緒論

第一章 緒論

1.1. 研究背景與動機

半導體產業和影像顯示產業為政府在 2002 年推動的「兩兆雙星」產業。

其中，平面顯示產業為影像顯示產業的第一階段發展重點，根據 IEK 統計指 出，2007 上半年台灣平面顯示器產業總產值已達新台幣 6920 億元，較 2006 年同期成長超過 20%。且根據 Display Bank 對於 2008 年面板市況的調查與評 估表示，預估 2008 下半年 TFT-LCD 面板將供不應求更甚於 2007 年【1】。

事實上，2008 下半年經歷全球金融海嘯，TFT-LCD 產業需求雖急劇縮減，

但台灣手機面板出貨量成長 113%，雖目前稍有微衰退現象，但 Display Search 指出該產業於 2010 年將恢復成長。

TFT-LCD 製程主要區分為三階段，分別為第一階段之薄膜電晶體陣列 (TFT array)段製程、第二階段之液晶面板組立(LC cell assembly)段製程以及第 三階段之電路模組組立(module assembly)段製程。其中，第一階段薄膜電晶體 陣列製程與半導體晶圓製程十分相似，又稱為前段製程，具有回流(reentry)、

製程規格能力(process window)限制以及垂直鎖定機台(dedicated machine)限制 特性。

由於薄膜電晶體陣列段製程為三段製程中途程最長者。因此，機台產能是 否滿足產品訂單之產能需求，將影響到產品是否能在允諾期間內交貨。產能規 劃必須考量製程規格能力與垂直鎖定機台兩項限制，不同產品的製程精度相 異，精度越高，表示電路線寬越窄，造成產品僅限定於符合其製程技術之機台 上進行加工，即為製程規格能力限制，這種限制條件發生於黃光區機台。再者，

在黃光區中每台曝光機(exposure)在溫度、氣壓、濕度等諸多因素下，機台間 會有些微製程差異，導致產品於不同機台上進行加工時，易造成疊對誤差 (overlay error)【55】。因此，在第一關鍵層加工之機台，之後於關鍵層進行加 工時，仍回到原機台上進行加工，以避免誤差形成，不良率增加之情形，此種 情形稱為垂直鎖定機台限制。

除製程特性和機台限制外，另有等級工單之考量。衍生等級工單之原因分 為三大點：一、在工程批導入製程時，為加快工程批途程速度，因此提高工程 批之工單等級，以快速判斷技術更新之可行性。二、當新產品導入時，為驗證 新產品之規格，先提高新產品測試工單之等級，以儘快確認各機台生產該產品 之能力。三、為滿足部份客戶，加速產品上市時間要求，藉由提高工單等級，

縮短產品生產週期，以達到滿足客戶服務。等級工單的設定，可分辨工單之緊

急程度，通常工廠會將工單分為三等級工單，即為 hot lot、rush lot 與 normal lot，而本文所探討之情境將設定為 hot lot 與 normal lot，稱為雙等級工單。

當系統存在雙等級工單時，若工作站之暫存區有各等級之工件，此時，工 作站會挑選高等級工件進行加工動作，導致一般等級工件延後加工。顯然地，

高等級工件會因擁有優先加工權而較一般等級工件縮短生產週期時間，反之，

一般等級工件則因優先權之設定而延長生產週期時間，造成無法如期達交之可 能性，因此，加深排程規劃之困難度。

在 TFT-LCD 之 Array 產業情境下建構主生產排程機制時【71】【58】，並 未考量製程規格能力及垂直鎖定機台限制，亦未考量雙等級工單，因此引發吾 人之研究動機，設計出可考量上述限制條件之主生產排程。

由於產品組合/等級比例不同，對系統之負荷也會有所差異。如之前所言，

各種產品所需製程規格能力不同，必須在具備對應製程規格能力的機台上進行 加工。當產品組合(product mix)比例懸殊時，易造成負責加工產品比例較高之 機台利用率過高，而其他機台卻閒置之情形，使產品在等候加工時間延長，影 響到整體績效；另一方面，若高等級工單比例超過 20%時【25】，一般等級工 單之生產週期時間會急遽攀升，使得高等級與一般等級工單之生產週期時間變 異過大；但高等級工單比例過低時，無法提供特定客戶需求，加速產品產出。

如何訂定適當之產品組合/等級比例，以避免機台利用率差距過大，以及高等 級工單與一般等級工單之生產週期時間拉距過長，亦為本文研究動機之一。

1.2. 研究目的

基於上述之研究背景與動機，本文將依據薄膜電晶體陣列廠之特性，在考 量製程規格能力及垂直鎖定機台限制下，加入雙等級工單因素，以設計能快速 反應之主生產排程機制以及訂定最適產品組合/等級比例機制。吾人計劃以下 列模組來達成本文之目的：

1. 主生產排程設計

考量機台產能負荷，並針對雙等級工單、產品製程規格能力與垂直鎖 定機台限制因素，估算系統之產品生產週期時間、在製品數量以及每日作 業數，以做為主生產排程規劃之依據。

將上述績效指標與機台產能負荷作為考量，求得投料循環與產出時程 表，使主生產排程得以落實。

2. 最適產品組合/等級比例規劃模組

當主生產排程設計完成後，為考量於需求不穩定情境下以評估何種產 品組合/等級得使生產系統獲得最佳績效。故以資料包絡分析法(DEA)遴選 出高效率產品組合/等級比例並加以分析排序，以提供管理者作為接單依 據。

1.3. 研究範圍與限制

本文發展之主生產排程為中短期產能規劃，如圖 1- 1 所示。由於薄膜電晶 體陣列廠之生產系統複雜，為易於瞭解主題且降低研究環境之複雜度，做了下 列主要假設：

1. 生產系統方面：採用存貨式生產(make to stock, MTS)。

2. 生產作業方面：不考慮物料在工作區內之搬運時間，每次搬運車最大負 載量為 1 cassette 之工件；亦不考量緊急插單之情境。

3. 產品製程方面：各產品途程已知且製程穩定，並無報廢與重加工之情 況，各產品之製程規格能力為已知；產品等級不會在途程中突然改變。

4. 系統限制方面：不考慮人員、物料、附屬資源與工具之產能限制。

5. 本文僅針對 Array 段進行探討，Cell、Module 與供應商、顧客之關係不 在本文研究範圍。

6. 不考慮跨世代廠生產之情境，亦即僅考量單一廠內之生產情形。

圖 1- 1 研究範圍

1.4. 研究方法

為達成前述之研究目的，故本研究方法採下列方式進行：

1. 文獻探討

2. 問題定義與分析 3. 主生產排程設計

4. 最適產品組合/等級比例規劃 5. 結論與未來研究方向

圖 1- 2 研究方法流程圖