设备可靠性、有效性与可维护性管理测试规范制度

1、设备可靠性、有效性和可维护性管理测试规范制度1. 目的1.1 这份文献通过提供测试半导体制造设备在制造环境中的三性（可靠性、有效性、可维护性）的标准，为设备的使用者和供应商之间的沟通建立了一个通用基础。2. 范围2.1 这份文献定义了设备的6种基本状态。它包括了设备的任何时间所有可能的状态。设备的状态由其功能状况决定，而不管操作者是谁。在这里所做的对设备可靠性的测试强调的是对正在使用中的设备的突然中断，而不是对设备的所有时间。2.2 本文献第三节（设备状态）定义了如何对设备时间分类。第六节（三性测试）定义了测试设备状态的公式。第七节（不确定测试）另外给出方法用来评估所得数据的统计意义。2.3

2、有效的应用这份规范需要设备的工作遵循它的周期及或时间。自动监测设备状态是标准SEMIE58中的内容，并不在本规范中。设备使用者与供应商之间清晰有效的沟通将持续提高设备的工作状况。2.4 在这份规范中的三性的指数可以直接运用于整个设备的非成套工具和子系统水平级。三性指数可以适用于子系统水平（例如过程模块）的多路径组工具。2.5 这份标准虽然有提到安全事宜，但目的并不旨在追求这个方面。它将是这个标准使用者的责任来建立合适的安全和健康条款，以及在使用前决定限制章程的运用。3. 参考标准 SEMIE58-自动化的可靠性、有效性和可维护性的标准注释1：本文列出的所有文献都使用其最新的适应版本。4. 术语

3、4.1 辅助 - 在一个设备周期中设备工作突然中断时发生，它有以下三种情况： c 通过外部干涉使中断的设备周期继续。（比如通过操作工和使用者的干涉，无论它是人或电脑。） c 除了一些特殊的消耗品，零件不可替换。 c 在设备操作规范方面没有进一步改变。4.2 成组工具 - 由机械地连接在一起的集成过程模块组成的制造系统。（这些模块可能来自于同一或不同供应商）4.2.1 单路径成组工具 - 只有一条流水线的成组工具。4.2.2 多路径成组工具 - 超过一条独立流水线的成组工具。（比如，多负荷闸、同样型号的多流程单元室）4.3 周期（设备周期） - 一个设备系统或子系统的完全操作过程（包括装卸产品）

4、，有流程、制造、测试步骤。在一个单元流程系统中，周期数等于流经的单元数。在多批系统中，周期数等于批量数。4.4 停工时间（设备停工时间）- 设备不在工作状态或没有执行到它应有水平的时间，不包括任何不在计划安排上的时间。4.5 故障（设备故障）- 在没有外来干涉下发生的意外故障或偏离。 注释2：正确分类设备故障对于方便解决问题和提高设备能力是非常重要的。4.6 宿主 - 联系设备的智能系统，作用相当于代表工厂领导下属的制造主任。（比如，一个非植入的计算机或单元控制器）4.7 中断-任何干预和故障注释3：中断干预之和故障之和4.8 维修-保证设备在预定功能状态下工作。在本文献中，维修的目的是功能不

5、是设备结构；不论是谁来维修，它都包括调整、材料变化、软件开放、修理、预定检测等等。4.9 制造时间-所有生产产品的时间及相应停留等待时间。4.10 非计划时间-计划中设备不在用于生产的时间。4.11 生产时间-总时间减非计划时间。4.12 操作工-在设备旁通过设备控制面板操作设备的人员。4.13 产品-可以成为有功效的半导体装置的一个单元，包括功能的工程装置。4.14 断工-为使设备能继续工作的一段维修时间，包括冲洗、冷却、加热、软件备份、储存、动态数据（包括参数、方法）、断工发生在计划内和计划外的停工时间内。4.15 复工-在断工维修后，使设备恢复正常功能工作的一段维修时间。包括冲气、加热、

6、标准化时间、初始化常数、载入软件、重贮数据（例参数、方法）、控制系统再建等等。但不包括设备及流水线检测时间。复工也发生在计划内外的停工时间内。4.16 关机-当设备有计划外状态时，让设备回到安全状态的时间。它包括为了达到安全状态所做的任何过程。关机仅出现在计划外时间中。4.17 规范（设备操作）-文献中所写的在使用者与供应商之间在设备操作的规定条件下的功能所达成的一致条款。4.18 开始-设备从计划状态到达成预期功能所需的时间。包括冲气、加热、冷却、标准化时间、初始化常数、载入软件、重贮数据（例参数、方法）、控制系统再建等等，开始包括于计划外时间中。4.19 辅助工具-不属于生产设备，但是在正

