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先進製程控制(Advanced Process Control)
 

簡介

研究方向 儀器設備 成果介紹 參考資料
 

簡介(Introduction)

 

半導體產業是高技術、高成本、低生命週期且附加價值極高的產業。在晶圓代工的市場中,產品品質穩定和交貨期準時往往是IC設計公司優先考量代工廠商之依據。在半導體製造上,晶圓的生產週期長且產品良率易受生產環境影響而不易掌控。當各家設備商技術基本面相差不大時,如何提高良率便成了最重要的關鍵。

目前世界各國半導體設備產業的發展趨勢,在於減少晶圓表面污染、降低產品製作及傳輸時間、降低設備擁有成本等因素考量下,集束型設備(Cluster Tool)的運用已經成為半導體前段製程設備的主要發展目標。在自動化半導體廠中,集束型設備應用整合製造技術,將相關製程模組整合在單一機台內,減少晶圓輸送時間與晶片被污染的機會,因而降低整個晶圓的製作時間、成本與提高良率等功能。

Cluster Tools可根據半導體廠商需求,在傳輸腔體周圍掛上所需的製程腔體,因此有很大的彈性可以去調整所需要的製程。然而半導體設備商各自發展自我品牌的製程腔體,對半導體製造廠而言選擇增加,但是整合上卻是一大難題。因此經由國際半導體設備及材料協會(Semiconductor Equipment and Materials International,SEMI)推動,及全球半導體製造廠及設備廠參與討論表決共同訂定集束型設備的硬體介面標準及軟體通訊協定標準,以提供不同模組之間傳輸與溝通介面的標準化,並利於整合於集束型製程設備內。

本實驗室設備有集束型製程設備傳輸模組一組(包括前端模組、中央腔體及機械手臂、Wafer Sorter、基座及Cluster Tool 控制程式)、工業級嵌入式電腦三組、Rational Rose模式語言發展系統一套。現已新增一快速熱處理模組(Rapid Thermal Processing, RTP),此設備已應用於許多半導體的製程上,如:RTO、RTCVD等,增購此設備後,除可研究其工作原理,建構加溫之數學模式,進而自行研究最佳的控制法則外,並可探討加熱源的最佳化配置、能源效率、電力控制、網路通訊、即時多工核心實作。希望藉此計畫之實行,配合國內針對半導體製程產業的需求,培養所需的人力,提昇本校半導體製程診斷及設備自動化技術至國際一流水準。

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研究方向(Research)

 

本組之研究方向在於集束型製程設備控制器的應用與控制器軟體開發。

主要內容包含二大範疇:

(1)隨著晶圓尺寸上升,提升設備的良率、整體設備的使用率及減少製程錯誤的發生以降低生產成本及提升產品的品質為目前產業界重要的議題。本實驗室APC組亦朝此目標作研究,利用統計學方法,分析機台中擷取之資料,建立機台模型之方程式並加以控制。本小組以先進製程控制(APC)為研究主題,其中包含機台狀態即時監控、即時製程資料分析進行錯誤診斷與分類(FDC)、預知保養(PdM)提醒及Feedback/Feedforward R2R Control等功能。利用國內外發展APC最常用的一項技術-統計製程管制(SPC),來應用於半導體製程變異與錯誤偵測,並以多變量分析統計做錯誤偵測與分類,改善傳統SPC不足的地方,以便於控制。並以先進的資料分析與統計控制方法,尋找製成模型並預測其未來走向,在製程偏移時利用控制法則及時將機台參數做適當的修正,讓機台回歸正常狀態,進而提升製程的良率。

(2)快速熱處理製程(RTP)模組核心技術研究,利用自購的RTP設備整合到集束型製程設備內,開發RTP模擬器並建構晶圓加熱之數學模型以設計出最佳的控制器。

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儀器設備(Equipments)

 

 

 

 

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成果介紹(Results)
 
 
參考資料(References)
http://www.cc.nctu.edu.tw/~coe/4-b1.htm
 
 
       
       
       

 

(C) 2006 An-Chen Lee's Laboratory,
Department of Mechanical Engineering,
National Chiao Tung University