臺灣博碩士論文加值系統

本論文探討影響半導體黃光區微影設備機台可使用時間(Available time)的原因，以降低產品修復率，提昇設備妥善率，增加晶圓廠的產量。積體電路晶圓廠半導體微影設備的維護保養與檢修是否良好可以從幾個重要指標來看，包括平均可用時間(Available time)，損壞間隔週期(MTBF，Mean Time Between Failure)，及產品修復率(Rework rate)。要降低修復率(Rework rate)，就先從分析機台Run貨之(Run product)每批報告(Batch report)的各項指標內容來進行改善，本研究經過詳細分析後，發現其中動態失焦退貨率( Dynamic focus error reject rate)是造成修復率 (Rework rate)最重要的因素。
本研究進行各項實驗並彙整各項實驗數據結果，執行分析比對，以品質管理(QC，Quality Control)七大手法當工具，找出動態失焦退貨率(Dynamic focus error reject rate)上升的原因，包括氣動避震器(Air Mount)之不穩定、凸輪 (Cam Disk) 損壞、高度量測器(Level Actuator)損壞、排線觸碰(flat cable touch)、惠普雷射發射器(HP laser head)、惠普雷射接收器(HP receiver)、動態碰觸(Dynamic shortcut )等因素，其中動態碰觸(Dynamic shortcut )是影響動態失焦退貨率( Dynamic focus error reject rate)上升的最主要原因。如何減少動態碰觸(Dynamic shortcut )產生，一般的情況下氣動避震器(Air Mount)的不穩定是造成碰觸(Shortcut)的重要因素，而形成微影曝光機台，氣動避震器(Air Mount)不穩定的原因多半是由於氣閥(Dither valve )損壞所造成的。研究中發現可以讓氣動避震器(Air Mount)回復穩定之短期立即解決方案為：(1)氣閥(dither valve )進氣量加大，(2)凸輪軸(Cam Disk)由正轉更改為反轉，(3) 排線重新整理，(4)定期清潔保養等，而長期立即解決方案為：(1)更換新的氣閥(Dither valve )，(2)更換新的凸輪軸(Cam Disk)，(3)更換新的高度量測器(Level Actuator)，(4)以及依循流程圖(Follow the OCAP )尋找解答。

This study explores the reason of Equipment Available Time for semiconductor lithography. This approach is beneficial for the reduction of product repair rate, enhancement of tool run time, and increasing the production capability. The maintenance and repair for semiconductor lithography equipment is related to several important parameters such as Average Run Time, Mean Time Between Failure (MTBF), and Product Rework Rate. After careful study, we find that the Dynamic Focus Error Reject Rate is the decisive factor for the Rework Rate.
This study carried out various experiments in addition to data comparison and quality control (QC). Hence, we successfully achieve the identification of Dynamic Focus Error Reject Rate in relation to the Pneumatic Shock Air Mount Instability, Cam Disk Damage, Level Actuator Damage, Flat Cable Touch, HP Laser Head Transmitter, HP Laser Receiver, and Dynamic Shortcut.

中文摘要 ………………………………………………… Iii
英文摘要 ………………………………………………… Iv
誌謝 …………………………………………………………… v
目錄 …………………………………………………………… Vi
表目錄 …………………………………………………………… Viii
圖目錄 …………………………………………………………… Ix
一、 緒論……………………………………………………… 1
二、 研究內容、方法及文獻探討…………………………… 2
2.1 研究方法與研究步驟…………………………………… 2
2.1.1 研究目的與動機………………………………………… 2
2.1.2 研究範圍………………………………………………… 2
2.1.3 研究方法………………………………………………… 3
2.1.4 研究步驟………………………………………………… 6
2.1.5 研究時程規劃…………………………………………… 7
2.2 文獻探討………………………………………………… 8
2.2.1 光阻、對準、曝光……………………………………… 8
2.2.2 UV 系統、DUV系統、動態錯誤(Dynamic error) 9
2.2.3 微影機台震動的隔離…………………………… 21
2.2.4 碰觸……………………………………………… 21
2.2.5 高度量測系統(Level Sensor) 與Wafer Table…22
2.2.6 品質管理(QC，Quality Control)七大手法…… 25
2.2.7 品質管理(QC，Quality Control)新七大手法… 26
三、 實驗過程介紹…………………………………………………27
3.1 造成晶圓生產良率降低的因素………………………………27
3.2 本研究使用的統計分析法……………………………………29
3.2.1 柏拉圖…………………………………………………………29
3.2.2 特性要因圖……………………………………………………30
3.2.3 利用系統圖法來擬定研究之對策方案………………………32
四、 研究結果與討論………………………………………………33
4.1 確認對策效果-更換氣閥(dither valve)………………… 34
4.2 高度量測器(Level Actuator)分析與討論……………… 49
4.3 凸輪軸(Cam Disk) 分析與討論…………………………… 55
4.4 利用動態效能測試，尋找動態碰觸，更換失效電路板……59
4.5 遵守流程圖(Follow the OCAP )設計………………………66

