臺灣博碩士論文加值系統

對任何的半導體公司而言，若在面對製程世代轉換時採購太多的機台，可能會導致成本浪費及無塵室的空間閒置；但若機台採購太少時，則可能會因為產能不足而造成產品短缺的風險。因此，如何取得機台數量的「最佳」平衡，一直是半導體公司需要面對的重要問題。本論文以某一半導體公司為例，探討晶圓廠的濕式製程在進行機台轉換時的成本效益分析。本文建立數學規劃模型，針對個案公司兩種不同濕式化學品(DHF與SPM)的清洗機台，在符合產能需求、製程良率水準和轉換道數限制下，找出最佳機台採購數量和製程轉換道數，以達最大成本效益。
研究結果發現：(一)影響成本效益最主要的因素為DHF群組機台；(二)當SPM群組的轉換良率小於0.02%時，則增加機台並無法貢獻效益；(三)若提高SPM機台的單價，則機台轉換的效益自然減少；但當SPM機台單價超過新台幣1.95億元時，則因不符成本效益而不被採用。針對濕式製程道數、良率與價格成本對機台轉換的效益影響，本文的結論或可提供半導體產業於機台投資決策時的參考。

For any semiconductor company facing process conversion, purchasing too much machinery may result in waste and cause clean room space idle; but if too little purchased, then insufficient capacity can lead to the risk of product shortage. Hence, it has been an important issue for semiconductor companies to decide the “optimal” number of fab machines. By taking a semiconductor company as an example, this thesis carries out the cost-benefit analysis on the machine conversion problem of wet processes. This study considers the case of two different wet-chemical washing machines (DHF and SPM), and builds a mathematical programming model to find the benefit-maximizing number of machines procured and channel number of conversion process, subject to the constraints on capacity requirements, yield level and conversion standards.
Research results include (a) the number of DHF machines is more sensitive to the cost-benefit analysis; (b) when the marginal yield rate of SPM machines is less than 0.02%, the conversion to SPM group contributes nothing to the problem; and finally (c) benefit of machine conversion naturally decreases as the unit price of single SPM machine increases, and no good to add any SPM machine when it costs more than NT$ 195 million. Conclusions of this thesis on how the number of channels in the wet process, yield and the unit price affect the benefit in machine conversion problem may provide a guideline to the semiconductor industry in making machinery investment decision.

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口試委員會審定書
致謝………………………………………………………………….......iii
中文摘要…………………………………………………………….......iv
Abstract……………………………………………………………..........v
目錄……………………………………………………………...............vi
圖目錄…………………………………………………………….........viii
表目錄……………………………………………………………...........ix
第一章 緒論…………………………………………………………….1
第一節 研究背景…………………………………………………..1
第二節 研究動機及目的…………………………………………..3
第三節 研究方法及架構…………………………………………..5
第二章 半導體濕式製程與設備…………………………………….....7
第一節 半導體製造流程之簡介………………………………......8
第二節 半導體之濕式製程……………………………………....11
第三節 半導體濕式製程設備之比較………………………........14
第四節 個案公司之簡介…………………………........................23
第三章 研究方法………………………………………...…………....26
第一節 濕式清洗設備產能計算方式與定義…………...…….....26
第二節 成本效益分析方式…………………………..…..……....30
第三節 整數規劃求解……………………………….……..….....31
第四章 研究結果………………………………………….………......34
第一節 整數規劃求解模型………………………….….…..…....36
第二節 個案公司實例求解結果………………………..……......42
第三節 敏感度分析………………………………………...….....45
第五章 結論與未來研究方向………………………………...……....51
第一節 結論…………………………………………….…….......51
第二節 未來研究方向……………………………..……..……....52
參考文獻………………..…………………………………….………...54

圖目錄
圖1-1研究流程圖………………………………………………………..6
圖2-1半導體製造流程示意圖…………………………………………11
圖2-2批次式晶圓清洗機台……………………………………………15
圖2-3單片式晶圓清洗機台……………………………………………16
圖2-4批次式晶圓清洗裝置及清洗乾燥方式示意圖…………………17
圖2-5單片式晶圓清洗裝置及清洗乾燥方式示意圖…………………18
圖2-6條狀缺陷(一) ……………………………………………...........21
圖2-7條狀缺陷(二) ……………………………………………...........21
圖2-8個案公司製程能力演進…………………………………………25
圖2-9個案公司月產能變化……………………………………………25
圖4-1可轉換製程道數Tc1與Tc2對成本效益之影響………………46
圖4-2轉換製程良率增加a%與b%對成本效益之影響………………47
圖4-3 單片式機台單價對成本效益之影響…………...……………...48

表目錄
表2-1濕式化學品介紹與應用………………………………………....13
表2-2批次式清洗機台和單片式清洗機台優缺點比較表……………22
表4-1個案公司製程道數……………………………………………....35
表4-2兩種機台的製程與產能相關條件……………………………....36
表4-3第一次規劃求解所得機台數及購機成本………………………38
表4-4第二次規劃求解所得製程轉換道數、機台數與成本效益…......41
表4-5個案公司兩種機台的製程與產能相關計算條件預估值………43
表4-6個案公司所得理想機台數及購機成本…………………………44
表4-7個案公司所得理想製程轉換道數、機台數與成本效益………42
表4-8轉換結果之成本效益比較………………………………………50

中文:
李世偉，批次機台多屬性之最適生產因素探討與模擬─以爐管與酸槽為例，清華大學工業工程與工程管理學系碩士論文，2007。
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許治平，結合模擬及啟發式解法求解半導體廠機台組態決策，成功大學製造工程研究所碩士論文，2005。
郭昱瑩，決策幫手：成本效益分析之概念與實務，T&D 飛訊電子期刊，第30期，p8-18 ，2005
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英文:
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網站文獻
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新電子(2015)。智慧手機/平板電腦需求帶動Mobile DRAM飛躍成長。取自：
http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1504150009
財團法人九二一震災重建基金會。第二十三章半導體製造概論。取自：
http://www.taiwan921.lib.ntu.edu.tw/mypdf/mf23.pdf
MBA智库百科(2016)。成本效益分析。取自：
http://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E6%88%90%E6%9C%AC%E6%95%88%E7%9B%8A%E5%88%86%E6%9E%90