臺灣博碩士論文加值系統

在IC晶圓半導體製造過程中，品質的改善與機台良率的提升已成為半導體工廠獲利的主要指標。技術的進步固然重要，掃描式電子顯微鏡工作站(SEM)為主要晶圓檢測站點，重要關卡其確保產品之良率維持在應有之水準更為重要。晶圓製造之步驟通常都超過百道，而每一道製作過程都需要仔細監控。可能因其中某一道程序出了偏差而浪費昂貴的原料。球面像差校正不準確會讓機台良率不正確，而直接影響良率品質。在現今製程越做越小的情況來看，維持高良率相當的重要。現階段，是以人工進行手寫數據資料校正工作，長時間的檢測，會增加檢測人員的誤判。依但造成誤判，良率不正確會讓損失提高，增加製造成本。為了確保球面像差校正準確，資料數據精準，晶圓製造過程減少損失，穩定良率。本論文針對SX機型(某機型代碼)，自動化帶出參數平均值 ，再利用2013年、2014年、2015年資料做分析，用誤差百分比公式與標準差公式算出校正值。並利用品質管制七大手法的管制圖帶入常態分配圖，減少誤差。用管制圖辨別電子束產生之二次電子的球面像差是否有機台異常之現象，有效減少人工方式做紀錄的誤判，清楚知道校正Statistical Process Control簡稱SPC統計製程控制安全範圍(±)是否有超出異常值，有效改善失控機台校正，增加機台良率品質。

IC wafer in semiconductor manufacturing processes, quality improvement and upgrading quality have become the main indicator of the semiconductor factory profit. The advance technologies are important but scanning electron microscopy workstation (SEM) is still as the main wafer important points of inspection sites. To ensure that the yield of their products is maintained at the proper level the wafer fabrication is worse than one hundred steps. Every production process requires careful monitoring, which may be due to a deviation of a channel program and wasting expensive material. If the correction data of spherical aberration quality inaccurate or incorrect, it will be a direct impact on quality. There are about correction in a machine in a year. The manufacture processes are getting very small, the quality becomes quite important. Good wafer quality is direct impact on the of operations production line. However, the current pressing is carried out by handwritten data. Prolonged testing, it will increase the false detection of staff, and caused a miscarriage of justice. Then the worst quality increase lead to increasing manufacturing costs. To ensure accurate spherical aberration correction, accurate information and data, wafer manufacturing process to reduce losses, and stable quality In this thesis, we focus on SX model to automatically bring out the parameters mean, We use 2013, 2014, 2015 data that about to do the analysis. Then use the percentage error formula and formula to calculate standard deviation correction values and to use statistical methods to establish the graph, to reduce errors. The control charts is correct to judgment the secondary electrons generated from the electron beam spherical aberration to detect abnormal organic (SPC + -). Cutis effectively to reduce the artificial way to do record misjudgment and to, well aware of the correction SPC safe range (+ -) If there is beyond exception, effectively improve the machine calibration work, the system can increase yield quality of machine.

目錄
中文摘要 ………………………………………………………………………I
Abstract ………………………………………………………………… II
目錄 ……………………………………………………………………… III
表目錄 ……………………………………………………………………… V
圖目錄 …………………………………………………………………… VI
第一章、緒論 …………………………………………………………………1
1.1、研究動機 …………………………………………………………… 1
1.2、研究目的 …………………………………………………………… 2
第二章、文獻探討 ………………………………………………………… 4
2.1、電子顯微鏡發展…………………………………………………… 5
2.2、SEM原理……………………………………………………………… 5
2.3、球面像差…………………………………………………………… 10
2.4、品質管制工具……………………………………………………… 12
第三章、機台校正分析與研究方法…………………………………………13
3.1 、 SX校正資料數值運用…………………………………………… 13
3.2、 SX校正資料錯誤分析…………………………………………… 16
3.3、 管制圖……………………………………………………………… 25
3.4、 SX資料研究校正錯誤方法…………………………………………26
第四章、校正資料研究方法結果…………………………………………43
4.1、正確校正量測值……………………………………………………43
4.2、2014年標準差分析結果……………………………………………48
4.3、2015年標準差分析結果……………………………………………51
第五章、結論、建議與未來研究方向 ……………………………………55
參考文獻 ……………………………………………………………………56

表目錄
表3.1手寫校正數值………………………………………………………… 16
表3.2 2014年15KV-X.Y資料數據統計………………………………… 31
表3.3 2014年15KV-100K-X.Y資料數據統計…………………………… 34
表3.4 2013年15KV-50K-X.Y資料數據統計…………………………… 37
表3.5 2013年15KV-100K-X.Y資料數據統計…………………………… 40
表4.1 2015年15KV-50K&100K-X.Y資料數據統計 …………………… 44
表4.2 2014年數據標準差…………………………………………………… 49
表4.3 2015年數據標準差…………………………………………………… 52

