建构半导体制造过程产品异常资料挖矿技术之研究dmxn.docx

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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

16、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礦的資資料來源源

17、，並運運用資料料挖礦中中的關聯聯規則作作為分析析問題的的方法，藉藉此協助助製程工工程人員員如何在在大量的的生產資資料中找找出可能能隱藏的的訊息，以以快速的的找出與與問題相相關性的的關聯資資訊，確確保問題題能在較較短的時時間內予予以解決決，不至至於造成成產品的的損失擴擴大。因因此本研研究目的的有以下下三點1. 建構一半半導體製製造過程程中所蒐蒐集資料料的資料料挖礦分分析方法法，以發發現資料料中隱含含的有用用資訊，以以提供決決策者參參考。2. 建構製造造過程中中製程參參數與機機台資料料的關聯聯規則，以以提供一一可追蹤蹤產品、製製程或設設備參數數設定值值的有用用資訊，幫幫助製程程或設備備工程人人員進

18、行行問題追追蹤。3. 針對問題題的特徵徵進行大大量資料料的匯整整並挖掘掘其中隱隱含的資資訊，以以協助工工程人員員的問題題真因追追蹤與分分析，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。二、文獻獻探討2-1半半導體製製程半導體技技術變化化快速，目目前已進進入深次次微米的的時代，產產業的生生產趨勢勢將是集集中資源源於最具具核心競競爭力產產品的生生產方式式。過去去政府對對於半導導體產業業的推動動與規劃劃不遺餘餘力，自自設置科科學工業業園區開開始，陸陸續引進進該產業業的科技技工業及及科技人人才，並並著手培培訓國內內人才以以帶動我我國工業業技術的的研究與與創新，以以促進高高科

19、技產產業生根根發展，加加速我國國的經濟濟建設為為目的。目目前在半半導體產產業的硬硬體建設設上雖可可滿足產產業的大大量需求求，但是是隨之而而來的將將是如何何在快速速生產與與大量產產能中，提提升良率率與及時時發現異異常等問問題。半導體的的製造流流程是由由矽晶圓圓開始，經經過一連連串製程程步驟，如如圖1半半導體製製程示意意圖中，包包括最初初的磊晶晶沉積、沉沉積、微微影處理理的光學學顯影、快快速高溫溫製程、化化學氣相相沉積、離離子植入入、蝕刻刻、化學學研磨與與製程監監控等前前段製程程，以及及封裝、測測試等後後段製程程才可完完成一顆顆可運用用的ICC。自119477年發明明電晶體體後，新新的技術術亦不斷

20、斷的被發發現，其其技術的的創新與與快速使使得積體體電路製製造在短短短的數數十年間間迅速發發展至今今日的奈奈米半導導體製程程。圖Error! Bookmark not defined. 半半導體製製程示意意圖2-2晶晶圓廠自自動化系系統半導體產產業的自動化化製造系系統一一般稱之之為CIIM(CCompputeer IInteegraatedd Maanuffactturee)，CCIM是是以ITT技術應應用於製製造環境境中，將將公司內內部各個個獨立的的局部自自動化系系統加以以整合使使生產作作業自動動化，以以因應大大量產品品的需求求與產品品品質的的提升，進進而發揮揮整體的的效益。關於晶圓廠自動化系

21、統之資料倉儲，以前段製程FAB生產流程中的Lot Transportation、Lot History、Recipe、Data Collection等四種資料流來了解在自動化系統的製造環境中，系統是如何紀錄與取得各產品的生產資料以及所需要的資料是存放於何處。首先是Lot Transportation，系統中將會紀錄每一批產品在製造過程中即時的資料，如進出機台的時間、使用的參數、製造時間等，並將這些經過設計存放的資料依需要將其存放於固定的空間，以作為資料分析的依據，這也就是所謂的Lot History；系統對與Lot Transportation與Lot History的存放方式是在製造過程中同

