研究背景

近幾年來，隨著半導體產業技術不斷的進步，必須興建新廠房以應付市場與技術 的需求。投資興建新工廠時會面臨一個重要的決策，就是機台的購買數量，因為在半 導體晶圓廠中，大約有 80%的投資金額都投入在機台的購買上，故必須要讓機台發揮 最大的績效（也就是最大的產出），才可以減少購置多餘的機台。然而在生產現場中，

瓶頸機台才是決定產出的關鍵，所以要充分利用瓶頸機台的產能，才能真正增進工廠 的產量。在機台投資中，單價最高的機台為傳輸整合步進機（In-line Stepper），故在機 台的購買與生產策略的配置上，會將瓶頸機台設定為傳輸整合步進機，所以只要能夠 充分利用傳輸整合步進機，就可以減少機台的閒置，增加工廠的產能，減少不必要的 投資。

圖 1.1 為傳輸整合步進機的組態，該機台是由在製品暫存區（Buffer）、埠區（Port）

和反應室（Chamber） 所組成的流程式生產（Flow Shop），其內部大約有 20 多個反 應室所構成，生產方式會依照製程順序一個步驟緊接著下一個步驟，所以可視為流程 式生產的一種。機台設計最多會有 4 個埠區，每一個埠區一次是放置一個晶圓批

（Lot），故在埠區內的單位為晶圓批。而因為反應室一次只能加工一片晶圓（Wafer），

故在反應室內的單位為晶圓。

傳輸整合步進機的設置時間發生在曝光製程的反應室中，由於晶圓需要在該機台 加工不同的電路佈局，故晶圓會不斷反覆的進入傳輸整合步進機中加工，當加工不同 加工層時（亦即不同的電路），則需要更換光罩，大約是在 1.5 至 6 分鐘。

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圖 1.1 傳輸整合步進機的組態

傳輸整合步進機的傳輸單位有兩種：Lot 或 Wafer，如圖 1.1 所示，從在製品暫存 區到埠區的傳輸單位為 Lot；埠區到反應室為 Wafer；反應室到埠區為 Wafer；埠區到 在製品暫存區為 Lot，形成傳輸單位不一致的問題。正因為機台具有傳輸單位不一致

Lot-based Wafer-based

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圖 1.2 傳輸整合步進機 Full-lot 無產能損失範例

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過去 Wu & Chiou（2009）曾經針對小批量的情境作傳輸整合步進機的排程，以增 加工廠的產能，但並無考慮到有些晶圓批會有使用相同光罩的情形，所以將情境假設 為每一個晶圓批都不同，加工每一個晶圓批都需要更換光罩，即每一個晶圓批都需要 設置時間。然而在現實情況中，半導體工廠是一座具有迴流製程特性的工廠，故工件 會重複進入傳輸整合步進機中加工，然而每次皆為加工不同的電路佈局，在加工不同 電路佈局時才需要更換光罩；換句話說，相同的產品在同一加工層時（加工相同的電 路佈局），會使用相同光罩，故本研究將其條件考慮在內，使其更符合真實情形。

過去 Chern & Liu（2003）為研究在 DRAM 的生產情境及換光罩需要設置時間（6 分鐘）的情境下，使用 Family-based SDA 的派工法則使產出最大化。其文中提及在換 光罩需要設置時間時，使用家族式派工法則（Family-based）比使用單獨派工法則

（Individual-based）的績效更好，使產出與機台利用率更大。

家族式派工的方法為將使用相同光罩之晶圓批排序一起，如用此排序方法，可以 減少在加工時重覆更換光罩所產生多餘的設置時間，使其總完工時間越小，產出與機 台利用率越大。由於本論文也有光罩設置問題，故在研究方法中亦會納入家族式派工 的觀念，減少更換光罩的次數，其演算方法將會在第三章中詳細說明。