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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 電機工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/36406
標題: 半導體設備作業順序最佳化的斐式網建模:以爐管及物理氣象沉積為例
Semiconductor Tool Petri Net Modeling for Sequence Optimization: Furnace and PVD Cluster Tool Cases
作者: Jen-Hsuan Ho
何任軒
指導教授: 張時中(Shi-Chung Chuang)
關鍵字: 斐式網,半導體設備建模,作業順序最佳化,
Petri Net,Semiconductor tool modeling,Sequence optimization,
出版年 : 2011
學位: 碩士
摘要: 半導體晶圓廠購置設備的花費約佔建廠總額的七成以上,生產設備作業運用的效能因此攸關晶圓廠投資收益。本論文研究針對晶圓廠製程設備,以爐管(Furnace)和物理氣象沉積(PVD)兩類為案例,探討如何協助設備工程師有效建構設備機台作業順序模型、並進行效能分析與驗證,以做為設備作業順序最佳化之用。研究主要的挑戰在提供一套系統方法與工具環境,讓一般設備工程師有模組(module)及導引規則(guidelines)可容易地重覆運用,來(i) 描述半導體設備作業流程與觀察到的內部/外部控制邏輯, (ii)快速進行模擬驗證、追蹤修改所描述的模型,以及(iii)轉換所建模型為設備機台作業順序最佳化的限制條件(constraints)。
對於上述三項挑戰,本論文分別研發設計了解決方案:(1) 利用邱顯強2010年碩士論文以PⅤD機台為案例所研發的模組化斐式網建模方法、設備控制邏輯以語意式描述與功能性拆解的方法、及所建出的模型模組,推展至 Furnace內部及外部控制邏輯、出入口傳輸邏輯等(2) 利用CPN tools斐式網模擬軟體分析效能並比對各項效能及作業模式的差異找出了模型是否需要調整或修改,(3)以及藉由斐式網模型轉換為最佳化求解所需限制式模型的說明。
在模型驗證的部分,本文利用線上所使用的機台配置與規則建構其對應的斐式網模型,並且以實際的使用狀況比對模型模擬得到的結果,驗證模型之真實性以及有效性;在行為的驗證上,採用了PVD的推式控制邏輯,以及Furnace的外部邏輯。以晶圓產出之間隔時間以及資源占用時間作為主要驗證的指標並說明如何比對其操作上的差異以快速追蹤模型不足之處。
驗證後的斐式網模型可經由系統化的最佳化限制式模型轉換。藉由定義最佳化之目標函式,便可利用套裝軟體求解。得到的結果將可提供業者量化的效能指標,諸如晶圓產出間隔時間、使用率、製程完成時間等,及發現可能的作業順序控制邏輯選用或設計所能帶來的改善空間,進而提升半導體設備整體作業生產效能。
In the construction of a semiconductor fab., the cost of equipment is above 70% of the total cost. Therefore the production equipment performance is directly reflexes in the invest reward in the industry. This paper is focus on 'semiconductor fab.', using the case of Furnace Tools and PVD Cluster tools as example to discuss how to assist equipment engineer to efficiently construct the tool sequence model and validate the significance of model. In the end, the model should be able to provide the optimal or near optimal sequence.
Designing a systematic guideline for tool sequence modeling method, that a general equipment engineers can construct reusable, modules to fast up the tool sequence modeling process. For this propose, the key challenges is (i) to describe the observed internal/external control logic and (ii) to validate, and quick localize error and revise the just constructed module or complete model and (iii) to convert the constructed model into the constraint form for optimization package usage. In respect of these challenges, in this paper suggested following methods, (1) Adopt the method designed by S.C.Chiou Petri Net PVD Cluster tool robot control logic modeling, which consists in the syntax description and function decomposition methodology. This method helps engineers efficiently construct modules; in this paper we enriched this method to specific furnace such as internal/external control logic, Queue time consideration. (2) Applying the software CPN tools to simulate the constructed models, by token flow and variable design to obtain the necessary information for behavior and performance analysis, as Petri Net has a graphic structure; the error can be located easily. (3) Using the method cooperated designed by Inotera, University of Connecticut and National Taiwan University to module and systematically convert the math form PN model into its constraint form.
In this paper, a PVD real fabric operation data is used to validate the constructed model, the error is within 1 sigma (about 2%), and the optimized sequence has the same behavior and performance as real data, it shows that this method can result an optimal sequence of fab. tools, and the real operation sequence is near optimal.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/36406
全文授權: 有償授權
顯示於系所單位:電機工程學系

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