22、時進行的。其次是Recipe即製程參數的資料流，當使用者透過自動化系統的介面取得機台與Lot ID的關係之後，系統將提供一組適合該Lot在此機台製造的參數，這就是自動化系統所帶來的便利之一。最後的一項資料流Data Collection，一批Lot在製造的過程中是需要不斷的進行檢測以確保產品的品質，生產機台也是如此必須在固定時間或生產片數達一定數量後進行檢測與維護，所以在這些過程中系統將會依據所設計的蒐集條件完整的紀錄資料，而這些資料也將會是所需的部分。不論是即時的生產資料或是歷史資料將存放在系統所指定的資料庫中。通常自動動化製造造系統的資資料庫中中除了儲儲存產品品製造時時所需的的機台、產產品

23、、製製程參數數等基本本資料之之外，也也包含生生產過程程中各需需求點的的量測值值與量測測規格需需求。這這些資料料經過規規劃之後後有規則則的將及及時資料料與歷史史資料個個別置於於關聯的的資料項項中，並並適當適適時的進進行儲存存與備份份的工作作。也因因此當工工程人員員欲進行行資料追追蹤或異異常產品品原因追追查時，往往往必須須透過多多方單位位的資料料支援與與溝通即即費時又又浪費人人力，容容易延誤誤問題的的解決，所所以如何何解決工工程人員員快速的的取得資資料與正正確的分分析資料料是各企企業所需需要的。在在本研究究中將以以資料挖挖礦的技技術建立立一適合合使用者者查詢與與分析資資料的方方法，以以協助工工程人

24、員員的問題題追蹤與與分析。2-3資資料挖礦礦對於資料料挖礦的的意義有有很多學學者提出出不同的的解釋，也也提出很很多意義義相近卻卻不同的的名稱，例例如資料料庫知識識發現（Knowledge Discovery in Databases; KDD）、知識萃取（Knowledge extraction）、資料考古學（Data archeology）、資料捕撈（Data dredging）（Han and Kamber, 2001）。而比較常用的名稱是資料挖礦與資料庫知識發現，Fayyad et al. (1996)定義資料庫知識發現的過程是，一個包含很多重要搜尋步驟的程序過程，從資料中來發現有效的、

25、新穎的、潛在有用的、以及最終可理解的樣型，資料挖礦是知識發現過程中一個最關鍵的步驟；Berry and Linoff (1997)則定義資料挖礦是經由自動或半自動的方式探索和分析資料，從大量資料中能夠擷取出有意義的樣型和規則。綜合以上上，資料料庫知識識發現和和資料挖挖礦的目目的皆相相同，同同樣是從從資料庫庫的大量量資料中中發現有有用的資資訊以提提供決策策者參考考，只是是資料庫庫知識發發現描述述出資料料準備階階段之過過程，也也就是資資料如何何從資料料庫轉換換成資料料挖礦工工具可運運用的程程序皆完完整的描描述，然然而要達達到資料料挖礦的的目的，資資料挖礦礦的定義義已隱含含有資料料準備的的概念，因因

26、此，可可直接採採用資料料挖礦此此一名詞詞。也因因此，本本研究定定義資料料挖礦為為經由自自動或半半自動的的方式探探索和分分析資料料，從大大量資料料中能夠夠擷取出出有意義義的樣型型和規則則，發現現事先未未知的隱隱含資訊訊與知識識，以提提供決策策者相關關的參考考資訊。資料挖礦礦中所使使用的挖挖掘技術術與類型型，通常常包含關關聯規則則、分類類規則、叢叢集規則則、預測測分析、趨趨勢分析析、偏差差分析等等類型。為為完成以以上的各各類型，在在資料挖挖礦的技技術中將將運用資資料庫理理論、資資料倉儲儲、人工工智慧、機機器學習習、統計計學等領領域，包包含統計計分析方方法(SStattistticaal AAnal

27、lysiis)、決決策樹(Deccisiion Treee)、類類神經網網路(NNeurral Nettworrk)、基基因演算算法(GGeneeticc Allgorrithhms)、粗糙糙集(RRouggh SSet)、線上上分析處處理 (OLAAP)的的技術等等。2-4關關聯規則則關聯規則則是資料料挖礦模模式中最最常被應應用模式式之一（Berry and Linoff, 1997; Han and Fu, 1999; Han and Kamber, 2001; Tung et al., 2003; 陳家仁等，民92）。關聯規則主要是從龐大資料中，探索資料間欄位的相關性。過去對於關聯規則已

