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研究生: 吳明鴻
Wu, Ming-Hung
論文名稱: 半導體機台製程缺陷問題應用TRIZ方法求解之探討
To Explore the Semiconductor Equipment’s Manufacturing Process Defects Using the TRIZ Method
指導教授: 邵揮洲
Shao, Hui-Zhou
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程管理碩士在職專班
Engineering Management Graduate Program(on-the-job class)
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 萃思矛盾矩陣發明原則物質場分析專利半導體
外文關鍵詞: TRIZ, contradiction matrix, inventive principles, substance field analysis,, patent,, semiconductor
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  • 半導體製造業面臨諸多挑戰和複雜性增加,產量的提高,減少缺陷和設備相關的問題,創新是保持領先競爭對手的關鍵要素。這篇論文介紹一個系統化創新的方法論-發明問題解決理論TRIZ。它是國際公認的創新科學,基於物理與創新的專利間的規則所提煉出的問題解決工具。
    問題解答需透過物質場分析建構模型,再求出矛盾參數後,並使用矛盾矩陣,尋求對應發明原則。而要因分析是用來把工作聚焦化,方便TRIZ用於硬體零件部分的重新設計和整體運動流程的優化。
    本研究提供了晶圓廠內部製程設備製造缺陷問題解決上,實際運用TRIZ理論推論求解的範例。並期望能藉由此範例推論過程,能幫助平庸如我輩,透過相關理論與方法也能作出與發明專家相媲美的解決方案,並縮短專利求解過程時間,提高工程師獨立自主求解的能力。

    Semiconductor manufacturing faces numerous challenges and increased complexity in yield improvement, defect reduction and equipment related issues. Innovation is a key to stay ahead of the competitors. This paper will introduce a systematic innovation methodology called Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ). TRIZ is a recognized international science of creativity, based on the laws of physics and innovative patents refined to numerous problem solving tools.
    Troubles to be constructed through the substance field analysis model, after find out the contradictory parameters, we use the contradiction matrix for seeking corresponding inventive principles. The problem root-cause analysis will be used mostly for task concentration while TRIZ will be used for hardware part redesigns and overall motion process optimization.
    This study provides the problem’s solution inference example with the practical application by TRIZ that get rid of the trouble in equipment’s process. And expect it could be helpful to depend on the thus example inference process, let those mediocre my generation, according the systematic methods to make the idea final solutions with inventive experts comparable. Shorten the process time of inventive ploblem and improve the engineer’s trouble shooting ability independently.

