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1、建構半導導體製造造過程產產品異常常資料挖挖礦技術術之研究究梁蕙姿 簡禎富富 彭金金堂國立清華華大學工工業工程程與工程程管理研研究所國立清華華大學工工業工程程與工程程管理研研究所元培科學學技術學學院經營營管理研研究所摘 要為因應半半導體製製造過程程中產品品製程技技術的快快速變化化、複雜雜產品組組合及生生產週期期時間長長的生產產環境，如如何在自自動化系系統輔助助的大量量生產之之下，在在製造過過程中提提供工程程人員可可確認正正確的製製程參數數，以及及發現產產品異常常時可立立即針對對問題的的特徵進進行問題題真因追追蹤與分分析，針針對取得得的資訊訊進行合合適的決決策並將將可能已已受影響響的產品品列表管管
2、理，以以減少產產品的良良率損失失，已成成為重要要的產業業應用與與學術研研究議題題。本研究目目的係研研究資料料挖礦技技術中關關聯規則則的Apprioori 演算法法，結合合半導體體領域知知識，將將製造過過程中追追蹤已發發生問題題的解決決方式，進進行關聯聯資料的的搜尋並並予以模模式化，並利用用決策樹樹歸納法法進行可可疑原因因區別的的建議；本研究究並建構構此半導導體製造造過程中中的資料料挖礦應應用系統統雛型，而而以目前前半導體體製造中中自動化化系統所所蒐集的的資料結結合此方方法而建建構一半半導體製製造過程程中的資資料挖礦礦應用系系統為此此研究的的實作驗驗證，以以完整地地檢驗資資料挖礦礦的方法法與步驟
3、驟進行大大量資料料的篩選選、推演演與模式式建構等等過程；結論歸歸納本研研究結果果與貢獻獻，並探探討未來來研究方方向。關鍵字：資料挖挖礦、決決策分析析、半導體體製造管管理、關關聯規則則The Stuudy of Datta MMiniing Tecchniiquees ffor Anaalyzzingg Seemiccondducttor Mannufaactuurinng PProdductt AbbnorrmallHui-Tzuu Liiangg Chhen-Fu Chiien Jinn-Taang PenngDepaartmmentt off Inndusstriial Enggineee
4、riing andd Ennginneerringg Maanaggemeent,NatiionaalTsinngHuuaUnniveersiityDepaartmmentt off Inndusstriial Enggineeeriing andd Ennginneerringg Maanaggemeent,NatiionaalTssinggHuaaUniiverrsittyGradduatte IInsttituute of Bussineess andd Maanaggemeent,Yuannpeii Innstiitutte oof SScieencee annd TTechhnoll
5、ogyyABSTTRACCTThe envviroonmeent witthinn thhe ssemiiconnducctorr induustrry iis oone thaat iis mmadee upp off raapiddly chaangiing tecchnoologgiess, ccomppliccateed pprodductt grroupps, exttenssivee prroduuctiion houurs. Thhe ffolllowiing poiintss haave beccomee crruciial isssuess foor iinduustrria
6、ll apppliicattionn annd aacaddemiic rreseearcch wwithhin thee semiiconnducctorr induustrry: metthodds bby wwhicch aaccuuratte pproccesssingg paarammeteers mayy bee prroviidedd foor eengiineeers to connfirrm tto, witthinn ann auutommatiion sysstemm duurinng mmasss prroduuctiion; meethoods by whiich a
7、bnnormmal wafferss maay bbe iinsttanttly traackeed aand anaalyzzed, baasedd onn thhe pprobblemms/ddefeectss off eaach inddiviiduaal ccasee; mmethhodss byy whhichh obbtaiinedd daata mayy bee appproopriiateely proocesssedd, bby wwhicch aaffeecteed pprodductts mmay be mannageed tthrooughh a repportt ch
8、hartt, aand by whiich yieeld losss oof pprodductts mmay be lesssenned.Thiss sttudyy wiill foccus on thee Apprioori alggoriithmm ussed in dataa miniing techhnollogiies, annd wwilll inncorrporratee woorkiing knoowleedgee off thhe ssemiiconnducctorr induustrry, to seaarchh foor, andd too deevellop thee