28、有相當多的研究，也證明關聯規則為一有效之方法，其方法的特性主要是，關聯規則能容易解釋其產生的規則，且可完整呈現變數之間的影響，但篩選規則的條件設定很重要，否則條件太鬆可能造成結果多且凌亂，相反地，如果條件太嚴可能忽略掉一些罕見變數的有趣樣型。關聯規則則方法是是Agrrawaal eet aal.在在19993年提提出，TT是指一一筆交易易記錄（Transaction）內物品項的集合。而D則是所有交易記錄T的集合。假若在集合D中，項目X與項目Y產生關聯規則，表示當交易記錄T有項目X時，有很大機會也會同時有項目Y，此規則可表示為XYIf X,then Y，X為前提項目組（Antecedent it

29、em set），Y為結果項目組（Consequent item set），X和Y皆為所有相異物品項目集合的子集合，且。針對每一一項關聯聯規則If X,theen YY可以以用支持持度（SSuppportt）、信信賴度（Confidence）以及增益（Lift）等三個指標來評估其效用和重要性。此三項指標的計算公式與物理意義分別闡述如下：1. 支持度：，即代代表前提提項目XX與結果果項目YY一起出出現的機機率。也也就是在在規則中中，前提提項目X與結果果項目YY一起出出現的交交易記錄錄筆數佔佔全部交交易記錄錄筆數的的百分比比。2. 信賴度：，即代代表在前前提項目目X發生的的情況下下，前提提項目XX與

30、結果果項目YY又同時時發生的的機率。此此為關聯聯規則的的預測強強度。此此指標之之物理意意義為當當前提項項目X發生時時，可推推得結論論為結果果項目YY的信賴賴度。3. 增益：，比比較信賴賴度與結結果項目目Y單獨發發生時之之機率兩兩者間的的大小。其其代表的的物理意意義為關關聯規則則的條件件機率比比母體中中原本發發生的機機率大才才具有意意義。關聯規則則的產生生必需滿滿足決策策者所訂訂定之最最小支持持度（MMiniimumm suuppoort thrreshholdd）和最最小信賴賴度（MMiniimumm coonfiidennce thrreshholdd），當當滿足這這兩個條條件後，再再判斷增

31、增益是否否大於11，當三三個指標標皆成立立，即推推導出有有意義的的關聯規規則。就一般資資料庫的的探勘關關聯規則則上，其其過程可可為下列列步驟(Hann annd KKambber, 20001)：1. 找出所有有頻繁項目目集合(Freequeent Iteemseet)：依據定定義，頻頻繁項目目集合所所出現的的次數必必須與使使用者預預先定義義的最小小支持度度數目相相同。2. 由頻繁項項目集合合產生強強關聯規規則：依依據定義義，其所所產生的的規則必必須滿足足最小支支持度與與最小信信賴度，如如此規則則方可成成立。過程中其其關聯規則則的總體體效能是是由步驟驟(1)所決定定，因此此有效的的找出頻頻繁項

32、目目集合是是關聯規規則的重重點。AApriiorii演算法法是關聯聯規則中中最為常常用來找找尋頻繁繁項目集集合的演演算法，AApriiorii演算法法是使用用逐層搜搜尋的方方法(AAgraawall annd SSrikkantt, 19994)，依據據上述的的探勘關關聯規則則步驟，可可逐步敘敘述Apprioori演演算法流流程如下下：1. 定義最小小支持度度及最小小信賴度度。Apprioori演演算法使使用了候候選項目目集合(Canndiddatee Ittemsset) 的觀觀念，若若候選項項目集合合的支持持度大於於或等於於最小支支持度，則則該候選選項目集集合為頻頻繁項目目集合。2. 首先

