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1065先進製程控制(APC)三聯科技 微電子製程設備事業處前言IC製程趨向複雜化，加上奈米時代線寬微細化的脆弱性，IC高良率達成的補助工具因應而生其中APC(Advance Process Control，先進製程控制)即為主要的工具之一APC經由SECS/GEM/Interface A從各個設備與自動化系統，來收集各種不同的資料，藉由即時處理系統，做出立即危機警告或精確迴授控制；更由長期資料的累積，不斷地用數學統計等工具配合專業經驗知識對大量的資料做出各種趨勢分析，以供製程設備做適切的調整良率除非達百分之百，否則APC不會平順滿意永遠都會有一些資料是製程工程師極欲知道，而設備無法提供或未能及時提供，或解析能力不足，或體積價格等不適當隨著科技進步，新感測計被研發而誕生，已不是新鮮事已有感測器的解析度在不斷加強，價格也漸趨合理因此感測器度量的資料已是APC重要的資料來源之一APC系統的基本功能規格：1. 數位化資料收集─各種類型數位化後的資料，由設備擷取2. 資料傳輸整合─確保不同作業系統間資料傳輸的穩定3. 後端應用程式─FDC(Fault Detection Control)Trend Chart,SPC(Statistical ProcessControl)APC(Advance Process Control)以下就各種資料從收集開始到最後應用的過程中，所可能牽涉到的軟硬體相關資訊，作簡明的略述。

最後再針對批次式化學站(Batch Type Chemical Station)目前可量測的資料，檢討各種資料對製程或良率影響的可能性Data Collection Application資料收集應用先進製程控制(APC)1165Tool Data Collection Capability設備所能提供的資料收集能力Tool Communication Capability（依設備的通訊能力可大致分為）：1. Tool with SECS/GEM（具有 SECS/GEM 連線能的設備）2. Tool without SECS/GEM（無有 SECS/GEM 連線能的設備）Data Collection Interface資料收集通訊介面1. SECS-I / HSMS2. I/O Card ,A/D Card ,PLC,…3. External SensorProcess Tool Data Collection Block DiagramPT資料收集及應用架構示先進製程控制(APC)165PLC Controller Data Collection Flow DiagramPLC控制器資料收集之架構示意Data Collection Plan Flow Chart資料收集規劃流程先進製程控制(APC)165Communication Hardware Requirements通訊軟體需求1. SECS DriverMeet SEMI Standard Specification.MIRL: QuickSECS DriverApplication software -- MIRL:RTMS2. Pass-Through DriverMIRL: Pass-Through Driver3. Driver Provided by Third Party. （其他硬體廠商所提供之驅動程式）：MX Component, ADAM,D-COM, ……Communication Hardware Requirements通訊硬體需求1. SECS-I● RS-232 : Tx,Rx cross connection.（需跳接）● SECS Port of Tool equip 25Pin connector,It needs be convert into 9Pin while linking with IPC.（若與電腦連接需做轉換）● Cross connection should be meet even long link by series wire, Null Modem can be applied if necessary.（連接線不夠長，需做多條串接,請注意串接後仍須具備Rx與Tx）交換特性，必要時使用NULL Modem做轉換）2. HSMS-SS● TCP/IP: Some Windows XP OS Port 5000 can not applied.3. Pass-Through (PT)● Two RS-232, One link with Tool and another one link with HOST.● Others:A/D(PCI/ISA, RS-232),PLC,I/OTesting Tool- SECS communication simulation 測機工具-SECS通訊模擬驗證1. Testing SECS communication capability （S1F1.）驗證SECS通訊功能(S1F1)2. Access Process (SV), Collect Alarm , Event for Data collection Plan.（預先詢問製程參數(SV)，收集Alarm、Event，以便做資料收集規劃）3. Application Scope: Tool with SECS software but not link with HOST , or getting short period permit for Testing.（適用範圍：已知設備具有SECS功能，並沒有Host與之連線，或取得短暫停機之測試許可）4. Tool：SECS Emulator（工具：SECS Emulator）PLC 控制器之資料收集以可程式邏輯控制器為主控制器的系統，通常無法直接處理收集PLC內部的資料。