4.6 短期防治方法研究:降低晶圓平台器掃描速度…………… 69
4.7 長期防治方法研究：更換氣動軸承(Air Bearing)……… 70
4.8 防治方法討論 ……………………………………………… 75
4.9 建立長期有效對策討論………………………………………76
4.9.1 以PDCA驗證解決動態錯誤(Dynamic error)之永久對策 76
4.9.2 建立長期有效對策……………………………………………76
4.10 研究結果歸納……………………………………………… 77
4.10.1 短期立即解決方案……………………………………………77
4.10.2 長期有效改善對策……………………………………………77
4.11 建議……………………………………………………………77
五、 研究結論與未來展望 ………………………………………78
5.1 研究結論………………………………………………………78
5.2 未來展望………………………………………………………78
參考文獻 ………………………………………………………79

【1】J. Baliga, Yield Management, Semiconductor International, p.74, Jan. 1998.
【2】徐光宏，晶圓製造廠黃光區派工法則之探討，國立交通大學工業工程研究所，碩士論文，1996。
【3】林世星，晶圓製造廠微影黃光區再加工策略與派工法則之研究，交通大學工業工程研究所，碩士論文，1999。
【4】A .Zargar, Effect Of Rework Strategies On Cycle Time, 17th International Conference on Computers and Industrial Engineering, pp.239-243, Vol. 29, No.1-4, 1995.
【5】Hong Xiao, Introduction to semiconductor manufacturing technology, Prentice Hall, Ch6, 2004.
【6】光阻塗佈槽操作手冊，東京電子，2003。
【7】C. A. Bode, A. J. Toprac, R. D. Edwards and T. F. Edgar, Lithography overlay controller formulation, Proceedings of SPIE: Process Control and Diagnostics, pp.2-11,Vol.4182, 2000.
【8】PAS 5500 User Guide,ASML,1995.
【9】莊達人，VLSI製造技術，高立圖書有限公司，民國九十年。
【10】Mark 8 Service Manual, TEL ,1998.
【11】Peter Van Zant, Microchip fabrication, McGRAW-HILL, 4th, 2000.
【12】1100曝光機操作手冊，ASML，2003。
【13】曝光機之曝光系統訓練教材，ASML，2002。
【14】張勁燕，半導體製程設備，五南圖書出版公司，民國九十年。
【15】簡禎富等編著，半導體製造技術與管理，國立清華大學出版社，民國九十四年。
【16】張俊彥主編，積體電路製程及設備技術手冊，經濟部技術處發行，民國八十六年。
【17】Michael Quirk, Julian Serda, Semicondutor Manufacturing Technology, pp.436-437, 2001.
【18】Peter Van Zant著，半導體製程，姜庭隆譯，滄海書局，第四版，2001。
【19】C. G..Wendy and T.Northern, Upgrading A Class 100 FAB Through Use of Manual-access Microenvironments, Micro-contamination, Vol. 25, No. 1, pp. 25-28, 1993.
【20】Operator Training Coarse, Class-10 Technologies Inc., San Jose Calif., p.13,1983.
【21】C. H .Tsai, C. M. Wang and W. C. Lo, Non-uniformity of Temperature Distribution in Ballroom Type Clean rooms with FFU Systems, Semiconductor Manufacturing Technology Workshop, IEEE/SEMI, pp. 230-238, 2000.
【22】陳冠任，晶圓製造廠微影黃光區再加工策略之探討，國立交通大學工業工程與管理系，碩士論文，1998。