33、由資資料庫讀讀入所有有的交易易，得出出候選11項目集集合 (Canndiddatee 1-Iteemseet)的的支持度度，在找找出頻繁繁單項目目集合(Freequeent 1-IItemmsett)，並並利用這這些頻繁繁單項目目集合的的結合，產產生候選選2項目目集合 (Caandiidatte 22-Ittemsset) 。3. 在搜尋資資料庫，得得出候選選2項目目集合的的支持度度以後，在在找出頻頻繁2項項目集合合，並利利用這些些頻繁22項目集集合的結結合，產產生3項項目集合合。4. 重覆搜尋尋資料庫庫，與最最小支持持度比較較，產生生頻繁項項目集合合，再結結合產生生下一級級候選項項目集合合，

34、直到到不再結結合產生生出新的的候選項項目集合合為止。關於關聯聯規則的的研究，主主要是研研究發掘掘關聯規規則的演演算法，如如何從含含有大量量資料的的資料庫庫中，快快速的找找出有意意義的關關聯規則則（Srrikaant andd Aggrawwal, 19996; Haan aand Fu, 19999; Beerzaal eet aal., 20001; Chhanggchiien andd Luu, 220011; TTungg ett all., 20003），在在實務應應用上，SSrikkantt annd AAgraawall（19997）有有提及關關聯規則則在商業業、保險險、醫學學等之

35、應應用，其其他主要要的應用用領域包包括購物物籃分析析（Faayyaad eet aal., 19996）、商商品擺架架安排（SSrikkantt annd AAgraawall, 119977）、欺欺騙行為為偵查（BBerrry aand Linnofff, 119977）、醫醫學研究究（葉忠忠和吳恆恆睿，20002），在在半導體體的應用用上，如如透過半半導體晶晶圓允收收測試資資料，建建構製程程事故診診斷資料料挖礦架架構，以以作為工工程師及及領域專專家解決決問題的的參考，進進而提升升其製程程良率的的改善（簡簡禎富等等，民990； Hann annd KKambber, 20000）。資資料挖礦

36、礦技術應應用於半半導體領領域的研研究很多多，本研研究將著著重於半半導體自自動化系系統生產產製造過過程中，所蒐集集的資料料以配合合資料挖挖礦技術術的應用用，提供供工程師師一快速速的搜尋尋規則及及方案建建議。三、研究究方法本節將探探討半導導體製造造過程中中，對於產產品量測測(Loot QQC)資資料異常常及報廢廢的產品品如何應應用資料料挖礦技技術尋求求合適的的資訊以以提供解解決方案案的選擇擇。本研研究之研研究架構構係依據據資料挖挖礦模式式及資料料挖礦流流程建構構，包含含問題定定義、資資料處理理、資料料挖礦應應用、以以及評估估等步驟驟，研究究架構如如圖2所所示。本本研究在在資料分分類及彙彙整部分分，

37、為了了提供資資料挖礦礦模式一一正確、乾乾淨、完完整的資資料，必必須確保保來源資資料的完完整性，使使得產生生的資訊訊品質達達到有效效性及正正確性的的要求，在在資料挖挖礦部分分採用關關聯規則則的Apprioori演演算法進進行關聯聯資料的的搜尋，以以及決策策樹歸納納法進行行可疑原原因區別別的建議議。3-1問問題定義義本研究將將探討在在半導體體製造過過程中，發發生產品品報廢問問題與LLot QC時時產生DDataa Loost或或產生OOOS (Ouut OOf SSpecc.)時時，如何何從資料料庫中快快速的追追蹤所產產生的問問題，藉藉由資料料挖礦技技術的應應用將可可能造成成的因素素從資料料庫中篩

38、篩選出，以以提供工工程師能能掌握有有利的資資料進行行分析。3-2資資料處理理為了使資資料挖礦礦的資訊訊能符合合實際需需要及其其正確性性與完整整性，對對於挖掘掘前的資資料處理理是重要要的關鍵鍵。因此此，本研研究將對對於產品品報廢的的現象原原因與歷歷史資料料進行分分類及彙彙整，以以作為領領域資料料的一部部分。在在於Loot QQC方面面將建置置搜尋DDataa Loost及及OOSS的規則則，說明明如下1. 產品報廢廢現象原原因分類類及彙整整半導體的的製造程程序是環環環相扣扣的，如如有任一一程序發發生異常常通常會會影響未未來的製製程甚至至導致產產品報廢廢。當報報廢發生生時若能能在較短短時間內內找出

