晶圓廠 Run-to-Run 控制之系統整合架構

本研究規劃之APC R2R控制系統與現行晶圓廠的自動化系統架構結合後將如圖3-1 所示，整個系統可以概分為R2R GUI區塊、R2R控制器區塊與CIM/R2R Interface區塊三大 區塊與機台端，下面將分別對各個區塊加以說明。

圖3-1 FAB R2R 系統架構之示意圖

R2R GUI區塊：

使用者可以在R2R圖形化使用者介面(Graphic User Interface, GUI)上進行相關參 數的設定與查詢R2R控制器與產品生產的歷史資料；而R2R GUI係透過內部網路連 結到R2R Servers。

R2R控制器區塊：

R2R控制器是由數部應用程式伺服器與資料庫伺服器所組成，在應用程式伺服 器端設計了Load Balance的機制使各個應用程式伺服器的負載不會因為負荷過重而 影響伺服器本身與R2R的控制，應用程式伺服器為整個R2R控制模組的核心所在，

其主要角色為負責蒐集與運算出製程參數建議值給機台端所使用，同時將相關的資 訊與資料儲存至資料庫伺服器當中，其主要角色為資料的儲存供應用程式伺服器做 資料存取的動作。資料庫伺服器隨時保持著只有一部資料庫伺服器在運作供應用程 式伺服器將相關資料儲存至資料庫伺服器，另一部則是處於待命的狀態，兩部資料 庫伺服器間有著Fail Over的機制，防止當其中一部資料庫伺服器發生異常時整個 R2R控制器因此而失效。

MES/CIM/TCS/EAP Interface區塊：

此 區 塊 扮 演 了R2R 控 制 器 與 機 台 之 間 的 橋 樑 ， CIM(Computer Integrated Manufacturing) Servers 係 包 括 了 製 造 執 行 系 統 (Manufacturing Execution System, MES)、機台控制系統(Tools Control System, TCS)以及機台自動化程式(Equipment Automation Program, EAP)等主要系統，當產品進入R2R控制時，R2R控制器會依據 資料庫當中的數據與資訊計算出一份建議的製程參數給機台端，而這些資料便必須 透過R2R Interface轉譯成CIM Servers所能夠辨識的資料格式，最後再透過機台自動 化程式將建議值傳送給機台端將調變的製程參數交由機台端執行，而CIM Servers便 會將機台端所傳送出來的資料加上產品的相關資訊(產品代號Product ID、晶圓代號 Wafer ID分別在哪個機台Tool ID的反應腔體Chamber完成)再傳送給R2R Interface轉 譯給R2R控制器。

Process/Metrology Equipment區塊：

機台扮演了接收與執行EAP端所送下來的命令並在機台端執行終了的時候，機 台會傳送出一份機台內各腔體的使用狀態(如Chamber used count、RF Hours)給 EAP/TCS/CIM Servers。

圖3-2 資料流與晶圓製造流程示意圖

本研究規劃之APC R2R控制系統的資料流與晶圓製造流程將如圖3-2所示，晶圓將如 圖3-2由左而右依序經過DT Litho製程機台、DT Litho CD量測、DTPHMO製程、DTPHMO CD量測以及後續的DTMO等製程。

在使用R2R控制器運作之前機台端會有一組初始的製程配方用以從事生產。R2R控 制器的控制模型，主要是依據過往的歷史資料以及利用歷史資料所做出的輸入製程參 數、量測參數的輸出值，所建立的關聯性資料或是實驗設計(Design of Experiment)的結果 所建立而來。在使用R2R控制器運作時，R2R控制器會參考當批產品的深溝微影製程量 測值、上一批產品的製程參數使用值、上一批產品的深溝多晶遮罩開口量測值、歷史的 製程參數使用值等資訊，將上述資料代入控制模型以計算出當批產品所適用的製程參數 供機台從事生產。