(diǎn)工序機(jī)臺(tái)的設(shè)備綜合效率，確認(rèn)效率損失點(diǎn)，從而一步步進(jìn)行改善，達(dá)到提升產(chǎn)能的目的，收到了不錯(cuò)的效果。

關(guān)鍵詞：OEE；產(chǎn)能提升

1 研究背景

企業(yè)經(jīng)營(yíng)的目的是現(xiàn)在和未來(lái)都能獲利，而要達(dá)到這一目的企業(yè)就要不斷滿足顧客在成本、質(zhì)量、交期、服務(wù)等方面的要求，做到客戶滿意和忠誠(chéng)，建立起自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。充分提高設(shè)備的使用效率，降低消耗、提高靈活性，才能有效的降低生產(chǎn)成本、提高有效產(chǎn)出，達(dá)到利潤(rùn)最大化。打點(diǎn)工序是晶圓測(cè)試產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，但經(jīng)常出現(xiàn)在制品積壓，有效產(chǎn)出不足的問(wèn)題，甚至由于延期供貨而收到客戶抱怨。

本文針對(duì)該工序的設(shè)備引入運(yùn)用OEE方法，通過(guò)定量分析，建立設(shè)備綜合效率的時(shí)間模型，找到主要的改進(jìn)方向，并一步步提高改進(jìn)。

2 OEE理論介紹

綜合設(shè)備效率的英文全稱是：Overall Equipment Effectiveness，簡(jiǎn)稱 OEE，它由全面生產(chǎn)維護(hù)的觀念發(fā)展而來(lái)，并在1999年由SEMA提出，用于衡量設(shè)備生產(chǎn)能力的計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)。OEE是周期內(nèi)用于加工合格產(chǎn)品的理論時(shí)間和負(fù)荷時(shí)間的百分比，它能夠全面地反映單個(gè)臺(tái)設(shè)備的有效利用率。OEE方法將損失分為三類，對(duì)應(yīng)的衡量指標(biāo)為可用性效率、運(yùn)作效率、速度效率和品質(zhì)效率。OEE是這3個(gè)要素百分?jǐn)?shù)的乘積，即：

瀑布圖是OEE模型分析與建立的常用工具之一。其特點(diǎn)是能夠方便、直觀的展現(xiàn)出OEE的組成以及損失情況。瀑布圖中各因子以時(shí)間的百分比例為單位，并依此排列，形成瀑布一樣的圖形，各個(gè)因子的時(shí)間損失情況以方框表示，通過(guò)查看方框的大小可以直觀的判斷損失情況，并確定最大的損失項(xiàng)目。

3 OEE在打點(diǎn)工序產(chǎn)能提升中的應(yīng)用

3.1 收集數(shù)據(jù)，計(jì)算OEE

根據(jù)以上對(duì)設(shè)備狀態(tài)的劃分，對(duì)打點(diǎn)工序全部的8臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。探針測(cè)試車(chē)間是兩班制，分為白班和夜班，工作時(shí)間為12小時(shí)。從ERP系統(tǒng)中抓取過(guò)去一個(gè)月相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并制作成以下表格。收集過(guò)去一個(gè)月中次品與返工的數(shù)據(jù)，用來(lái)計(jì)算良品率和返工時(shí)間。該月返工晶圓數(shù)量為29片，共用時(shí)173分鐘，折合2.88小時(shí)。OEE模型分析與建立

3.2 建立OEE模型

圖3-4 OEE瀑布圖

在得到設(shè)備利用放的數(shù)據(jù)之后，我們開(kāi)始建立模型。將生產(chǎn)過(guò)程的各種時(shí)間損失的項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，歸納到OEE的三種損失類型：時(shí)間損失、性能損失和良品率損失， 并建立打點(diǎn)工序設(shè)備的OEE瀑布圖，如圖3-4所示。

3.3 建立帕累托圖，找出關(guān)鍵改進(jìn)因素

瀑布圖模型后，能夠直觀的發(fā)現(xiàn)打點(diǎn)工序的設(shè)備綜合利用率OEE僅僅是68.1%，尚有很大的提升空間。繪制帕累托圖可以看到，調(diào)試時(shí)間、空閑時(shí)間、非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間等占據(jù)了太大的份額。在這種情況下，果斷的放棄以購(gòu)買(mǎi)新機(jī)器增加打點(diǎn)工序的產(chǎn)能的方案，集中精力從提升OEE入手，挖掘自身產(chǎn)能。如圖4-5為設(shè)備時(shí)間損失帕累托圖：

圖4-5 設(shè)備時(shí)間損失帕累托圖

從圖中我們可以看出調(diào)試時(shí)間占到了整個(gè)損失項(xiàng)目的將近40%，是我們提高的重中之重；其次空閑等待時(shí)間占了五分之一，作為瓶頸工序有這么多的空閑時(shí)間是無(wú)法接受的，需要近一步分析原因并祛除。再次，非計(jì)劃停機(jī)也有不小的份額，占到了將近20%，還有很大的提升空間。最后，工程時(shí)間貢獻(xiàn)了8.4%的占比。綜合考慮，這前四大損失項(xiàng)占到了總損失的87%，成為團(tuán)隊(duì)接下來(lái)的實(shí)施分析和改善的的關(guān)鍵因素。

