半導體晶圓製造工廠的生產加工機器價格是非常高的,一台百萬元(美金)以上的機器算是很普通常見的,甚至有不少是超過三百萬美金以上的機器。因此,對於如此昂貴的機器投資,怎可不緊盯機台的使用狀況。因此,為了提高機台使用率,降低晶圓單位製造成本,就必須對機台使用狀況做嚴格控管。
在半導體製造工廠內控管機台狀態,通常會先在MES系統內定義機台狀態的名稱(代碼),並明訂機台狀態的負責人(負責單位)。一般常用的機台狀態定義如下:
- RUN: 加工生產(或UP) <製造單位>
- LOST:間置但機台正常(或IDLE) <製造單位>
- TEST:實驗或借機 <借機單位:工程部或研發單位>
- MON:測機 <製造單位>
- HOLD:耽擱 <製造單位>
- WAIT:等待(檢查或處理) <設備或製程單位>
- DOWN:當機 <設備單位>
- PM:保養 <設備單位>
- FAC:廠務設施(供應問題) <廠務單位>
- OFF:關機 <製造單位>
除了上述機台狀態(Status)之外,有的還可以加上次狀態(Sub-Status)來進一步說明與主狀態相關真正負責單位。例如:WAIT(等待),若是機台異常在等待設備工程師檢查,其次狀態就可以掛成WEE(Wait Equipment Engineer);若是測機後的資料異常,需要製程工程師檢查確認,則機台次狀態則掛為WPE(Wait Process Engineer)。還有其他次狀態不在此一一贅述,可依組織架構及組織任務定義。
由於機器昂貴的投資,所以提高機台使用率(Utilization)及產出(Throughput)是半導體工廠永無止盡追求的目標,使得機器的投資報酬率達到極大化。換句話說,要提高機台的使用率,機台的RUN-Time就要儘量保持最長,而其餘狀態則要維持愈小愈好。這樣機台使用率就可定義為RUN-Time/ON-Time,ON-Time = (RUN+LOST+TEST+MON+HOLD+WAIT+DOWN+PM+FAC)<Time,小時>。
另外,還有一項KPI是機台可供加工(時間)率(Availability),其定義為(RUN+LOST+TEST)Time/ON-Time。此指標主要是用來衡量機台狀況維修保養的好不好,還可用來當設備機台的採購驗收規格。
通常控管機台狀態可以利用MES(Manufacturing Execution System)系統自動收集機台狀態的資料,並以日、週、與月來統計衡量機台狀態的報表(當然含各種晶圓產出量),可在每日(週/月)生產檢討會議中提出改善對策。這種報表在T公司通稱為(Daily/Weekly/Monthly)Key Machine Status Report。
根據機台狀態的定義,就可用MES資訊科技方法將工廠機台佈置圖及即時狀態顯示在電腦螢幕上,以利全廠人員可即時監控工廠機台生產狀況。這個系統我們稱為中央機台監控系統(Central Tool Monitor System),是一種即時視覺管理工具,工廠人員上至廠長下至組長及操作員,隨時都在監控且一目瞭望,對提升生產效率相當有用。在這系統內,還可把與機台相關的生產資訊加入在每一台上,可進一步做即時生產排程計畫與調整。
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