Page 31 - Vol.43

的化學品輸送品質問題，特別是在水、氣化的輸送系統上， 備中會產生振動的冰機、馬達和風管都要隔振，所以過濾防
只要有構成不連續的點、中繼站或異質材料組合等，好比開
關或流量控制閥件、幫浦、過濾、混酸槽等處，可能是輸送
流場中污染微粒(killer particle)產生的來源或是污染微粒的滯
留區(dead area)，這些都會對品質良率造成影響，對這些元
件的材料特性或操作保養條件，是不是有足夠的了解，有沒
有可改良創新的空間，但前提是在這些點的前後有無好的線
上即時感測器或量測儀器，來做為品質的監測管理，因為科
學發展起源的第一步都是透過觀察，這就是上面所提的CIA與
度量(Metrology)，沒有好的感測器或量測儀器等於沒有好的
眼睛，怎麼能看得到問題呢，這裡就要舉一個慘痛的教訓，
2019年南科F14B光阻液品質問題造成5.5億美元的損失，企業
訊息處資深處長孫又文向<<數位時代>>說明 :「台積電現有
線上晶圓檢測(in line wafer inspection)儀器無法檢測出該異常
狀況」，因此短期目標首要的就是要透過好的感測器或分析
儀器來發現問題，當然這方面的技術發展不易達成，也會隨
製程精進而跟著滾動演進，因此CIA/Metrology除了是當下要
開發的技術也是中長期都要不斷努力的目標，作法呢?古語云 :
「自古成功在嘗試」，初期先大膽引進商用創新的感測器或分
析儀器(好比聲學照相機)，這樣可透過有技術經驗的廠商快速
改善提升感測器或分析儀器的量測能力，同時廠務工程師藉由
操作也可增進感測器製作與化學材料分析這方面的技能，另外
廠務自己也要成立生產原物料的CIA和Metrology實驗室，對於
已達測量極限未來也難突破的儀器，更要自我開發快速提濃與
善用能微量且快速偵測的磁光電感測技術，並透過與大學的材
料系、化學分析以及電機系微機電組等科系的產學合作，來共
同開發創新的感測器或分析方法，特別是能早期發現系統失效
模式和能監測生產原物料品質微量變化的感測器，因為能看到
別人看不到的問題，就能贏在競爭的起跑點!
2.3 中期目標線的突破
有了好的眼睛，依循科學的步驟 : 先從觀察開始、問題
的認知與表述、實驗數據的收集、假說的構成與測試來解決
觀察到的問題，知己知彼便可行而後知找出水氣電等供應系
統上各點問題的根本原因(root cause)，然後應用廠務多年的
各系統專業領域知識，先透過單點的優化，好比改式樣、換
材料、重新設計等，再將各優化的單點組合成新的試俥(pilot)
系統。上面所說的優化還有另外一項很重要的工作，就是兵
來將擋的過濾防禦(Filtration defense) ，這裡指的過濾防禦其
實涵蓋了廠務水處理、電力、機械、氣化、儀控5大系統，
怎麼說呢?水處理要用逆滲膜(RO : Reverse osmosis)、超過濾
(Ultra Filtration)做出超純水、電力要用電容過濾諧波、機械要
用高效濾網(HEPA:)過濾空氣、氣化原物料輸送過程要用各種
濾膜、過濾器、純化器(purifier)來移除污染微粒、儀控也要過
濾電磁干擾(EMI : electromagnetic interference)、甚至廠務設
禦是廠務各系統都值得發展的顯學，有了好的過濾防禦和優
化後的系統組合，將各優化的單點組合成新的試俥系統做各
種操作條件的測試，結合感測器量測的資料，再利用大數據
分析找到滿足系統生產所需的基準(benchmark)，就能訂出最
佳化的統計過程控制(SPC : Statistical process control），便
可讓新的試俥系統正式植入產線。這裡舉個實務的例子: 高電
阻率值(23 GΩ-cm)的負顯影劑NTD輸送過程會與氟化物塑材
(管材和氣動隔膜幫浦)摩擦產生靜電放電，而造成NTD有微粒
污染的問題，也是先經由內外靜電測量整個輸送系統不同的
點，發現當NTD流量較大時有兩處最易產生摩擦靜電放電-隔
膜幫浦與塑材輸送管，透過改善隔膜幫浦內部接地、改用不
銹鋼管來輸送NTD並控制流速的上限，結果就大大降低NTD
輸送過程中因靜電產生微粒污染問題。中期目標線的突破(指
的是單系統)因為要找到對根本原因的解惑與對策，還有要靠
大數據的統計分析來建立生產最佳化的SPC，就需要有物理化
學基礎學科、統計學與各系統過濾相關科系背景工程師的加
入，更能事半功倍來達成。
2.4 長期目標面的突破
當短、中期的目標達成，已不在是頭痛醫頭腳痛醫腳的
stop & fix，廠務五大系統的各別子系統都已有最佳化的供輸
生產線，表示已經累積相當的各系統領域知識跟技術竅門，就
能知而後行可以更宏觀的看清廠務未來五大系統彼此的關聯與
對工廠生產有什麼影響，好比水處理系統出問題可能影響機械
課的廢氣處理，而廢氣處理排放壓力又可能影響製程機台的生
產。要使系統最佳化還需要減少因人工作業輕忽造成的失誤，
那就要提升系統自動智能化的校正、故障排除、快速應變和藉
由備機(Redundant)的無時差緊急取代，來達到系統不停機又
能自我修復，但這類的整合測試是不容易由正在生產作業的工
廠來達成，也不容易在生產前建立，往往因為大量生產才會出
現問題，此事可交給五大系統的專業資深工程師和資訊系統工
程師彼此合作開發數位分身(digital twin)系統建模，利用擬真
的數位分身系統輸入各項起始條件(Initial condition)、邊界條件
(Boundary condition)、收斂參數(Convergence parameter)來
模擬新系統的操作、控制與跨系統整合，當通訊、資訊、人機
介面多媒體等的軟硬體都健全了，還是需要引進國際已經發展
良好的系統管理認證方法，協助提升廠務對電力(如ISO 50001
能源管理系統驗證)、機械、水處理、氣化、儀控的五大系統
來做好系統管理，更可以對未來廠務五大主系統還有整體廠房
產生新的設計(如前面提到的IRDS 2018 : 工廠微振與後段製程
的電磁干擾靜電放電標準制定)，建立新的智能化管理標準，
達到半導體廠務系統運作甚至緊急應變都不會造成晶圓生產影
響的新設計與操作典範(IRDS 2018 : 降低廠務系統故障造成生
產的影響)，但是要強調利用感測器物聯網、人工智能AI的大
FACILITY JOURNAL 09 2021 29