設備工程師在做什麼?
設備工程師(Equipment Engineer,常簡稱 EE)在晶圓廠裡顧的是機台本身:讓它會動、動得穩,壞了把它修好。晶圓上做出來的東西對不對,主要是製程工程師在看,兩種工作怎麼分,見「製程工程師和設備工程師差在哪?」。這一篇只講設備工程師自己的一天。
可以把他想成一支很貴的車隊的技師:定期保養,半路拋錨要趕去救,修好了先試過,才交回去上路。
設備工程師顧的「機台」長什麼樣?
很多機台裡,真正在加工晶圓的是密閉的腔體,一台常有兩個以上;旁邊還有搬晶圓的手臂、真空泵浦、電源、氣體管路,和很多隨時在記數字的感測器。
設備工程師多半分區顧,例如蝕刻區的顧蝕刻機(有哪幾區,見「晶圓廠七個製程區各在做什麼?」)。同一種機台顧久了,比較看得出它今天哪裡不一樣。
平常的一天在做什麼?照排程保養
機台用久了,零件會磨耗,腔體會髒。最基本的工作,是照排程做 PM(預防保養):還沒壞,先停下來保養。排程有的照日曆,有的照用量,例如跑了多少片晶圓;也有看感測器的數字開始變了才排的。
保養常做的事:
- 開腔:把腔體打開,清掉內壁慢慢積上的東西。動手之前,先把電源和氣體的閥鎖住、掛上寫著名字的牌子,叫上鎖掛牌:有人在修,不要動。
- 換零件:例如 O-ring,夾在兩個零件中間擋住氣體的橡膠圈。它長期待在電漿和熱裡,會慢慢老化,密封變差,還可能掉出碎屑。
- 記下來:換了什麼、量到什麼,寫進保養紀錄,下一次保養的人才查得到。
保養的時候機台不能生產,這也算一種 Down,只是事先排好的。
保養完,為什麼不能馬上開始生產?
因為「裝回去」不等於「跟原本一樣」。腔體打開過,裡面的狀態就變了,要一關一關確認:
- 抽真空:關上腔蓋,把空氣抽掉。開腔時,空氣裡的水氣會沾在內壁上,抽的時候只會一點一點放出來,所以常常要等很久。
- 測漏:剛裝回去的接頭,一個沒鎖好就會漏,要一處一處找,確定沒有縫。
- Season:清得太乾淨的腔壁,頭幾片做出來反而跟平常不一樣。所以先跑幾片不是客戶貨的假片,讓內壁穩下來。
- 測機:用測機片量做出來的結果,例如刻得多快、多了幾顆 particle(微粒)。在規格內,機台才能復機,回到生產。
這幾關由誰做,各廠分法不太一樣。常見的是硬體那一段由設備工程師做完,再交機給製程工程師,由製程確認做出來的結果。兩邊都過,才算修好。腔壁為什麼會讓結果慢慢飄,見「蝕刻是什麼?」。
機台半夜當機,電話會打給誰?
晶圓廠 24 小時不停(為什麼,見「晶圓廠為什麼 24 小時不停?」)。工程師多半上白天的班,晚上輪流 on-call:這一週輪到你,機台半夜出事、夜班處理不來,電話就會打到你手上。
常見的順序是:機台亮紅燈、跳出 alarm(比較嚴重的異常,機台多半會自己停),現場的技術員先照 OCAP(異常處置流程)做完能做的,再打給設備的 on-call。技術員和工程師怎麼接力,見「技術員和工程師差在哪?」。
接起電話要判斷:是哪個零件、哪個訊號出問題?可以等天亮,還是要現在進廠?要不要先叫零件?
有一件事要忍住:直接按 reset。把錯誤清掉,機台看起來又能跑了;可是原因沒排除,同樣的問題很快會再來一次。
稼動率、Down、Up:設備工程師看哪些數字?