7、常操作中必需的设备。（比如，密封盖、运载机、探测卡片、电脑控制器）4.20 总时间-一周7天，1天24小时的所有检测时间。为了正确表达总时间，设备的所有6种基本状态必须正确记录。4.21 培训（工作外）-在工作外时间对设备操作和维修进行的指导。它包括于计划外时间。4.22 培训（线上）-在正常工作时对个人操作和维修进行的指导。线上培训一般不会打断正常的操作和维修活动，所以它可以不被区别的包括在任何设备状态中（除等待与计划外时间）4.23 单元-任何芯片，模，成套设备或单位零件。4.24 工作时间-设备处于正常功能状态的时间，包括有效生产的、等待的和策划时间，不包括任何计划外时间。4.25 使用

8、者-动作于设备的实体，无论是在设备旁的操作者或在远处遥控的自动界面。从设备的角度出发，操作者和宿主都是使用者。4.26 校正运行-设备的一次循环（使用产品单元，非产品单元或不成单元的）以用来引导设备进入规范中的预定状态。5. 设备状态5.1 为了清楚地检测设备地表现，本文献定义了所有设备状况和时期必须遵循地6种基本状态。5.2 设备状态是由功能决定而不是由设备结构决定。例如任何维护过程都是这样分类，而不论谁是操作者、操作工、技术人员或流程工程师。5.3 关键的时间块在后文的等式中将会特别用到。这些基本的设备状态又可以分成许多子状态，以满足生产运转所需的追踪解决。SEMIE10并没有列出所有的子

9、状态，但是给出了许多例子用以指导。5.4 有效状态-设备按预定功能工作的时间。有效状态包括：c 常规生产（包括装卸产品）c 为第三方工作c 返工c 与生产结合的操纵。可能是或不是产品单元（比如，分批和新运用）。5.5 等待状态-在这段时间内，设备是在正常功能状态下，基础设施和化学材料都准备好了，但是不在生产。它不是计划外的。等待状态包括：c 没有操作工（包括休息、午餐和会议）c 没有产品（包括由于缺乏辅助设备比如计量工具造成的缺少产品）c 没有辅助工具（例如密封盒、芯片传输器、探测卡）c 没有从自动系统来的输入信号（例宿主）5.6 工程状态-设备处在正常功能状态下（没有设备和流程问题存在），但

10、是用于工程实验的时间。包括：c 过程工程（过程塑造）c 设备过程（设备评估）c 软件工程（例限定软件）5.7 计划内停工状态-设备按计划停止正常功能工作的一段时间。包括：c 维修推迟 c 生产检测 c 预防性维修 c 改变化学材料或消耗品 c 调整 c 与基础设施相关的停工。5.7.1 维修推迟-由于设备正等待使用者或供应人员或其它与维修有关的部分（化学材料、消耗品等）而使设备不能正常工作的时间。维修推迟有可能是因为管理员决定让设备停着推迟维修。注释4：维修推迟会发生在维修过程的任何时段，它必须从维修时间中被独立出来。推迟时间包括在离线时间内，但不在修理时间内。（详见6.3节设备可维修性）5.

11、7.2 生产控制-有计划地打断产品有效生产来评估产品或非产品单元。按照设备操作的规范来证实设备是否处于规范中的正常功能状态。它并不包括可以平行于产品生产的检测，也不包括随着预防性维修、调整及修理过程产生的检测。5.7.3 预防性维修-它由以下的几部分组成： c 预防性措施：按计划周期维护过程（包括设备断工、复工），以降低设备运转中故障的可能性。间断周期可能基于设备时间、设备状态。 c 设备检测：运转设备以证实设备的功能状态。（比如，系统达到基本压力，芯片传输没有异常、气流正常、等离子区燃烧、来源达到特定压力。） c 校正运作：在预防性措施后为保证设备按规定正常运作而建立的单元流程和评估。注释5

