依據本論文的研究結果，說明研究的心得、及未來研究重點與發展方向。
第二章 光碟製程及旋轉塗佈製程介紹
2.1 光碟結構簡介
光碟片的結構因資料容量與規格特性的不同而有所不同，一般光碟片的結構皆包含 有基板、反射層、保護層等基本結構，如圖2.1所示。圖2.2為DVD、BD等不同光碟片之 結構圖。
圖 2.1 光碟片結構圖
2.2 光碟製程簡介
光碟的製作過程包含了，前段製程及後段製程，其製作程流程圖，如圖2.3所示。其 中前段製程包括感光樹脂塗佈製程、雷射刻版製程、顯影化製程、母版電鑄製程與壓模 脫離製程。後段製程則包括射出成形製程、反射層濺鍍製程、膠合製程與印刷製程。以 下將一一說明各個光碟製程。
圖 2.3 光碟製作流程圖 1. 感光樹脂塗佈製程：
母版的主要材料為玻璃基板(圓盤狀的玻璃)，將回收之玻璃基版清洗完畢 之後，在玻璃基版上塗光阻劑(photo resist)，使其均勻塗佈再經過烘乾及檢測 後作為刻版機訊號刻錄之基材，如圖2.4所示。
圖 2.4 感光樹脂的塗佈製程
2. 雷射刻版製程：
刻版是母版製作的心臟製程，其功能將工作母帶的數位資料經訊號源介面 系統(MIS)轉換成高頻訊號送至刻版機讀取器，並驅動紫外雷射光刻錄在塗有 光阻劑的玻璃基板上進行轉錄製程，如圖2.5所示。
圖 2.5 雷射刻版製程 3. 顯影化製程
顯影化的功能是把刻錄的訊號顯像出來。雷射光刻錄在塗有光阻劑的玻璃 基版上，在顯影機藉顯影液將受曝光的點洗去，而顯像出有訊號的凹凸坑洞。
顯影完成之玻璃基版上鍍上一層金屬層，使有訊號之凹凸坑洞為金屬狀態，以 便作為導電的電極一般，可以用來供電鑄成形使用。所濺鍍的金屬層早期都使 用銀，但價格較貴之外其機械性質也不夠好(讓所生的版表面硬度不高，容易 變形)，目前都改用鎳釩合金靶(Ni-V Alloy Target) ，如圖2.6所示。
圖 2.6 顯影化製程
4. 母版電鑄製程：
金屬化後的玻璃基版需經電鑄製程，將150nm的鎳釩合金導電層增厚至約 300um，此厚度才能符合射出機模具的容納規格，如圖2.7所示。
圖 2.7 母版電鑄製程 5. 壓模脫離製程：
將電鑄製程後的電鑄金屬部份與玻璃基版脫離成為製作光碟片的母模，
如圖2.8所示。
圖 2.8 壓模脫離製程 6. 射出成形：
母模經過加工磨平後，就安裝在射出成型機的金屬模內。樹脂粒加熱後成 溶解狀態，藉由螺桿的推動將樹脂擠壓製模具內，再以數十噸的壓力夾住。待 樹脂冷卻凝固後，將模型打開取出樹脂基板，如圖2.9所示。在DVD-ROM製程 中，成型的過程大概費時5秒。
圖 2.9 射出成形製程
7. 濺鍍製程：
在射出成形機取出之基版的凹槽上使用金屬濺鍍鍍的方式上一層鋁合金 的反射層，如圖 2.10 所示。如此光學讀寫頭藉由凹槽上的反射層的反射，可 以讀取光碟裡的資訊。
圖 2.10 濺鍍製程 8. 膠合製程：
於鍍有反射層之基版上利用旋轉塗佈製程塗敷一層保護層再給予照到UV 使其該保護層硬化，如圖2.11所示。
圖 2.11 膠合製程 9. 印刷製程：
最後將所要印刷的圖形印製於光碟片表面，如圖2.12所示，一片光碟片就 完成了。
圖 2.12 印刷製程
2.3 旋轉塗佈製程介紹
光碟片生產的製作過程中有多個製程需使用到旋轉塗佈製程技術，如感光樹脂的塗 佈製程與光碟片各個保護層的膠合製程。本文擬針對光碟旋轉塗佈設備研發其通訊模組 設備(SECS Box)，如此工廠製造管理系統(MES)的上層主機(HOST)便能透過SECS Box 即時收集相關製程參數與控制製程品質。接下來將介紹旋轉塗佈製程設備的生產流程。
1. 下塗料：
光碟片半成品先靜止不動，下料針頭順時針旋轉同時依製程下料時間塗敷控制 適當的塗料，如圖2.13所示。
圖 2.13 旋轉塗佈下塗料之示意圖 2. 旋轉塗佈：
旋轉托盤以真空吸引力將光碟片的半成品固定於托盤上，再旋轉光碟片並加速 至製程轉速與持續旋轉至製程旋轉時間使得UV膠能均勻塗佈於光碟片上，如圖2.14 所示。
圖 2.14 旋轉塗佈塗料之示意圖
3. 塗佈薄膜硬化：
塗佈完成後的光碟片半成品給予照射適當製程時間的UV光使其薄膜硬化，如 圖2.15所示。
圖 2.15 照射 UV 光使其薄膜硬化之示意圖
第三章 系統架構
