晶圓製造廠爐管區之控擋片存量控制模式設計

Abstract

晶圓製造高成本的特性，使得製造晶圓之良率直接影響商業獲利，而控擋片即為業界現行維持晶圓良率之方法。為維持產品的良率，業界普遍維持大量控擋片於生產現場，以防控擋片缺料而影響良率之維持。然而，如此之策略，引發控擋片干擾一般產品之生產、增加控擋片購置、使用，與存貨成本等等之問題。因此本文考量多等級間控擋片降級特性，建構控擋片在製品量控制模式，以期能有效的解決控擋片在製品量的問題。 本論文透過對控擋片使用特性之觀察，釐清控擋片與生產系統之交互作用，並以階段式的概念，分別以『單一迴圈存貨控制模組』與『多等級間降級規劃』解決控擋片在製品量的問題。『單一迴圈存貨控制模組』在不考慮等級調降的前提下，以拉式生產系統之存貨概念，決定該迴圈控擋片之最佳在製品量。『多等級間降級規劃』以控擋片調降法則的觀點出發，觀察控擋片在不同等級間之需求流動現象速率，找出瓶頸等級之所在，用以設定每一等級控擋片之重複使用次數，做為模擬模式運作之初始參數，以利運用模擬收尋最佳值。用以有效的使用控擋片，並減少缺料與全新控擋片之浪費。 經由實例驗證顯示，『單一迴圈存貨控制模組』所設定之控擋片在製品水準，已能滿足生產系統控擋片消耗之需求；再配合『多等級間降級規劃』所設計之控擋片再重複使用次數，調節多等級間控擋片降級之速率，則可使控擋片之提供完全無缺料之虞，此情況實能說明本文所設計之存量控制模式具有應用上之可行性與有效性。 關鍵字：控片、擋片、晶圓製造廠、在製品存貨

The profit of semiconductor manufacturing is related to yield of wafers. Dummy/control (C/D) wafer is used as an important tool to maintain and to improve yield of wafer production. In many real fab, unreasonable high WIP level of C/D wafer is maintained for preventing lack of C/D wafer. This kind of situation not only results in many problems of C/D wafer management but also affects the production smoothing of normal product. The objective of this paper is to establish a C/D wafer inventory model for setting up its WIP level and downgrading rule. Two hierarchical modules are included in this inventory model. Under the assumption that no downgrading situation happening, the WIP control for single loop module sets up the WIP level so as to satisfy the need of C/D wafer in each C/D grade. The downgrade planning module analyzes the downgrading rate needed for each grade of C/D wafer and then take the one with the lowest flow rate as the bottleneck grade. Balancing flow rates among different grades is considered to set the initial re-use times for each of C/D grade. With the WIP level and initial reuse times of C/D wafer, a simulation model is built for searching optimal values of reuse times. The case study shows that the WIP level set with the WIP control for single loop module already satisfy the consuming of C/D wafer. When cooperated with the reuse times policy which is determined by downgrade planning module, the shortage of C/D wafer can be totally avoided for normal products fabrication. Hence, the design of inventory control model is applicable and effective in a real fab. Keyword : control wafer, dummy wafer, wafer fabrication, WIP 圖目錄 iii 表目錄 v 符號一覽表 vii 第一章 緒論 1 第二章 文獻探討 7 2.1控擋片簡介 7 2.2控擋片的使用規則 7 2.2.1 等級與降級法則 8 2.2.2四個使用流程 10 2.2在製品存貨控制之相關文獻 12 2.2.1 在製品存貨控制重要性 12 2.2.2 不同生產規劃下之在製品 14 2.2.3 在製品存貨水準的設定 16 2.3生產週期時間之相關研究 17 第三章、控擋片存貨管理 20 3.1問題分析與定義 20 3.2控擋片存貨管理之理念與基本架構 23 3.3控擋片需求初估 25 3.3.1控擋片使用時機 25 3.3.2產能限制下控擋片之需求 26 3.4兩階段式控擋片存貨管理模式之構建 34 3.4.1單一等級之迴圈控擋片存貨水準設定模組 34 3.4.2多等級間降級規劃 38 3.4.3控擋片存貨控制 49 第四章、實例驗證 51 4.1、系統環境說明 51 4.1.1生產環境資料 51 4.1.2控擋片相關資料 52 4.2控擋片在製品存貨水準設定： 54 4.2.1基本輸入資訊 54 4.2.2執行過程 54 4.3、多等級間降級策略之求算過程 65 4.3.1、基本輸入資訊-多等級間控擋片之降級法則 66 4.3.2設定各 之起始值 67 4.4、模擬結果與分析 69 4.4.1 不考慮降級下之控擋片在製品存貨水準 69 4.4.2多等級間控擋片降級策略之決策 84 4.4.3 方法論共通性之檢測 88 第五章、結論與未來研究方向 90 5.1、結論 90 5.2、未來研究方向 91 參考文獻 93 附錄A、產品製程資料 96 附錄B、工作站相關資料 111