晶圓報廢是什麼?什麼時候救不回來、誰來決定
晶圓報廢是什麼意思?
晶圓報廢(英文 scrap),是判定一片晶圓救不回來,把它從這批貨裡剔除、不再往下做。這不是當場的人說了算:要先查清楚,再由負責這批貨的人判,還要有人簽名核准。
品質管理的國際標準把報廢定義成:對不合格的東西採取處置,讓它不能再拿去原本的用途,例如回收、銷毀。重點不是「丟掉」,而是「確定它不會再被當成產品」。
報廢常一片一片判。出了問題之後的整套順序(先 Hold,再判放行、重工或報廢),見「Hold 是什麼?」;這篇只講報廢這個決定本身。
什麼情況會報廢?
大致兩種:某一步改了晶圓本身又改錯了,或晶圓本身壞了。
- 刻過頭、打錯原子:蝕刻刻掉的放不回去,離子植入打進去的挑不出來(見「重工是什麼?」)。
- 走錯步驟、用錯 recipe:跳過一站、同一站做兩次、選錯配方。大學的良率課講義,把這種「做錯」和搬運時弄傷晶圓,列為整片晶圓損失的兩種來源。
- 破片:晶圓破了、裂了,就不能再進機台。
- 超過 Q-time,又不能重工:放太久,表面已經變了。
- 超出規格,又救不回來:例如蝕刻後剩下的厚度已經比規格薄。
反過來,超出規格不等於報廢:再量一次、看過紀錄,判斷還能用的,寫偏差單照跑。
報廢之前,要經過哪幾步?
報廢回不了頭,通常照這個順序走。
第 1 步:先 Hold,不要先丟
做什麼:Hold 住、貼標籤,片子留在原地,機台紀錄先存下來。為什麼:看起來壞了的,可能還救得回來;片子本身也是找原因的證據。不這樣會怎樣:先丟了,能救的也回不來,找原因也少了證據。
第 2 步:一片一片查
做什麼:對機台紀錄和量測,看每一片實際做了什麼、量出來多少,再決定每一片的去留,這叫判片。為什麼:同一批的片子,遭遇常不一樣。不這樣會怎樣:整批一起報廢,好的也丟了;或漏掉一片,壞的混著往下走。
第 3 步:先找別的路
做什麼:能重工嗎?能寫偏差單照跑嗎?能改做別的用途,例如切開來分析嗎?為什麼:品質管理標準列的處置不只一種,報廢只是其中一條。不這樣會怎樣:還有用的片子被丟掉,這批白白少了幾片。
第 4 步:往後算,值不值得做下去
做什麼:看還剩幾道步驟、還要佔多少機台時間,做完大概還有多少顆好的晶片。為什麼:花掉的錢,報不報廢都拿不回來,所以要往後看。有論文指出,一批只剩幾片的貨照樣佔著機台,有時報廢它、讓位給新的一整批,反而划算。不這樣會怎樣:只因為「已經做了這麼多」捨不得,越花越多;或把還值得做完的丟了。
第 5 步:送簽、寫紀錄
做什麼:要報廢的送給有權限的人簽;紀錄寫清楚哪幾片、在哪一站、為什麼、誰核准,MES 上這批的片數也跟著改。為什麼:品質管理標準要求留下紀錄,寫明哪裡不合格、怎麼處置、由誰決定。不這樣會怎樣:帳上和盒子裡的片數對不起來,交貨、追原因、報廢率都跟著算錯。
誰來決定?為什麼要送簽?
常見的分工:那一站的製程工程師說明發生了什麼;製程整合看過每一片的紀錄,決定去留(見「製程整合工程師(PIE)在做什麼?」);品保確認紀錄和簽核都齊了(見「品保(QA)在晶圓廠做什麼?」)。影響交期或品質的要告訴客戶,有些還要客戶同意。
送簽,是因為報廢撤不回來:多一個人看,少一次看錯。叫法和要簽到哪一層,各廠不同。
報廢率為什麼被盯著?