SECS Box與光碟旋轉塗佈製程設備之整合系統架構，分為：硬體系統架構、軟體 系統架構以及各系統間通訊介面之軟體規劃與設計等三個部分，以下幾節將依序說明以 下內容：
硬體系統架構 軟體系統架構
通訊介面之軟體規劃與設計
3.1 硬體系統架構
圖3.1為SECS Box整合旋轉塗佈設備之系統架構圖，SECS Box運用本身之Serial Port 來接收與傳送光碟旋轉塗佈設備控制器(PLC)之RS-232訊息，並將部份接收到的訊息轉 換為SECS通訊訊息與利用SECS之網路通訊協定(HSMS)以SECS-II的標準訊息傳送給上 層主機(HOST)，旋轉塗佈設備因加裝上SECS Box後上層主機(HOST)即可於生產的過程 中隨時收集製程設備的各項生產資訊或傳送新的生產命令。
圖 3.1 SECS Box 整合旋轉塗佈設備之系統架構圖
3.1.1. SECS Box硬體介紹
本論文採用泓格科技公司(ICPDAS)所生產的LinCon-8000 來作為SECS Box發展之 硬體平台[20]，由於該控制器內建有Emdedded Linux作業系統與網路通訊硬體介面，如 此可直接移植在一般電腦所開發完成的Java模組或套件，縮短SECS Box程式軟體所開發 的時間，其詳細規格如下：
擁有內建 Embedded Linux 作業系統 Intel StrongArm 206 MHz
64 M bytes SDRAM 32M bytes Flash Memory 16K bytes EEPROM
周邊功能如：Ethernet、PCMCIA、Monitor、USB、Serial Port、擴充Slot等…，
如圖3.2所示。
圖 3.2 LinCon-8000 週邊功能
3.1.2. 旋轉塗佈設備控制器PLC硬體介紹
旋 轉 塗 佈 設 備 所 使 用 的 控 制 器 為 為 三 菱 (Mitsubishi) Fx2n 之 可 程 式 控 制 器 (PLC)[24][25]，該型PLC的詳細規格如表3.1所示，其特色如下：
超高速的運算速度(0.08μm/step) 50%小型化設計
程式容量，內藏8K、最大可擴充至16K 可使用 FX 系列模組
可做 8 台主機連線
表 3.1 Fx2n 詳細規格表
3.1.3. PLC Serial Port通訊之擴充
本論文使用李安謙實驗室之光碟片旋轉塗佈設備來做實際的系統整合，其設備控制 器(PLC)為三菱(Mitsubishi) Fx2n之可程式控制器，由於PLC本身並無Serial Port的通訊設 備需額外加裝Fx2n-232-bd之通訊介面元件，如圖3.3所示，PLC透過該RS-232通訊元件 以ASCII的格式訊息，使用SECS Box與PLC的通訊模型相互溝通，於3.3.2章節將作較詳 細的說明。
圖 3.3 PLC 擴充 Serial Port 元件
3.1.4. SECS Box與PLC硬體配線
SECS Box與PLC是透過RS-232的通訊讓彼此能接收與傳送溝通訊息，其詳細硬體配 線如圖3.4所示。
3.1.5. PLC Serial Port通訊設定
PLC與SECS Box之通訊格式為，資料長度：8 bit、同位元檢查：None、停止位元：
1 bit、通訊傳送速率：9600 bps、Protocol：No Protocol、Header：No used、Terminator：
No used、Control line：Normal mode 1。
三菱(Mitsubishi) Fx2N可程式控制器(PLC)之Serial Port通訊設定可透過PLC內部暫 存器D8120(D8120=0C81H)可予適當的設定，其詳細設定內容如表3.2所示。
b8 Header None Effective (D8124 Default : STX (02H)
b9 Terminator None Effective (D8125) Default : ETX (03H)
No
b13 Sum check Sum check code is not added Sum chek code is added automatically
b14 Protocol No protocol Dedioated protocol
b15 Transmission Control Protocol
Protocol format 1 Protocol format 4