4 基于關(guān)鍵影響因素的改進(jìn)

4.1 調(diào)試時(shí)間的改進(jìn)

改進(jìn)小組調(diào)查發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常換模，而換模之后需要調(diào)試才能重新生產(chǎn)。這是因?yàn)楫?dāng)前生產(chǎn)線上存在兩種墨筆型號(hào)，分別是A5型和A8型，給生產(chǎn)加工帶來(lái)了復(fù)雜性，造成不必要的切換，增加了調(diào)試時(shí)間。改進(jìn)小組分析了兩種墨筆的使用范圍，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明兩種型號(hào)均可以覆蓋所有產(chǎn)品，因此最終選擇A5墨筆作為唯一的生產(chǎn)資料，徹底解決經(jīng)常換模的問(wèn)題。

目前有上百種產(chǎn)品類型通過(guò)晶圓打點(diǎn)工序，因此更換產(chǎn)品變得非常頻繁。生產(chǎn)規(guī)定更換不同的產(chǎn)品需要對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)試，理由是不同的晶圓有不同的參數(shù)，可能會(huì)可能影響墨點(diǎn)的質(zhì)量。針對(duì)這一情況，改進(jìn)小組對(duì)所有產(chǎn)品進(jìn)行分類，總結(jié)出兩個(gè)重要參數(shù)，晶圓厚度和晶圓表面鈍化層類型。之后選取不同類型的晶圓設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)后進(jìn)行多變異源分析，發(fā)現(xiàn)晶圓厚度對(duì)墨點(diǎn)的大小影響不顯著，而不同鈍化層的晶圓，其墨點(diǎn)大小存在明顯差異，但這種差異并不大，相對(duì)于墨點(diǎn)大小控制范圍200um來(lái)說(shuō)，是可以接受的。因此換料時(shí)不需要對(duì)機(jī)器做調(diào)試。

4.2 針對(duì)工程時(shí)間的改進(jìn)

工程時(shí)間是指工程師調(diào)試新產(chǎn)品，進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，或者解決質(zhì)量問(wèn)題而占用的機(jī)臺(tái)時(shí)間。其中新品調(diào)試占據(jù)了整個(gè)工程時(shí)間的80%。一個(gè)產(chǎn)品在第一次在打點(diǎn)工序機(jī)器上的調(diào)試時(shí)間大約為1個(gè)小時(shí)?？s短工程時(shí)間主要是縮短新品第一次的調(diào)試時(shí)間和之后其他機(jī)臺(tái)的審核時(shí)間，因此，有兩個(gè)方面的改進(jìn)。第一，采用SMED方法，將各個(gè)操作劃分為內(nèi)換模和外換模，最大限度的避免機(jī)臺(tái)閑置造成的生產(chǎn)時(shí)間浪費(fèi)。這樣做可以將新品調(diào)試時(shí)間由原來(lái)的一小時(shí)縮短為35分鐘。第二，改造機(jī)器并實(shí)現(xiàn)所有機(jī)器聯(lián)網(wǎng)，使機(jī)器文件自動(dòng)上傳到服務(wù)器，并實(shí)現(xiàn)共享，從而避免了創(chuàng)建文件的工作，節(jié)省了大量的時(shí)間。此項(xiàng)改進(jìn)可以將以前30分鐘的機(jī)臺(tái)審核時(shí)間縮短至10分鐘，大大提升了機(jī)臺(tái)審核的效率，為解決因機(jī)臺(tái)未審核而產(chǎn)生的機(jī)臺(tái)空閑時(shí)間問(wèn)題，打下了基礎(chǔ)。

5 總結(jié)

通過(guò)項(xiàng)目成員實(shí)際努力，成功將晶圓打點(diǎn)工序的OEE從68.1%提升到79.83%，而且理論基本達(dá)到了目標(biāo)，這是一個(gè)令人興奮的改善，從此晶圓打點(diǎn)工序帶脫了瓶頸工序的頭銜，探針測(cè)試生產(chǎn)線的總體產(chǎn)能至少提高了17.9%。項(xiàng)目實(shí)施后對(duì)效果進(jìn)行確認(rèn)，從顯性效益和隱性效益兩方面對(duì)實(shí)際改善效果做分析。顯性效益是指項(xiàng)目實(shí)施后實(shí)際產(chǎn)生的財(cái)務(wù)效益；隱性效益是指項(xiàng)目除了財(cái)務(wù)效益收益以外，對(duì)提升人員能力、增強(qiáng)士氣、構(gòu)筑企業(yè)文化等方面帶來(lái)的提升和改善，這些是用財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)無(wú)法來(lái)衡量的效益。

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作者簡(jiǎn)介

劉瑞雨（1981-），男，天津市，助理工程師，研究方向：半導(dǎo)體測(cè)試。