12、：设备供应商有责任提出预防性措施计划以使设备达到预定水平。使用者如果希望供应商提高设备水平，他们有责任指出与原定计划的偏离之处。5.7.4 改变化学材料及消耗品-指在补充半导体流程中的原材料时的故意打断。它包括改变气瓶、酸、目标、来源等等以及任何与改变相关的充、洗、清洁。但不包括在得到化学材料、消耗品补给之前的延误时间。5.7.5 调整-它是以下几部分之和： c 变动：为了适应在流程、产品、包装结构上的改变而作出的设备变动所需的时间。（不包括装修、重建、升级） c 设备测试：运行设备以证实它的功能。（比如，系统达到基本压力，芯片传输没有异常、气流正常、等离子区燃烧、来源达到特定压力。） c 校

13、正运行：在改变后为确认设备按规定正常运作而建立的单元流程和评估。注释6：设备供应商有责任提供设备在预定条件下改变和测试的过程步骤。使用者如果希望在这些条件下供应商减少改变次数，那么他有责任给出偏离的过程步骤。5.7.6 与基础设施相关的停工-由于缺乏辅助的基础设施而使设备不能按预定功能运行的一段时间。相关的基础设施有： c 环境（例温度、湿度、震动、微粒度） c 房屋的悬挂装置（例动力、冷却水、空气、废气、LN2） c 与其它设备或宿主计算机连接的管道 c 与宿主相连的通信设备5.7.6.1 任何与上述项目相关的停工时间将包括在基础设施的停工时间内。例如，由于安排了15分钟的动力短缺使需要另外

14、的制冷剂动力，这样让设备再恢复到预定功能状态所耗费的时间就是与基础设施相关的停工时间。5.8 计划外停工时间-由于一些意外事件使设备不在预定功能状态的时间。 c 维修推迟 c 修理 c 改变化学材料及消耗品c 不合规范的输入 c 与基础设施相关的停工5.8.1 维修推迟-由于设备正等待使用者或供应人员或其它与维修有关的部分（化学材料、消耗品等）而使设备不能正常工作的时间。维修推迟有可能是因为管理员决定让设备停着推迟维修。注释7：维修推迟会发生在维修过程的任何时段，它必须从维修时间中被独立出来。推迟时间包括在离线时间内，但不在修理时间内。（详见6.4节设备可维修性）5.8.2 修理时间-包括以下

15、： c 诊断：识别设备故障的源由的过程。 c 纠错行为：提出设备的故障处并使设备恢复到正常运作的维修过程。（包括设备断工、复工、重建、重设置、再循环、再启动、回到前一个软件版本等等）c 设备测试：运行设备以证实它的功能。（比如，系统达到基本压力，芯片传输没有异常、气流正常、等离子区燃烧、来源达到特定压力。） c 校正运行：在改变后为确认设备按规定正常运作而建立的单元流程和评估。5.8.3 改变化学材料及消耗品-指计划外的为补充半导体流程中的原材料时打断生产运行。它包括改变气瓶、酸、目标、来源等等以及任何与改变相关的充、洗、清洁。但不包括在得到化学材料、消耗品补给之前的延误时间。5.8.4 不合

16、规范的输入-由于不合规范的输入或错误输入而造成一些问题使设备不能正常运行的时间。这些输入包括： c 辅助工具（例弯曲的密封盒或芯片运输器、错误的数据解释或输入） c 产品（例逆流的流程或产品问题，弯曲的芯片，受污染的芯片，弯曲的铅框） c 测试数据（例未经校正的计量工具，误读的图表，错误的数据解释或输入） c 消耗品及化学材料（例如受污染的酸，有渗漏的焊接，衰变的光阻，品质低劣的铸造物）5.8.4.1 任何由于以上各项造成的停工时间包括在不含规范的输入之停工时间范围内。例如，由于间断的探测卡片短缺、探测系统要修理。由此而产生的停工时间分类在不合规范的输入的停工时间。5.8.5 与基础设施相关的

17、停工-由于缺乏辅助的基础设施而使设备不能按预定功能运行的一段时间。相关的基础设施有： c 环境（例温度、湿度、震动、微粒度） c 房屋的悬挂装置（例动力、冷却水、空气、废气、LN2） c 与其它设备或宿主计算机连接的管道 c 与宿主相连的通信设备5.8.5.1 任何与上述项目相关的停工时间将包括在基础设施的停工时间内。例如，由于安排了15分钟的动力短缺使需要另外的制冷剂动力，这样让设备再恢复到预定功能状态所耗费的时间就是与基础设施相关的停工时间。5.9 制度外状态-在这段时间内设备并没有安排用于生产。例如轮休、周末和假日（包括关机和开机）5.9.1 如果设备因为离线培训或日常预防性维修不能解决

