Ordonnancement et contrôle avancé des procédés en fabrication de semi-conducteurs.

Scheduling and Advanced Process Control in semiconductor Manufacturing

• Auteur / Autrice : Ali Obeid
• Direction : Stéphane Dauzère-Pérès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Industriel
• Date : Soutenance le 29/03/2012
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Jury : Président / Présidente : Eric Pinson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Dauzère-Pérès, Eric Pinson, Vincent T'kindt, Marc Sevaux, Galliam Claude Yugma, Lars Moench, Alix Munier-Kordon, Boris Detienne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent T'kindt, Marc Sevaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Heuristique

Indicateurs de santé

Ordonnancement (gestion)

Semiconducteurs

Procédés de fabrication

Mots clés libres

Ordonnancement

Contrôle avancé des procédés

Machines parallèles

Fabrication en semi-conducteurs

Contraintes de temps

Indices de santé d'équipement

Programmation linéaire

Heuristiques

Scheduling

Advanced process control

Parallel machines

Semiconductor manufacturing

Time constraints

Health indicators

Integer linear programming

Heuristics

Résumé

Dans cette thèse, nous avons examiné différentes possibilités d'intégration des décisions d'ordonnancement avec des informations provenant de systèmes avancés des contrôles des procédés dans la fabrication de semi-conducteurs. Nous avons développé des idées d'intégration et défini des nouveaux problèmes d'ordonnancement originales : Problème d'ordonnancement avec des contraintes de temps (PTC) et problème d'ordonnancement avec l'état de santé des équipement (PEHF). PTC et PEHF ont des fonctions objectives multicritères.PTC est un problème d'ordonnancement des familles de jobs sur des machines parallèles non identiques en tenant compte des temps de setup et des contraintes de temps. Les machines non identiques signifient que toutes les machines ne peuvent pas traités (qualifiés) tous les types de familles d'emplois. Les contraintes de temps nommés aussi Thresholds sont inspirées des besoins de l'APC. Elle est liée à l'alimentation régulière des boucles de contrôle de l'APC. L'objectif est de minimiser la somme des dates de fin et les pertes de qualification des machines lorsqu'une famille de jobs n'est pas ordonnancée sur la machine donnée avant un seuil de temps donné.D'autre part, PEHF est une extension de PTC. Il consiste d'intégrer les indices de santé des équipements (EHF). EHF est un indicateur associé à l'équipement qui donne l'état de la. L'objectif est d'ordonnancer des tâches de familles de jobs différents sur les machines tout en minimisant la somme des temps d'achèvement, les pertes de qualification de la machine et d'optimiser un rendement attendu. Ce rendement est défini comme une fonction d'EDH et de la criticité de jobs considérés.

In this thesis, we discussed various possibilities of integrating scheduling decisions with information and constraints from Advanced Process Control (APC) systems in semiconductor Manufacturing. In this context, important questions were opened regarding the benefits of integrating scheduling and APC. An overview on processes, scheduling and Advanced Process Control in semiconductor manufacturing was done, where a description of semiconductor manufacturing processes is given. Two of the proposed problems that result from integrating bith systems were studied and analyzed, they are :Problem of Scheduling with Time Constraints (PTC) and Problem of Scheduling with Equipement health Factor (PEHF). PTC and PEHF have multicriteria objective functions.PTC aims at scheduling job in families on non-identical parallel machines with setup times and time constraints.Non-identical machines mean that not all miachines can (are qualified to) process all types of job families. Time constraints are inspired from APC needs, for which APC control loops must be regularly fed with information from metrology operations (inspection) within a time interval (threshold). The objective is to schedule job families on machines while minimizing the sum of completion times and the losses in machine qualifications.Moreover, PEHF was defined which is an extension of PTC where scheduling takes into account the equipement Health Factors (EHF). EHF is an indicator on the state of a machine. Scheduling is now done by considering a yield resulting from an assignment of a job to a machine and this yield is defined as a function of machine state and job state.