圖目錄
圖1.1 晶圓製造流程圖……………………………………………………… 2
圖2.1 SEM 主要構造示意圖……………………………………………… 6
圖2.2 二次電子觀察表面凹凸影像(SEI)………………………………… 8
圖2.3背向電子產生原序對比影像(BEI)………………………………… 8
圖2.4不同種電子束 ……………………………………………………… 9
圖2.5球面像差聚焦與非聚焦圖……………………………………………10
圖2.6球面像差無法聚焦……………………………………………………11
圖2.7球面像差精準聚焦……………………………………………………11
圖3.1 50倍-X量測1次Pitch數值 ……………………………………… 14
圖3.2 50倍-X量測2次Pitch數值 …………………………………………14
圖3.3 50倍-X量測3次Pitch數值 …………………………………………15
圖3.4 量測值單位換算 …………………………………………………… 15
圖3.5 SX機台校正片 ……………………………………………………… 17
圖3.6 50倍-X量測1次Pitch數值 …………………………………………18
圖3.7 50倍-X量測2次Pitch數值 …………………………………………19
圖3.8 50倍-X量測3次Pitch數值 …………………………………………19
圖3.9 50倍-Y量測1次Pitch數值 …………………………………………20
圖3.10 50倍-Y量測2次Pitch數值 ……………………………………… 21
圖3.11 50倍-Y量測3次Pitch數值……………………………………… 21
圖3.12 100倍-X量測1次Pitch數值………………………………………22
圖3.13 100倍-X量測2次Pitch數值………………………………………23
圖3.14 100倍-X量測3次Pitch數值………………………………………23
圖3.15 50倍率比例尺量測值錯誤………………………………………… 24
圖3.16 100倍率比例尺量測值錯誤……………………………………… 25
圖3.17管制圖範圍………………………………………………………… 26
圖3.18常態分佈圖範例…………………………………………………… 27
圖3.19 50K-X量測校正與比例尺………………………………………… 28
圖3.20 50K-Y量測校正與比例尺………………………………………… 29
圖3.21 100K-X量測校正與比例尺…………………………………………29
圖3.22 100K-Y量測校正與比例尺…………………………………………30
圖3.23 2014年50K-X管制圖………………………………………………33
圖3.24 2014年50K-Y管制圖………………………………………………33
圖3.25 2014年100K-X管制圖…………………………………………… 36
圖3.26 2014年100K-Y管制圖…………………………………………… 36
圖3.27 2013年50K-X失控管制圖…………………………………………39
圖3.28 2013年50K-Y失控管制圖…………………………………………40
圖3.29 2013年100K-X失控管制圖……………………………………… 42
圖3.30 2013年100K-Y失控管制圖……………………………………… 42
圖4.1 2015年50K-X量測數值………………………………………………44
圖4.2 2015年100K-Y量測數值…………………………………………… 45
圖4.3 2015年50K-X量測數值………………………………………………45
圖4.4 2015年100K-Y量測數值…………………………………………… 46
圖4.5 2015年50K-X管制圖…………………………………………………46
圖4.6 2015年50K-Y管制圖…………………………………………………47
圖4.7 2015年100K-X管制圖……………………………………………… 47
圖4.8 2015年100K-Y管制圖……………………………………………… 48
圖4.9 2014年數據分佈圖 ………………………………………………… 51
圖4.10 2014年常態分佈圖 ……………………………………………… 51
圖4.11 2015年數據分佈圖………………………………………………… 53
圖4.12 2015年常態分佈圖………………………………………………… 54