18、的安装、修建、重建及软硬件升级而造成不在生产状态，这就属于制度外状态。制度外时间就是从这些状态恢复到正常生产所需的时间。5.9.2 设备维修时间不能计入制度外状态时间内，因为所有的维修时间必须计入计划内或计划外停工时间内（包括诸如计划的冷却泵更新这样的自动常规维修）。5.9.3 同样，任何这个时期内生产或工程工作必须计入生产或工程时间。（包括将在几小时后自动关机的无人操纵的设备）6. 三性测试6.1 几十年来，可靠性、有效性和可维护性作为设备表现的衡量工具在工业领域中广泛运用。这一节中在半导体行业中定义的与已经存在的工业标准相符合。与三性的定义同时给出的还有用来衡量测试结果的指数。6.2 设备

19、可靠性-是指设备在一段时间内规定状况下按要求功能运行的可能性。 注释8：这里给出两种不同的测试方法：有效时间和设备周期 c 有效时间仅考虑当生产产品时所发生的。（用于生产运作目的） c 设备周期考虑各个设备状态中由每台设备周期造成的疲惫和损坏。6.2.1 MTBIP-平均中断间隔时间；是两次中断间的平均正常运行时间。在这段时间内，有效时间被多次中断打断，只有有效时间列入计算中，而计算中的中断是指从任何状态恢复到正常生产的次数。使用MTBIp不仅要正确捕捉故障和辅助信息，而且还要正确分类所有时间。MTBIP 有效时间 有效时间中的中断次数6.2.2 MTBFP-平均故障间隔时间；是两次故障间的平

20、均正常运行时间。在这段时间内，有效时间被多次故障打断，只有有效时间列入计算中，而计算中的故障是指从任何状态恢复到正常生产的次数。使用MTBIp不仅要正确捕捉故障信息，而且还要正确分类所有时间。MTBIP 有效时间 有效时间中的故障次数6.2.3 MTBAP-平均辅助间隔时间；是两次辅助间的平均正常运行时间。在这段时间内，有效时间被多次辅助打断，只有有效时间列入计算中，而计算中的辅助是指从任何状态恢复到正常生产的次数。使用MTBIp不仅要正确捕捉辅助信息，而且还要正确分类所有时间。MTBIP 有效时间 有效时间中的辅助次数注释9：可靠性可以用不同的因素如设备时间、周期和状态来衡量。以下为使用周期

21、的两个例子。6.2.4 MCBI-平均中断间隔周期；是指设备在两次中断间隔间的平均周期次数。在这段周期内，总共的设备周期被多次中断打断（包括产品周期和非产品周期）。计算中超出了设备状态而将系统或子系统经历的所有循环包括在内。计算不需要考虑设备状态，只要设备周期与中断情况。MCBI总周期数 中断次数6.2.5 MCBF-平均故障间隔周期；是指设备在两次故障间隔间的平均周期次数。在这段周期内，总共的设备周期被多次故障打断（包括产品周期和非产品周期）。计算中超出了设备状态而将系统或子系统经历的所有循环包括在内。计算不需要考虑设备状态，只要设备周期与故障情况。MCBI总周期数 故障次数6.2.6 MC

22、BAI-平均辅助间隔周期；是指设备在两次辅助间隔间的平均周期次数。在这段周期内，总共的设备周期被多次辅助打断（包括产品周期和非产品周期）。计算中超出了设备状态而将系统或子系统经历的所有循环包括在内。计算不需要考虑设备状态，只要设备周期与辅助情况。MCBI总周期数 辅助次数6.3 设备有效性-当需要时设备可以按预定功能运行的可能性。6.3.1 对设备的时间利用率-设备按预定功能运作的时间扣除所有的维修延迟、不合规范的输入造成的停工及与基础设施有关的停工的百分比利用率。这个计算用于仅在设备价值的角度上反映设备可靠性和可维护性。对设备的时间利用率(%) 设备工作时间100 生产时间(所有维修时间不合规范的输入停工与基础设施有关的停工)6.3.2 对供应商的时间利用率-设备按预定功能运作的时间扣除使用者的维修延迟、不合规范的输入造成的停工及与基础设施有关的停工的百分比利用率。这个计算只剪除使用者的维修推迟，所以只考虑了供应商的零件和服务的推迟。目的在于为供应商的交易服务提供一个有效的评判标准。供应商的时间利用率(%) 设备工作时间100 生产时间(使用者维修时