R2R Control Methodology
Run-to-Run control platform architecture
R2R control的演算法有其通用规则，但是毕竟需要依照个案客制化处理。
APC Framework对于R2R control platform部分采用先建构标准化框架和界面，然后个案分析与设计各
个制程设备的R2R法则，并于完成之后撰写成为元件放入Algorithm service, 然后将参数记录于Flow
Schema中，并将元件的启动时机设定于Flow Schema的Message Event登录点。
Flow Schema的每个Message Event登录点可以设定三种关联元件；元件的设定参数则采用XML格式
以提高弹性与扩充性；而演算法元件所需的历史资料记录与成果则放置于Local DB中；最后的成果（Recipe调整量）也是放置于Local DB, 但是格式固定为标准格式，提供MES进货时查询使用。
当制程设备进货时，EAP会与设备通讯并将讯息传回MES，MES则透过MES I/F查询该Recipe的修正
量。
MES I/F的处理程序根据Flow Schema知道该制程是否具备R2R Control 机制，如果有则在Local DB
抓取最新的修正量回传；如果没有则回应NULL。
但是并非所有的制程都能在一开始就具备如此完善的机制。APC Framework采用Flow Schema登录
Event/参数/元件的方式，包容各种层次的演算法与未来修改/扩充的弹性。
• 如果Process Tool已经完成建模并将Model演算法放入Algorithm service并在Flow Schema中登录
Event与参数时，当Process Tool完成一片wafer或是Lot之后，RTMS会透过MOM传送[新增原始资
料」Event到R2R Kernel, Kernel会去查阅Flow Schema设定然后启动该制程Model演算法元件，元
件到EES DB中抓取该制程参数的原始资料，经由机台模型推估量测数值并存储到Local DB，然后透
过MOM传送「新增推估量测资料」Event至R2R Kernel。
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R2R Control Methodology
• 当Kernel收到「新增推估量测资料」Event一样会去查阅Flow Schema设定，然后启动该制程
controller演算法元件，元件先由Local DB取回历史资料，并与Recipe，量测推估数值合并运算
Recipe修正量，并将修正量以标准格式放置于Local DB。
• 如果该制程因为开发与测试尚未完成建模，或是因为复杂度过高不宜建模时，Flow Schema中该制程
的「新增原始资料」登录点便会是NULL， 代表无任何关联的演算法元件；「新增推估量测资料」登
录点也会是NULL; 而controller演算法元件却是登录在Flow Schema的「新增量测资料」登录点。
• 「新增量测资料」Event是由MES I/F处理程序所发送，因为Metrology是透过EAP直接与MES连
线，因此当Metrology完成一片wafer测量之后，MES得透过标准格式将量测资料送到MES I/F， 而
MES I/F处理程序会将量测资料依照标准格式存放于Local DB，并且透过MOM传送「新增量测资
料」Event给R2R Kernel, 以启动相关演算法元件。
• 当Kernel收到「新增量测资料」Event之后，如果是机台设备未建模只具备controller，就会启动
Flow Schema中记录的controller演算法计算Recipe调整量；如果Model与Model Adaptive机制都已
经完成，则Model Adaptive演算法元件会被登录于「新增量测资料」登录点；或是如果controller具
备Adaptive机制则controller Adaptive演算法元件也会被登录于「新增量测资料」登录点。此时Flow
Schema就会改为启动Adaptive机制修正Model或controller。
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Run-to-Run control block diagram
基本概念是比对Metrology与process tool Recipe，经由controller演算法产生新的recipe调整量，借此
修正下一批Lot或下一片Wafer。但是这种方式得克服Wafer由Process Tool到Metrology的时间差所造
成的相位问题。
• 先透过离线实验与分析为Process Tool 建模(Model); 透过Model，RTMS所收集的Raw data与
Recipe就可以预估未来Metrology所量测的数值。
• 这些推估的数值会被送到controller中计算Recipe调整量；最后即时修正与补偿设备漂移值。
• 制程设备本身会随时间慢慢的与Model差异性增大，因此增加一组Adaptive机制，于每次Wafer经过
Metrology量测之后就重新计算一次Model修正量，修正设备系统因时间因素所漂移的部分。控制法则
部分也备有Adaptive机制以修正controller参数。
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APC Framework Architecture
APC Framework是以制程设备所能发出的取样频率为基础，RTMS进行制程设备状态监控，即时故障
侦测与分类以及Feedback/Feed forward R2R control。
APC Framework采用元件导向方式以应对Fab厂的不同而产生的客制化需求，系统中的所有功能都尽可
能的以元件形态设计，并制定标准界面，借此提高弹性和扩充性。除了应用层的软件工具之外，对于摆
在Clean Room的机台设备则负责资料收集与OPI（Operator Process Interface作业员操作界面）。
半导体制程以Photo, Etch，Diffusion, Deposition四大部分为主轴，整个制程大致上是在这四个部分间
循环运作，各制程应需求有对应的量测机台。
APC Framework的设计概念在于整合四大部分制程与量测机台，进行【分层式诊断】与【分析-监控循
环式改善】。
• 所谓分层式诊断就是透过一层层的故障侦测法则，如同天罗地网般将设备可能发生的故障诊断与分
类。最基本的故障侦测法则为设备制程参数资料的SPC, MSPC（Multivariable Statistics Process
Control）, 这是第一道防线；
• 进阶法则为SSC（Stage Status Control），以设定的演算法（mean；max; min; slope; integral;
CPK）检测制程中的某个特定时间片段；接下来可以将制程设备与量测机台资料整合为机台建模
(modeling)，用以分析诊断设备。
• 最终防线为结合制程设备，量测机台，WAT以资料挖掘(Data Mining)等方法找出诊断法则，然后设
计与导入演算法即时诊断。
I.
分析-监控循环式改善则是透过离线分析工具（Fault Analysis Workshop; Advance Diagnostic
Workshop）随时分析原始资料与比对低良率资料，或是坏片发生时交叉比对找出诊断法则。
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II. 这些法则可以透过离线分析工具分析与确认，并且使用历史数据模拟测试。当验证与确认值得使用之
后，SPC参数会下载到RTMS系统中担任第一线管制，其他法则则会被下载到FDC Kernel进行即时
监控与诊断。
III. 至于R2R control部分，则是透过MES制程资讯，量测机台与制程设备的参数资料，以Feed back/
Feed forward方式将Recipe调整量传回MES修正制程。
APC Framework的人机界面部分是采用Web base设计，提供查询原始资料，Trend Chart，统计报
表，Alarm记录等功能，使用者只要透过浏览器就可以使用。
离线分析部分分为：Fault Analysis Workshop, Advance Diagnostic Workshop。基本上离线分析工
具并非基本的Query， Trend Chart与法则文字编辑工具，而是整合Query/Trend Chart，统计图表，
手动式分析，自动诊断，电脑辅助法则设计，历史资料模拟测试与法则上传等功能。
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