APC 是什麼？晶圓廠怎麼量完自動補正：回饋與前饋

APC 是 advanced process control 的縮寫，中文叫「先進製程控制」。在晶圓廠，它指的是讓系統照規則幫製程微調：每一批晶圓做完、量完，系統拿量到的數字跟目標比，算出下一批的設定要調多少，再送到機台。最常見的一種叫批次間控制（run-to-run control，常寫成 R2R）；廠裡說的「下一批補正」，多半就是它在算。APC 這三個字母在別的領域各有別的意思；這篇講的是晶圓廠的製程控制。

為什麼要一直調？機台會慢慢漂

機台照一份固定的設定在做，叫 recipe（見「Recipe 是什麼？」）。可是同一份設定，這個月和下個月做出來的不一定一樣：蝕刻機的腔體內壁會慢慢積東西，刻的速度跟著變；CMP 的研磨墊用久了變滑，同樣的時間磨掉的比較少。

就像烤箱用了幾年，同樣的溫度和時間，烤出來慢慢不一樣。不管它，線寬、膜厚就一點一點偏離目標。定期保養（PM）能把機台拉回來；兩次保養之間的慢慢漂，就是 APC 在管的。

回饋怎麼做？一步一步看

回饋（feedback）是看自己剛做完的結果，修下一批。一圈這樣走：

第 1 步：照現在的設定做這一批

• 做什麼：機台照 recipe 做。大多數數字鎖著，只有事先說好的幾個留給系統調，例如研磨的秒數、曝光機對準的位置。
• 為什麼：只動說好的那幾個，結果變了，才知道是哪個數字造成的。
• 不這樣會怎樣：什麼都能調，出了事就查不回去。

第 2 步：量

• 做什麼：抽幾片去量線寬、膜厚，或這一層跟下面那一層對得準不準（疊對，見「疊對是什麼？」）。怎麼量，見「晶圓廠怎麼知道做對了沒？」。
• 為什麼：系統只能照數字補，沒有量，就不知道偏了多少。
• 不這樣會怎樣：拿不到新數字，只能照上一次的設定繼續做。

第 3 步：跟目標比，差多少

• 做什麼：量到的減掉目標。假設目標 40，量到 41，就是多了 1。
• 為什麼：要調的是「差多少、往哪一邊」。
• 不這樣會怎樣：只看量到的數字，看不出該往哪邊調。

第 4 步：照規則算下一批要調多少

• 做什麼：不是差多少就整個補回去，而是把最近幾批的偏差加權平均：越新的一批份量越重，例如新的這一批算三成，之前累積的算七成。再用事先量好的關係（例如多磨一秒大約多磨掉多少）換算成下一批的設定。
• 為什麼：每次量到的數字都混著雜訊：量測本身會跳，每一片也不完全一樣。平均起來，一次的跳動只推一小步；機台真的在漂，偏差一批批都在同一邊，才會累積起來。
• 不這樣會怎樣：補太兇，就跟著雜訊來回擺：這批剛好偏高就整個往下調，下一批雜訊剛好偏低，加上剛剛調過，變得更低，越調越晃。補太輕，又追不上機台漂的速度。

像洗澡調水溫：一冷就猛轉、一熱又猛轉回來，只會一下燙一下冰；轉一點、等一下再看，才調得穩。

第 5 步：下一批照新設定做，再量

• 做什麼：新的數字送到機台，下一批照著做，做完回到第 2 步。每一次調了多少都記下來。
• 為什麼：機台一直在變，補正也要一直跟。
• 不這樣會怎樣：補一次就不管，機台繼續漂，偏差又慢慢回來。

前饋又是什麼？上一站的消息先傳過來

前饋（feedforward）方向相反：不看自己做完的結果，而是看「進來的這一批」，還沒做就先調。

例如上一站長膜，量到這一批長得比平常厚一點。這個數字先傳給下一站 CMP，CMP 就多磨一點時間，磨完剛好落在目標。蝕刻也可以照上一站量到的線寬調一點。用煮飯來想：

• 回饋：這鍋飯太硬，下一鍋多放一點水。
• 前饋：這包是新米，比較濕，還沒下鍋就先少放一點水。

兩種常一起用：前饋管「進來的東西不一樣」，回饋管「自己的機台在變」。

「下一批補正」和「界線裡先別調」，不是互相矛盾嗎？

讀過「SPC 管制圖是什麼？」的人可能會問：那篇說管制界線裡的小晃動先別調機台，越調越亂；這裡又說每一批都要補正。兩件事不衝突，差在怎麼調：

• SPC 說的「別調」：人看到一個點偏了一點，就手動去調機台，偏多少調多少。一個點多半只是雜訊，當真去調，等於把晃動再加一次。
• APC 的補正：照事先設計好的規則，只調說好的幾個數字，把好幾批平均起來，一次只動一小步。它對付的是往同一邊的慢慢漂；一次的雜訊只讓它動一點點。

這兩種想法一開始就是放在一起的：1990 年代初，大學裡最早提出批次間控制的研究，講的就是把統計製程管制和回饋控制合起來用。今天也常兩個一起用：APC 調完的結果，照樣畫在管制圖上。

看到的變化	多半是	怎麼辦
每批忽高忽低的小晃動	雜訊	不理；APC 只動一點點
一批一批往同一邊慢慢走	機台在漂	APC 照規則補回來
突然跳很多	有東西壞了或換了	管制圖抓出來（OOC），人停下來找原因

什麼時候不能交給系統？

APC 假設兩件事：量到的數字是對的，機台只是慢慢在變，沒有突然換了一個樣子。不成立的時候，就要人來看：

• 量測機自己偏了：系統以為產品偏了，把錯的數字補進去，越補越歪。所以數字突然跳很多，常先重量一次。
• 保養、換零件之後：機台換了一個狀態，前幾批的平均不代表現在。要先測機，重新給系統一個起點。
• 新產品，或很久沒做的產品：沒有前幾批可以平均，常先做一片先行的晶圓，量完再決定其他片怎麼做。
• 補正一路往同一邊越加越多：常代表機台裡有東西在磨耗，或越積越多，補只是把它遮住。該做的是保養，不是一直補下去。

APC 跟 FDC 差在哪？

簡單說，FDC 盯的是機台做的時候的感測器數字（壓力、溫度、功率），一超過門檻就叫人，抓的是「機台是不是出事了」；APC 看的是做完量到的結果，算的是「下一批怎麼調才準」。不少資料把兩個都算進 APC，這篇講的是調整的那一半。

在 fab24hr 裡

按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「量產廠」，左右滑到製程工程師，名字下面再點「黃光」，就是黃光製程工程師。早班 P-3A08 的疊對超出規格：你看量測圖上的箭頭，試平移、旋轉、倍率三種補正，找出讓箭頭只剩一點點的那一種，加到後面每一批。下面那一層是在另一台曝光機曝的，你還要選：最要緊的幾層固定排同一台，還是把兩台的差加進補正，讓補正一直追。P-3A08 本身要不要重工，也是你決定。

研發線的黃光研發製程工程師，早班第一次對準新的一層，沒有前幾批可參考；CMP 製程工程師的午班，上一站換了新靶材、膜比較厚，這個消息要先傳到 CMP，就是前饋的道理。

遊戲裡的補正是你自己按的；真的晶圓廠，每天的小補正常由系統照規則算，人管規則和例外。遊戲裡的公司、人物、機台編號和數字都是虛構的；APC 是什麼，照公開的一般資料寫，各廠的做法不一樣。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。