9、 sooluttionn ussed to traack exiistiing proobleems witthinn thhe ffabrricaatioon pproccesss.Thhe ddeciisioon ttreee annalyysiss meethood wwilll allso be useed tto ccateegorrizee annd ddifffereentiiatee poossiiblee prrobllem souurcees. Thiis sstuddy wwilll allso connfigguree ann innitiial prootottype
10、e off a datta mminiing apppliccatiion sysstemm too bee ussed witthinn thhe ssemiiconnducctorr faabriicattionn prroceess.Thee dataa miniing apppliccatiion sysstemm prroduucedd frrom commbinningg thhis prootottypee wiith thee auutommatiion sysstemm cuurreentlly uusedd foor ssemiiconnducctorr fabss wii
11、ll be sett foorthh ass a feaasibble exaamplle iin tthiss sttudyy, aand commpreehennsivve ddataa wiill be fillterred, caalcuulatted, annd mmodeelinng, bassed upoon ddataa miininng mmethhodss annd pprocceduuress.Reeseaarchh reesullts of thiis sstuddy wwilll bee cllasssifiied andd orrgannizeed, andd a
12、goaal ffor futturee sttudiies willl bbe eexammineed. Keywwordds：Datta MMiniing、Decision Analysis、SemiconductorManufacture Management、Association Rule一、前言言我國半導導體產業業不論是是產值、全全球佔有有率、或或是自給給能力近近年來皆皆有顯著著的表現現。根據據統計119877年時台台灣半導導體產品品產值達達全球的的0.66%，在在企業與與政府的的全力合合作及衝衝刺之下下，於119955年已上上升至22.6%(何宜宜佳，民民92)。在半半導體製製造技
13、術術日趨進進步與純純熟之下下，已進進入八吋吋、十二二吋晶圓圓的年代代，這其其中大量量資金的的投入是是不可或或缺的，特特別是十十二吋晶晶圓廠其其所投入入的金額額約需330億美美元。因因此，在在如此龐龐大的投投資金額額與技術術快速變變化之下下，如何何規避經經營風險險已是台台灣甚至至全球半半導體業業者共同同面對的的重要課課題。在半導體體廠製造造環境中中，不乏乏包含2200種種以上的的製程與與設備種種類，若若以半導導體製程程的創新新速度與與產品多多樣性生生産特性性、或是是生産能能力及其其大批量量生産方方式發展展而言，對對於目前前已存在在的八吋吋廠或是是十二吋吋廠來說說，不論論是製程程設備或或是自動動化
14、系統統的規劃劃上，皆皆會影響響晶圓廠廠的成本本與生產產效率。因因此，為為因應製製造過程程中產品品的製程程技術變變化、以以及在自自動化系系統的輔輔助大量量生產之之下，如如何在製製造過程程中提供供工程人人員可確確認正確確的製程程參數、以以及發現現產品異異常時，可可立即針針對問題題的特徵徵進行問問題真因因追蹤與與分析，並並將可能能已受影影響的產產品列表表管理，以以減少產產品的良良率損失失與如何何針對取取得的資資訊進行行合適的的決策，將將是生產產人員所所必須面面對的挑挑戰。就目前的的企業對對於數以以百萬筆筆的歷史史資料處處理方式式而言，當當產品發發生異常常或為特特定任務務而必須須得到部部份資訊訊的支援
15、援時，若若將其一一一分類類並運用用於分析析上，其其實是件件耗時且且相當困困難的工工作；通通常在自自動化系系統中資資料庫僅僅記錄現現場正使使用的已已設定參參數值，因因而當產產品被發發現已產產生異常常時往往往無法及及時取得得當時製製造過程程中的參參數設定定值，必必須依賴賴製程或或設備工工程人員員的紀錄錄或是其其他備份份的資料料庫，資資料不易易取得且且方法繁繁雜。但但由於資資料挖礦礦(Daata Minningg)技術術的發展展，使得得從龐大大複雜的的資料中中萃取出出隱含有有用的資資訊，以以客觀的的統計分分析提供供快速且且正確的的訊息變變為可能能。資料料挖礦技技術是一一種統計計工具的的應用，其其結合該該產業領領域的專專業與資資料庫知知識，從從資料庫庫或其他他資料儲儲藏系統統中，針針對大量量的資料料進行篩篩選、推推演與模模式建構構等程序序，以挖挖掘隱含含在資料料與模式式中的訊訊息進而而轉換成成為商機機，或是是提供決決策者新新的知識識以利於於決策的的進行（簡簡禎富等等，民990；簡簡禎富等等，民992）。因因此，本本研究將將以目前前半導體體製造中中自動化化系統所所蒐集的的資料結結合資料料挖礦技技術的應應用，建建立半導導體製造造過程中中所蒐集集資料的的資料挖挖礦分析析，以提提供工程程師問題題追蹤的的另一種種方法的的選擇。本研究是是使用半半導體自自動化系系統的資資料庫為為資料挖挖