機台能生產叫 Up,不能生產叫 Down。稼動率講的是機台的時間有多少拿來生產。各廠算法不太一樣;業界有一套公開的國際標準,把機台的時間分成六種狀態,例如待機、排好的停機(保養)、沒排的停機(故障)。
除了稼動率,常追的還有兩個數字:平均多久壞一次,和每次平均多久修好。前一個要拉長,後一個要縮短。
為什麼在意?機台非常貴,停著也在折舊;一台停下來,後面的貨就跟著等。可是保養本身也是停機:保養太勤,停機時間變多;保養太少,等到壞了停得更久,還可能先做壞幾片晶圓。所以也有研究試著照機台的監控數字決定何時保養:少做不必要的保養,也少一點意外停機。
那個監控系統叫 FDC:感測器的數字一超過門檻,就發通知叫人。門檻設太緊,會一直誤報;設太鬆,又會漏掉慢慢變壞的那一種。
設備工程師跟誰一起工作?
| 誰 | 一起做什麼 |
|---|---|
| 技術員 | 常是現場最早發現機台不對的人,照流程先處理,再打電話說清楚看到什麼 |
| 製程工程師 | 修好之後交機、測機;機台裡和後面的貨怎麼辦,由他判斷 |
| 製造部 | 問「機台幾點會好?」,好排後面的貨 |
| 廠務 | 顧機台吃的電、水、氣體和化學品,問題在誰那一段要一起分 |
| 設備商的工程師 | 大問題、特殊的零件,一起看 |
跟廠務的分工,大致以機台的接點為界(見「廠務工程師在做什麼?」)。例如泵浦越來越燙,先問廠務冷卻水的總管正不正常;總管正常、別台也正常,問題就在這台自己那一段。製造部怎麼排貨,見「晶圓廠的製造部在做什麼?」。想在一台正在生產的機台上做測試,也要先跟製造部借機:借出去的那段時間,它不出貨。
在 fab24hr 裡
按「進廠」、選「打工人的一天」,在「今天你是」卡片上點「量產廠」,左右滑到設備工程師,名字下面點「蝕刻」,就是蝕刻設備工程師。四個班照你打開的時間:
- 深夜班「三通電話」:這週的設備 on-call 是你。你在家,夜班傳來的照片就是你的眼睛:清洗機的液位低、蝕刻機的 A 腔吸不住晶圓、薄膜機的泵浦越來越燙。每一張照片裡,都要分出哪一個是原因、哪一個只是結果。
- 早班「開腔」:ETCH-03 的 A 腔從凌晨停到現在,今天由你開腔:上鎖掛牌、破真空等降溫、拆下舊的 ESC(靜電吸盤)、八顆螺絲對角鎖、抽真空、測漏。每一步都可以省一點時間,省下來的,會在後面回來找你。做完交機,學長阿凱說:「修好不算數。製程說過了,才算數。」
- 午班「缺料」:薄膜機 CVD-02 大保養完,微粒測試沒過,要換的噴灑頭備品明天才到。跟別課借、每一批都跑監控片先放行,還是停到明天,由你決定。有些日子,午班換成黃光區的熱板。
- 晚班「一直誤報」:你留下來寫換 ESC 的維修報告,FDC 一直叫你,大部分是誤報。門檻要不要放寬,也是你的選擇。
遊戲裡的公司、人物、機台編號和數字都是虛構的;設備工程師做什麼、為什麼這樣做,照公開的一般資料寫,實際的分工每家公司不一樣。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話,白話解釋」查。
在遊戲裡你會在哪裡遇到它當蝕刻設備工程師(量產廠 › 設備 › 蝕刻),深夜班你是這週的 on-call,在家看夜班傳來的照片判斷哪裡壞了;早班親手打開 ETCH-03 的 A 腔換零件,做完交給製程測機。
在 fab24hr 裡當一天蝕刻設備工程師:每一步都可以省一點時間,省下來的,會在後面回來找你。
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