若能掌握PLC內部暫存器資料的位置，則可由外加的PC專門處理資料收集及SECS連線事宜一、需求評估 1.參數收集類型通訊介面；製程資訊取得；設備狀態資訊取得2.資料庫安排容量規劃；硬體需求；資料表格需求3.後端應用程式● Trend Chart● SPC (Statistical Process Control)● APC (Advance Process Control)4.設備控制● Inhibit● Mail, Pager, Light Tower… 先進製程控制(APC)165二、通訊連線架構1.直接連線架構● 依通訊需求(RS-232或TCP/IP)2.Pass-Through架構● 既有廠務連線狀態下，分接訊號，並具備斷線保護機制● SECS-I Pass-Through● HSMS-SS Pass-Through3.I/O，Sensor …；外接訊號4.機台訊號並接SECS-I Pass-Through連線技術HSMS-SS Pass-Through連線技術先進製程控制(APC)65三、設備訊號並接技術1.設備不支援SECS或其他通訊能力2.製程參數無法由Sensor取得3.需取得設備電路板相關手冊4.分接訊號● Terminal Panel● Bus (注意雜訊隔離以及訊號衰減問題）四、定義製程參數需求1.取得設備SECS手冊2.必要時取得設備維護手冊3.深入瞭解製程資訊4. 充分與設備/製程工程師訪談，瞭解需求，定義規格表五、SECS參數取得方式1.Request Data● S1F3/S1F4● S1F11/S1F122.Event● S6F3/ S6F4, S6F11/ S6F123.Alarm● S5F1/S5F24.Trace Report● S2F23/S6F1六、Request Data1. 利用S1F11找出隱藏SV，或解決SECS無手冊或過舊問題2. 注意SECS Message 在SV 的數目限制，必要時可分多次詢問3.考慮設備可回應速度，避免造成當機4.設備參數更新頻率5.資料同步問題Network switch技術運用於HSMS-PT先進製程控制(APC)1165七、Event Message1.包含許多重要資訊● Lot Start/End、Process Start/End、Chamber Start/End、Step Start/End……● Wafer Complete● Summary Data● Tool status2. 許多設備避免通訊頻繁，選擇性關閉非必要項Event，需手動開啟，並於測機完後，注意回復原始設定。

八、Event 替代方案若重要Event設備無提供，需自行找適當時機主動詢問替代參數● Process Start / End / Load Lock Door ● Step Start / End / Robot 動作九、Alarm Message 視情況參考應用，並可加入資料庫十、Trace Report1.化主動回被動2. 優點：設備可以自行調配訊息優先權，避免訊息壅塞十一、資料庫伺服器評估1.軟體考量● 單機（1-10組）：Access / MySQL● Multi-Type（10組以上）：MS-SQL / MySQL / Oracle● 自行開發資料庫● 價格考量：資料庫費用佔相當高的比例● 操作性考量：工程資料庫與商業資料庫的區分2.儲存容量考量● 資料量：參數數目、參數取樣頻率● 資料庫備份量3.硬體能力考量十二、資料庫設計評估1. 依Module建立資料庫：Etch（蝕刻）、Photo（黃光）、TF（薄膜）、Diff（擴散）2.依不同機台編號建立不同資料表以供查詢3.考量查詢速度，資料表格大小需控制4.資料庫備份機制● Delete record；Delete Table5.適當選取參數當作Index，加速查詢十三、資歷庫查詢輔助依據● Equipment Name/Type● Lot ID● Chamber ID● Recipe ID● Product Name● Wafer ID● Operator Number● Step Number● Layer ID● ……………資料表格先進製程控制(APC)165十四、後端應用程式1.On-line/Off-line trend chart2.FDC (Fault Detection Control)● Set Point ControlULC/LCL控制，適合用在單一區間內，訊號變化度不高之參數。

● SPC Control利用統計製程分析，找出歷史recipe的界線值● Customize曲線面積、斜率、製程時間…3.APC (Advance Process Control)十五、化學站可利用的感測資料檢討1. 與化學站有關，會影響蝕刻率的控制資料：溫度、化學液濃度比、液面高低、循環流量2.與Particle有關，會影響良率的感測資料：● 超音波功率瓦數的正確度在IC化學蝕刻製程中，被剝離的矽或矽化合物粒子需要靠百萬週波的超音波來震離Wafer表面超音波發振器內的高功率電子元件在長期高溫運作下，常會有燒壞或變質現象，導致功率瓦數不正常或幾乎無瓦數輸出如對超音波瓦數加以監測，在瓦數過低致無法震離Particle或過高會震壞元件線路時，能產生警訊，讓工程師得以及時修護，而不致使異常製程延續太長而損失過大● 線上即時Particle監測雖然即時Particle監測不是新創意，但Particle量測一直都是OFF Line，在32奈米時代能否被重視，仍待觀察 3.與空氣流入及廢氣排出有關的監控● 經由風速計做定速定量廢氣排放的迴授控制─對有磷酸槽的設備，有穩定蝕刻率。