【23】PAS 5500 Step and Scan System Introduction Manual ,ASML,1998.
【24】震測儀ES-3000操作手冊，92-95基礎科學教育改進計畫，九十二會計年度地球科學學門。
【25】Jin Lin Chen, Study of Magnetic Hysteresis, Vortex Motion, and Surface Superconductivity of High-Tec Superconductors, Lorentz force, March 1993.
【26】R. Holzer, I. Shimoyama and H. Miura, Lorentz Force Actuation of Flexible Thin-Film Aluminum Microstructure, IEEE Int. Conf. On Intelligent Robots and System, vol. 2, Piscataway, pp. 156–161,NJ, USA, 1995.
【27】Paul T. Konkola, Carl G. Chan, Ralf K. Heilmann and M. L. Schattenburg,Beam steering system and spatial filtering applied to interference lithography, J. Vac. Sci. Tech., B18, 3282, 2000.
【28】Ralf K. Heilmann, Paul T. Konkola, Carl G. Chan, G. S. Pati and Mark L. Schattenburg, Digital heterodyne interference fringe control system, J. Vac. Sci. Tech., B19, 2342, 2001.
【29】S.Pau, G.. P. Watson and O. Nalamasu, Writing an arbitrary non-periodic pattern using interference lithography, Journal of Modern Optics, vol.48, no.7, 1211 ,2001.
【30】Luttikhuis, B. A. Johannes, Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method, US Patent and Trademark Office. http://www.uspto.gov. No. 6977713. Dec.2005.
【31】De Weerdt, R. E. M. Leonia, Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method, US Patent and Trademark Office. http://www.uspto.gov. No. 7161657. Jan.2007.
【32】Dams, J. A. A. Theodorus, Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method, US Patent and Trademark Office. http://www.uspto.gov. No. 7259832. Aug.2007.
【33】吳志禮，應用LVDT於直流馬達碳刷磨耗自動量測系統之研製，逢甲大學資訊電機工程碩士在職專班，碩士論文，2004。
【34】R. S.Weissbach, D. R .Loker and R. M .Ford, Test and comparison of LVDT signal conditioner performance, IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, pp.1143-1146, 2000.
【35】 R. Leidhold and P.Mutschler, Sensorless position-control method based on magnetic saliencies for a Long-Stator Linear Synchronous-Motor, Proceedings of IECON, the 32nd IEEE Annual Conference on Industrial Electronics, pp. 781-786, 2006.
【36】劉俊賢等，凸輪式自動工具交換裝置，日本實用新案，1996年5月22日；登錄第3027483號，1997年11月3日。
【37】L. I. Wu, W. T. Chang and C. H. Liu, The Design of Varying-Velocity Translating Cam Mechanisms, Mechanism and Machine Theory, Vol. 42, No. 3, pp. 352-364, March 2007.
【38】L. I. Wu, and W. T. Chang, Analysis of Mechanical Errors in Disc Cam Mechanisms, Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 219, No. 2, pp. 209-224, February 2005.
【39】鄭清和編著，品管七大手法，復文書局，民國八十六年。
【40】C. M. Borror, D.C. Montgomery and G..C. Runger, Robustness of the EWMA control chart to non-normality, Journal of Quality Technology, 31, pp.309-316, 1999.
【41】廖安定等編著，新品質理(新QC)手法，行政院農業委員會，民國九十一年。

【42】I. D. Fink, N.T. Sullivan and J. S. Lekas, Overlay sample plan optimization for the detection of higher order contributions to misalignment, Proceedings of SPIE: Integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control VIII, Vol.2196, pp.389-399, 1994.
【43】常俊玉，利用反電動勢檢測法達成無感測器無刷直流馬達驅動器，國立臺灣海洋大學電機工程學系，碩士論文，2005。
【44】K. Iizuka , H. Uzuhashi , et al., Microcomputer Control for Sensorless Brushless Motor, IEEE Transactions on Industry Applications, pp. 595-601, May/June 1985.