越接近做完才報廢,損失越大,名詞卡「報廢」說過了。除了錢,報廢還會:
- 少了貨:要補,只能從第一站重新投片,再等好幾個月。
- 白用了機台:報廢的片子走過的每一站,都佔過機台。
- 透露哪裡有問題:報廢集中在同一站、同一台、同一種原因,就該回頭找原因(見「根本原因分析是什麼?」)。
所以工廠會算投下去的晶圓有幾成完整走到最後,英文常叫 line yield;研究晶圓廠績效的論文,常把它和良率、生產週期、準時交貨一起看。良率算的是做完的晶圓上好的晶片佔幾成(見「新聞說的「良率」是什麼?」),這裡算的是整片有沒有走完。
只看報廢率,會怎樣?
有一句常被引用的話,叫古德哈特定律:一個數字一旦變成目標,就不再是好的量尺。只看報廢率,可能會:
- 該報廢的先照跑,到最後測試才丟,白花了後面所有步驟的錢。
- 不想照實記,最該學到的一課就不見了。
所以報廢率要和良率、生產週期一起看;照實記下來的報廢,才找得到原因。
報廢的晶圓去哪裡?
- 先標示、隔開:判定不合格的東西要標清楚、和好的分開放,免得被混回去或送出去。
- 有些先拿去分析:切片看斷面,找出哪一層出錯(見「失效分析(FA)是什麼?」)。
- 圖案要毀掉:產品片上刻著電路設計,報廢了也不能原樣流出去。
不出貨的監控片和擋片,多半去膜、拋光後再用(見「控片、擋片、監控片是什麼?」)。
在 fab24hr 裡
按「進廠」、選「打工人的一天」,在「今天你是」卡片上點「量產廠」、左右滑到「品保工程師」;四個班照你打開網站的時間排。午班「怎麼記」:隔壁 ETCH-05 的手動補蝕刻,指示是 3 片,機台選了整批 25 片,跑到第三片才中止。要先留下的東西裡,有一個選項是「先把前三片丟掉」,下面寫著:「報廢要整合判。現在丟掉,就回不來了。」整合的雅婷轉來判片結果:前三片報廢,要補的 3 片補完量過再判,沒碰到的 19 片續跑。你把機台和 MES 一段一段對,再決定怎麼記:分成「已確定」和「待確認」,還是整批 25 片都寫報廢、或其餘寫「正常」;寫錯的,16:30 的檢討會上要改回來。
當製程整合工程師,午班開補蝕刻的指示時,如果沒寫進「手動下貨先按『全部取消』,只選第 7 片」,機台可能多跑幾片,你就要一片一片判續跑還是報廢;要報廢的,還要送簽。在研發線當植入的研發製程工程師,深夜班有一片打錯配方的晶圓:「第 7 片已經打了,拿不出來。留著,還是報廢?」
遊戲裡的公司、人物、批號、機台和數字都是虛構的;報廢怎麼判、誰簽、去哪裡,照品質管理標準的一般說法和大學講義、公開論文寫,實際做法每家工廠不一樣。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話,白話解釋」查。
在遊戲裡你會在哪裡遇到它當品保工程師,午班「怎麼記」:隔壁蝕刻機的手動補蝕刻多跑了三片,你要先留下現場,再把哪幾片已經報廢、哪幾片還在等,分開記清楚。當植入研發製程工程師,深夜班要決定一片打錯的晶圓留著還是報廢。
在 fab24hr 裡,報廢不只是丟掉:哪幾片已經確定、哪幾片還在等,要分開寫,不然之後查的人會被誤導。
當品保工程師玩,把報廢的片子記清楚給老師:這一篇可以搭配「在課堂上玩 fab24hr」用在課堂上。
引用這篇〈晶圓報廢是什麼?什麼時候救不回來、誰來決定〉,fab24hr,更新。https://fab24hr.com/blog/what-is-scrap/
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