參考文獻
[1] 許棟樑，半導體廠設備績效指標整理與 Excel評估系統應用碩士論文，90年清華大學工業工程專題
[2] 陳復生，半導體廠SEM作業員視覺疲勞之評估改善碩士論文，2005年清華大學數位人因工程研究室
[3] MoneyDJ 財經知識庫，半導體之材料，晶圓2000/08/24
參考網址:http://www.moneydj.com/kmdj/report/reportviewer.aspx?a=5b405c00-795b-11d4-a1a3-00e018b00aed#ixzz3vzCTMREh
[4] 經理人月刊，管理大師，品質管理，2007/1
參考網址: http://www.managertoday.com.tw/articles/view/649
[5] 維基百科，自由的百科全書，晶圓
參考網址: https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%99%B6%E5%9C%93
[6]蔡志申， 現代科技簡介, 顯微鏡（Microscope）發展歷史--掃描穿隧式顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope，STM）的誕生，2011/03/29
參考網址: http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=22561
[7] 台灣WiKi，百科分類，J.J.Tomson
參考網址: http://www.twwiki.com/wiki/J.J.Thomson
[8]羅聖全，研發奈米科技的基本工具之一 電子顯微鏡介紹–SEM，材料世界網，小奈米大世界　參考網 址:http://www.materialsnet.com.tw/AD/ADImages/AAADDD/MCLM100/download/equipment/EM/FE-SEM/FE-SEM005.pdf
[9] 汪建民，材料分析，中國材料科學學會,清華大學材料科學工程學系，2001年
[10] 國家教育研究院，雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網
參考網址: http://terms.naer.edu.tw/detail/227640/
[11] 張銀祐SEM/EDS Technology and Its Special Applications in Nano Field，2007/8參考網址: http://www.mdu.edu.tw/~yinyu/contributions/SEM-EDS%20readouts.pdf
[12] 維基百科，自由的百科全書，球面像差參考網址: https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E7%90%83%E9%9D%A2%E5%83%8F%E5%B7%AE
[13] SX機台，2011年8月，參考網址:http://hitachi-hta.com/sites/default/files/literature/SU8000FamilyBrochure.pdf
[14] 陳鴻基\李有仁，全面品管於軟體開發之應用，資訊管理研究，第四卷，第一期，2002年1月
[15] 維基百科，品管七大手法，自由的百科全書，參考網址:https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%93%81%E7%AE%A1%E4%B8%83%E5%A4%A7%E6%89%8B%E6%B3%95
[16] 戴久永，全面品質管理，參考第10章313頁~354頁，100年11月，出版社： 滄海書局
[17] 陳文魁\劉漢榮，品質管理，第八章管制圖之判讀，滄海書局
[18] 李東穎\王復德\陳瑛瑛，應用管制圖偵測群突發事件，國立陽明大學 醫學系，感染控制雜誌，第十七卷第四期
[19] 蔡雨潔，統計品質管制的理論與方法，國立高雄大學統計學研究所，參考網址:http://www.stat.nuk.edu.tw/huangwj/course/97/m0974403.doc
[20] 周昭宇\林裕章，統計品質管制，清華大學品質中心研究所，參考網址:http://mx.nthu.edu.tw/~ctsu/QRC/studyQ/control_chart/
[21] 洪錦魁，Excel2013教學範本，第8章8-5，出版社:上奇科技，104年3月
[22] 應立志，基礎統計學，參考第7章7-2~7-13，出版社:普林斯頓，102年7月
[23] 林柏佐，信賴區間與信心水準的解讀，國立臺灣師範大學，2014年8月，參考網址: http://web.cc.ntnu.edu.tw/~494402345/CI/CI.pdf
[24] Beane, Rachel Using the Scanning Electron Microscope for Discovery Based Learning in Undergraduate Courses, Journal of Geoscience Education, vol 52 #3 ( 2004)pp250-253
Reference website: http://www.nagt.org/files/nagt/jge/abstracts/Beane_v52n3p250.pdf
[25] Czochralski J. Ein neues Verfahren zur Messung der Kristallisationsgeschwindigheit der Metalle. Festschrift fur physikalische Chemise. (1918) pp219–221
Referencewebsite:http://www.pveducation.org/pvcdrom/manufacturing/czochralski-silicon
[26] Goldstein, G. I.; Newbury, D. E.; Echlin, P.; Joy, D. C.; Fiori, C.; Lifting, E. .Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis. New York: Plenum Press. (1981) ISBN 0-306-40768-X.
Reference website: https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope#cite_ref-Goldsteinetal1981_pp25-1
[27] Kaoru Ishikawa, Guide to Quality Control, Asian Productivity Organization, (1991) Reference website: https://www.hci.com.au/cause-and-effect-a/
[28] Excerpted from Nancy R. Teague’s The Quality Toolbox, Second Edition, ASQ Quality Press, pages (2005) pp141–142.Reference website: http://asq.org/learn-about-quality/data-collection-analysis-tools/overview/check-sheet.html
[29] Nancy R. Teague. "Seven Basic Quality Tools". The Quality Toolbox. Milwaukee, Wisconsin: American Society for Quality. (2004) pp15. Retrieved 2010-02-05Reference website:https://en.wikipedia.org/wiki/Seven_Basic_Tools_of_Quality
[30] Ishikawa, Kaoru (1985), What Is Total Quality Control? The Japanese Way (1 ed.), Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, (1985)P198, ISBN 978-0-13-952433-2, OCLC 11467749
[31]Imai, Masaaki , Kaizen (KY ‘Zen), the Key to Japan's Competitive Success (1 ed.), New York: Random House (1986), P. 239–240, ISBN 9780394551869, OCLC 13010323
[32] Mandel, B. J. (1969). "The Regression Control Chart". Journal of Quality Technology 1 (1969). pp. 1–9
Reference website: https://en.wikipedia.org/wiki/Control char