Minimisation des risques avec la métrologie en fabrication de semi-conducteurs

Risk minimization through metrology in semiconductor manufacturing

• Auteur / Autrice : Juan Alejandro Sendon Perez
• Direction : Stéphane Dauzère-Pérès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie industriel
• Date : Soutenance le 15/09/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CMP - SFL (Sciences de la Fabrication et Logistique)
• Jury : Président / Présidente : Galliam Claude Yugma
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Dauzère-Pérès, Galliam Claude Yugma, Nathalie Sauer, Michel Tollenaere, Safia Kedad Sidhoum, Jacques Pinaton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Sauer, Michel Tollenaere

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure

Optimisation globale

Gestion du risque

Semiconducteurs

Mots clés libres

Fabrication de semi-conducteurs

Gestion des risques

Echantillonnage et ordonnancement

Méthodes d'optimisation

Modèles mathématiques

Modèles de simulation

Analyse des processus

Amélioration des processus

Semiconductor manufacturing

Risk management

Sampling and dispatching

Optimization methods

Mathematical models

Simulation models

Process analysis

Process improvement

Résumé

Cette thèse consiste à analyser les différentes propriétés des ateliers de métrologie, proposer de nouvelles approches pour optimiser les taux d'échantillonnage et développer de nouvelles stratégies dynamiques de réduction des risques en fabrication des semi-conducteurs.Une analyse approfondie des ateliers de métrologie sur le site de Rousset de STMicroelectronics a été réalisée. Leurs propriétés physiques ainsi que leurs caractéristiques, comme la qualification des mesures, les stratégies d'échantillonnage et d’ordonnancement des lots et les niveaux de risque, sont prises en compte. De plus, une nouvelle procédure a été développée pour aider à déterminer quelle stratégie d'échantillonnage convient le mieux aux caractéristiques de l’atelier de métrologie et aux valeurs de risque.De nouvelles approches sont ensuite proposées pour optimiser les taux d'échantillonnage des différents types de machines de métrologie en respectant la capacité de métrologie et en prenant en compte des paramètres tels que les débits des machines de production et de métrologie et les probabilités de défaillance des machines de production. Les résultats montrent que la capacité de métrologie est mieux utilisée et que les machines de production sont contrôlées de manière efficace, en fonction de leurs caractéristiques, avec une priorité plus forte sur les machines critiques.Dans la dernière partie de la thèse, des modèles de simulation de plusieurs ateliers de métrologie sont développés. Ces modèles reproduisent le comportement des ateliers pour mieux les comprendre et évaluer l'impact d’améliorations qui sont proposées.

This thesis consists in analyzing the different properties of metrology workshops, proposing novel approaches to optimize sampling rates and developing new dynamic strategies for risk reduction in semiconductor manufacturing.A thorough analysis of metrology workshops in the site of Rousset of STMicroelectronics has been carried out. Their physical properties and also their characteristics, such as measure qualification, lot sampling and dispatching strategy and risk levels, are considered. Also, a new procedure is developed that helps to determine which sampling strategy fits better according to the metrology workshop characteristics and risk values.New approaches are then proposed to optimize the sampling rates for different types of metrology tools respecting the metrology capacity and taking into account parameters such as throughput rates of process machines and metrology tools, and the failure probabilities of process machines. The numerical experiments show that the metrology capacity is better used and process machines are efficiently controlled, depending on their characteristics, paying more attention the critical machines.In the final part of the thesis, simulation models of several metrology workshops are developed. These models reproduce the behaviour of the workshops to better understand them and to evaluate the impact of proposed improvements.