39、原原因，對對於有同同樣製程程的產品品即可立立即追蹤蹤並掌握握問題，可可減少產產品的報報廢數量量。製造造過程中中產生報報廢的原原因錯綜綜複雜，就就以現行行工程師師的經驗驗中，再再彙整出出現象原原因及解解決方案案於領域域資料庫庫中如表表1所示示，運用用此彙整整的表格格提供工工程師一一對應的的訊息，以以縮短找找尋資料料及因個個人經驗驗判別的的時間，並並且將其其他同生生產條件件的產品品列出可可能發生生此現象象報廢的的產品，以以盡早提提出因應應措施。依依據表11的現象象為區分分的類別別，各類類別原因因的分類類及各原原因的處處理方式式對應如如圖3所所示，依依各類別別原因及及對策的的對應關關聯，若若有新的的

40、現象發發生將可可再陸續續加入領領域資料料庫中。2. Lot QC datta llostt及發生生OOSS問題時時的追蹤蹤通常一批批Lott在投片片開始至至完成前前段製程程的歷程程中，將將經歷多多次的量量測以確確保產品品在製圖2 半導體體製造過過程產品品異常應應用資料料挖礦研研究架構構圖造過程中中能確實實符合製製程上的的規格，因因此量測測出的數數值將影影響該批批Lott的品質質。以目目前具有有自動化化系統的的半導體體廠而言言，量測測的方法法或資料料的蒐集集與運算算已是非非常正確確與快速速，但是是在這之之前的量量測參數數是否正正確的被被設定於於自動化化系統中中，以及及資料是是否完整整的被系系統所

41、蒐蒐集，將將有賴於於系統的的設計及及參數的的設定。Data lost的發生有兩種狀況，一為參數設定的不完整，可能是由資料維護時遺漏或工程師提供不完整；另一為機台與系統的data傳送出現異常，可能是機台端當機或傳送機制停擺或系統端產生異常；至於OOS的產生即是製程條件的異常所致。因此，在以上所提的這些問題將可由自動化系統人員與製程工程師共同建立解決方案，至於如何在Lot QC data lost及OOS仍然發生時快速找到問題，本研究將運用資料挖礦技術提供一快速的搜尋方法，以縮短工程師進入資料庫摸索的時間，並減少不符合量測規格的產品繼續產出。此階段將以關聯規則的Apriori演算法與自動化系統工程

42、師的領域知識配合建置一合宜的搜尋方式。表Error! Bookmark not defined. 產產品報廢廢分類對對應表範範例現象分類類破片污漬報廢原因因說明Box盒盒蓋鬆脫脫造成破破片 CLEAAN及旋旋乾異常常ABNNORENG 破片治工具造造成破片片治工具造造成破片片-晶舟舟E.P未未抓到人為破片片CLEAAN及旋旋乾異常常ABNNORN-SCCRAPP 水痕因應方式式checck rrun carrd是否否異常造造成Boox盒蓋蓋未正常常蓋上Checck RReciipe 設定是是否異常常.3-3資資料挖礦礦本研究運運用關聯聯規則的的Aprriorri演算算法取得得產品報報廢的現現況

43、與因因素分析析，計算算其支持持度與信信賴度以以確定分分析出來來的資訊訊是否為為正確有有效的，並並以決策策樹歸納納法配合合領域資資料的分分析，建建議其合合宜的解解決方案案。至於於Lott QCC方面，亦亦是以關關聯規則則的Apprioori演演算法與與自動化化系統的的領域資資料推導導出發生生問題的的可能因因素，以以提供快快速的資資料搜尋尋途徑。資資料挖礦礦流程如如圖4所所示。以以下問題題產品報報廢及LLot QC問問題追蹤蹤為例，說說明資料料挖礦流流程逐層層分析。當發生LLot QC的的Datta llostt時，工工程師可可提供該該產品的的發生站站點、時時間、量量測的機機台等訊訊息，依依據所提