3.2 軟體系統架構
利用半導體產業CIM(Computer Integrated Manufacturing)的系統架構來建構光碟產 業生產自動化系統，CIM的系統一般分為三階層的系統架構，如圖3.5所示。
CIM的第一層系統組成以製造管理系統(Manufacturing Execution System，MES)為核 心系統主要負責執行整個工廠的生產工作並紀錄各項製程資料與進行生產流程控制，如 此各項生產流程較不容易因人為異常而發生產品報廢的情形。在半導體產業CIM架構的 第一層系統中一般除了MES系統外還包括：負責全廠各項製程的生產控制的Process Control系統(如：APC、FDC、RCMS…)與製程管制SPC系統。
CIM的第二層系統組成以設備自動化系統(Equipment Application Program，EAP)與 傳送自動化系統(Material Control System，MCS)為主，EAP系統主要負責生產機台與CIM 系統的連結、MCS系統則主要負責管控全廠半成品的生產傳送，EAP系統與MCS系統皆 利用SECS的通訊架構來與機台設備進行通訊。
CIM的第三層系統組成為各個設備機台控制器組合而成，包括：Process Tool、
Metrology Tool與Transportation System等。
圖 3.5 CIM Framework
3.2.1 光碟廠應用SECS Box之CIM系統架構
由於目前的光碟生產設備皆無SECS通訊能力，如要達成全廠生產自動化的第一步 就是要擴充光碟生產機台的SECS通訊設備使得光碟生產機台能擁有SEMI所規範的各項 共同通訊標準介面，如此所有符合SEMI Standard的生產機台均使用相同的訊息內容以及 通訊介面來溝通。SECS Box利用RS-232通信介面與生產機台控制器相連接，當SECS Box 與生產機台控制器整合後即可利用網路透過TCP/IP以HSMS的SECS通訊架構與CIM系 統相連結，如此便能利用半導體產業開發完整的CIM系統架構來逐一發展光碟產業的 CIM自動化系統，其架構如圖3.6所示。
圖 3.6 光碟廠自動化系統架構
3.3 通訊介面之軟體規劃與設計
通訊介面之系統規劃，將分為：1.SECS Box和上層主機的通訊層、2. SECS Box和 下層設備控制器(PLC)通訊層、3.PLC內部接收與傳送RS-232訊息的通訊模型規劃三個部 分，如圖3.7所示，下幾節將依序說明以下內容：
Interface1：SECS Box和上層主機通訊模型(GEM)的系統規劃。
Interface2：SECS Box和下層設備控制器(PLC)通訊規劃。
設備控制器PLC內部接收與傳送RS-232訊息的通訊模型規劃。
圖 3.7 SECS Box 與製程設備整合之系統規劃
3.3.1 SECS Box和上層主機通訊模型(GEM)的系統規劃立
現代化的製程設備都必須要有能力於生產的過程中回報各項的生產資訊給上層主 機(HOST)，並允許上層主機於遠端操控設備機台，因此SEMI E30(GEM)定義了半導體 製程設備控制器與上層主機之間的通訊模型，目的是希望將所有的生產設備資訊作有效 的整合。本節將說明SECS Box和上層主機通訊的劇本模型，吾人依據SEMI E30(GEM) 的規範來規劃SECS Box與上層主機通訊的劇本內容，圖3.8為SECS Box與上層主機通訊 模型(GEM)的Use case圖。SECS Box與上層主機通訊的模型，其種類如下：
建立連線的劇本 (Establish Communications) ON-LINE狀態確認的劇本 (ON-LINE Identification) 事件資料收集的劇本 (Event Data Collection)
3.3.1.1. 建立連線 (Establish Communications)
上層主機(HOST)與SECS Box在未連線前彼此對於相互的狀況不明無法進行各項命 令訊息的下達與設備事件的回報，本節將說明SECS Box與上層主機(HOST)之間建立連
上層主機(HOST)與SECS Box在未連線前彼此對於相互的狀況不明無法進行各項命 令訊息的下達與設備事件的回報，本節將說明SECS Box與上層主機(HOST)之間建立連