44、提供的訊訊息進入入CIMM資料庫庫中確認認基本資資料的設設定、系系統與機機台端傳傳送及機機台端的的資訊。基基本資料料的設定定將確認認其參數數值、規規格值、量量測機台台與生產產機台的的對應及及產品與與機台的的對應關關係等，而而機台端端將確認認其是否否已將資資料完整整蒐集。若若基本資資料的設設定問題題已發生生則調整整設定，若若機台端端已發現現未完整整蒐集資資料則是是機台端端問題，若若基本資資料的設設定及機機台端皆皆正確，則則建議著著重在系系統與機機台端傳傳送問題題。當OOOS發發生時，工工程師可可提供該該產品的的發生站站點、時時間、量量測的機機台等訊訊息，依依據所提提供的訊訊息進入入CIMM資料庫

45、庫中確認認基本資資料的設設定值，若若基本資資料的設設定問題題已發生生則調整整設定。在在產品報報廢現象象原因追追蹤上運運用Apprioori的的逐層搜搜尋疊代代方法的的特性，方方法如下下：圖3 Dommainn Knnowlledgge階層層資料表表圖例1. 首先必須須將該產產品發生生的現象象及特徵徵提供給給模式如如產品型型號、發發生的站站點、發發生的機機台、報報廢的現現象、報報廢的特特徵等。2. 依據該產產品發生生的現象象及特徵徵進行第第一次的的資料庫庫掃描並並定義最最小支持持度及最最小信賴賴度。3. 得出該現現象的候候選1項項目集合合(1-Iteemseet)的的支持度度，以及及找出頻頻繁單

46、項項目集合合(Frrequuentt 1-Iteemseet)，利利用這些些頻繁單單項目集集合的結結合產生生候選22項目集集合(22-Ittemsset)。支持持度的計計算為：將輸入入的屬性性與目標標屬性以以一對一一或一對對多的方方式產生生多種項項目集合合，並計計算各項項目集合合中X與與Y同時時出現的的資料筆筆數佔所所有資料料筆數的的百分比比。4. 再搜尋資資料庫，得得出該現現象的候候選2項項目集合合的支持持度，再再找出頻頻繁2項項目集合合，並利利用這些些頻繁22項目集集合的結結合，產產生3項項目集合合。5. 重覆搜尋尋資料庫庫，與最最小支持持度比較較，若產產生的頻頻繁項目目集合(Lk)大於於

47、或等於於使用者者所定義義的最小小支持度度，則頻頻繁項目目集合即即被找到到。6. 當頻繁項項目集合合出現之之後進行行信賴度度的計算算。7. 當頻繁項項目集合合的信賴賴度與最最小信賴賴度比較較，若大大於或等等於使用用者所定定義的最最小信賴賴度，則則候選規規則產生生並進行行所有頻頻繁項目目集合最最小信賴賴度比較較。8. 計算所有有候選規規則的增增益，若若增益值值大於11則選取取，小於於或等於於1則放放棄，最最後將產產生顯著著的關聯聯規則。9. 最後整理理頻繁項項目集合合，以產產出所定定義的目目標。圖4 資料挖挖礦流程程3-4評評估資料挖礦礦中除了了資料庫庫理論、資資料倉儲儲、人工工智慧、機機器學習習

48、、統計計學等領領域之外外，在專專家領域域知識上上更是不不可缺少少，以本本研究而而言是針針對半導導體製造造過程的的問題追追蹤，因因此，結結合半導導體製造造、製程程、設備備以及自自動化系系統的領領域知識識等是必必要的，在在挖掘的的結果上上不論是是分類、規規則、表表示方式式皆需要要符合領領域專家家的認知知與經驗驗。經過過一連串串的資料料挖礦技技術應用用，將報報廢產品品及Loot QQC問題題追蹤建建構出追追蹤規則則，使同同樣生產產條件的的產品可可提前防防範相同同狀況發發生，以以減少損損失並適適時的提提出其決決策建議議。四、實證證研究4-1產產品報廢廢追蹤1. 問題定義義在一般製製造過程程中，除除非是顯顯著的現現象才會會立即的的被判定定產品報報廢（例例如，破破片），但但是