    目錄 摘要 I Abstract II 謝誌 III 目錄 IV 表目錄 VIII 圖目錄 IX 中英文全名對照表 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究範圍與限制 1 1.4 研究流程 2 第二章 文獻探討 4 2.1 什麼是TRIZ理論 4 2.2 TRIZ理論的發明問題解決方案等級與76個標準解 5 2.2.1 發明問題解決方案等級 5 2.2.2 76個標準解 6 2.3 TRIZ 理論的創新問題解決工具-物質場分析 9 2.4 TRIZ 理論的創新問題解決工具-ARIZ:發明問題解決演算 14 2.5 TRIZ 理論的應用 15 第三章 運用TRIZ作實際專利案件之 實驗反證 16 3.1 案例一、將濺鍍源及偏壓電頻施加於工件上之金屬電漿氣相沉積(中華民國專利編號:I340178,公開日期 2006/06/01) 16 3.1.1 問題描述[18] 16 3.1.2 將濺鍍源及偏壓電頻施加於工件上之金屬電漿氣相沉積之質場分析關係 18 3.1.3 將濺鍍源及偏壓電頻施加於工件上之金屬電漿氣相沉積之矛盾因素平衡分析 19 3.1.4 將濺鍍源及偏壓電頻施加於工件上之金屬電漿氣相沉積的 Altshuller矛盾表應用 20 3.2 案例二、沈積環及應用此沈積環之支撐裝置(中華民國專利編號:I245810,公開日期 2005/12/21) 21 3.2.1 問題描述[19] 21 3.2.2 沈積環及應用此沈積環之支撐裝置之質場分析關係 22 3.2.3 沈積環及應用此沈積環之支撐裝置的矛盾因素平衡分析 24 3.2.4 沈積環及應用此沈積環之支撐裝置的Altshuller矛盾表應用 24 3.3 案例三、改良型靶材(中華民國專利編號:200517518,公開日期 2005/06/01) 25 3.3.1 問題描述[20] 25 3.3.2 改良型靶材之質場分析關係 28 3.3.3 改良型靶材的矛盾因素平衡分析 29 3.3.4 改良型靶材的Altshuller矛盾表應用 30 第四章 晶圓刷洗機台Polymer缺陷之真因尋找與TRIZ方法求解 32 4.1 Polymer 缺陷問題 32 4.1.1 何謂Polymer缺陷 32 4.1.2 晶圓刷洗機台之polymer問題 33 4.2 缺陷問題真因解析 33 4.2.1 機台機制結構與魚骨圖分析 33 4.2.2 實驗設計與真因找尋 36 4.3 氣動水閥之改良 40 4.3.1 氣動水閥的問題描述 40 4.3.2 氣動水閥改良的質場分析 40 4.3.3 氣動水閥改良的矛盾因素平衡分析 42 4.3.4 氣動水閥改良的Altshuller矛盾表應用 43 4.3.5 氣動水閥相關專利搜尋 44 4.3.6 傳統與TRIZ思維比較 45 第五章 結論與建議 48 5.1 結論 48 5.2 建議 49 參考文獻 50 附錄一 39X39矛盾矩陣表 52 附錄二 TRIZ 40發明原則表 59 表目錄 表2-1 物質場分析模型分類表 [16] 11 表3-1 濺鍍源及偏壓電頻施加於工件上之金屬電漿氣相沉積的Altshuller矛盾表 21 表3-2 沉積環與支撐座對應Altshuller矛盾表 25 表3-3 改良型靶材對應Altshuller矛盾表 31 表4-1 聚合物殘留檢出與未檢出機台水質檢驗表 37 表4-2 聚合物殘留檢出與未檢出機台條件層別表 39 表4-3 改良型氣動水閥對應Altshuller矛盾表 44 表4-4 氣動水閥中華民國專利檢索結果表 [14] 45 表4-5 氣動水閥美國專利檢索結果表 [15] 46 表4-6 傳統與TRIZ思維比較表 47 附表1-1 39X39矛盾矩陣表(1) 52 附表1-2 39X39矛盾矩陣表(2) 52 附表1-3 39X39矛盾矩陣表(3) 53 附表1-4 39X39矛盾矩陣表(4) 53 附表1-5 39X39矛盾矩陣表(5) 54 附表1-6 39X39矛盾矩陣表(6) 55 附表1-7 39X39矛盾矩陣表(7) 55 附表1-8 39X39矛盾矩陣表(8) 56 附表1-9 39X39矛盾矩陣表(9) 56 附表1-10 39X39矛盾矩陣表(10) 57 附表1-11 39X39矛盾矩陣表(11) 57 附表1-12 39X39矛盾矩陣表(12) 58 圖目錄 圖1-1 研究流程圖 3 圖2-1 S1-S2-S3示意圖 [8] 7 圖2-2 copper sheet clean 物質場分析示意圖 [9] 7 圖2-3 76個標準解的應用流程圖 [12] 9 圖2-4 物質場三角形示意圖 10 圖2-5 物質場模型符號示意圖 [8] 10 圖2-6 物質場分析應用流程圖 [7] 12 圖2-7 Hammer and rock 質場分析關聯圖 [7] 13 圖2-8 有害的完整系統圖 [7] 13 圖2-9 加入一個S3的場或物質,物質場分析圖 [7] 14 圖3-1 電漿反應器的部分切掉的側視圖[18] 17 圖3-2 Heater支撐座 加RF偏壓[18] 17 圖3-3 介電孔阻障層沈積之pinch-off現象[18] 18 圖3-4 介電孔阻障層沈積在再濺鍍後[18] 18 圖3-5 RF線圈與晶圓之質場分析模型 19 圖3-6 RF線圈與晶圓之期望質場分析模型 19 圖3-7 RF線圈與晶圓之期望質場分析模型 20 圖3-8 支撐座與沉積環關係圖 [19] 22 圖3-9 支撐座與沉積環關係圖 [19] 22 圖3-10 改良之沉積環內外環關係圖 [19] 22 圖3-11 沉積環與支撐座質場分析 23 圖3-12 沉積環與支撐座期望質場分析 23 圖3-13 沉積環與支撐座矛盾因素平衡分析 24 圖3-14 真空濺鍍系統示意圖 [20] 26 圖3-15 靶材轟擊後溝槽與散射角度示意圖 [20] 27 圖3-16 改良之靶材轟擊後溝槽與散射角度示意圖 [20] 28 圖3-17 靶材與晶圓之質場分析 29 圖3-18 靶材與晶圓之期望質場分析 29 圖3-19 改良型靶材的矛盾因素平衡分析圖 30 圖4-1 Polymer高倍顯微鏡下影像圖 32 圖4-2 晶圓刷洗機遭遇聚合物缺陷的前製程站別分佈圖 33 圖4-3 晶圓刷洗機機構單元配置圖 34 圖4-4 晶圓正面刷洗機制圖 35 圖4-5 晶圓背面刷洗機制圖 36 圖4-6 聚合物缺陷魚骨分析圖 36 圖4-7 高倍顯微鏡下聚合物殘留(水痕)影像 38 圖4-8 製程單元組成相關水路圖 38 圖4-9 氣動水閥組成結構圖 40 圖4-10 氣動水閥改良質場分析圖 41 圖4-11 氣動水閥改良期望質場分析圖 42 圖4-12 氣動水閥改良矛盾因素平衡分析圖 43 圖4-13 氣動水閥改良矛盾因素平衡分析圖 44

    參考文獻
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    [11] J Terninko and E Domb and J Miller, The 76 Standard Solutions with modern Examples Class Four, The TRIZ Journal, pp. 01-03, June 2000, http://www.triz-journal.com/archives/2000/06/e/, 2013/2/10
    [12] J Terninko and E Domb and J Miller, The 76 Standard Solutions with modern Examples Class Five, The TRIZ Journal, pp. 01-03, July 2000, http://www.triz-journal.com/archives/2000/07/b/, 2013/2/11
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    [15] 美國專利商標局專利檢索網站
    http://www.uspto.gov/patents/process/search/index.jsp, 2013/3/3
    [16] 科技政策研究與資訊中心,TRIZ、矛盾矩陣表與物質-場分析法,http://cdnet.stpi.org.tw/techroom/analysis/2008/pat_08_A004.htm, 2013/2/17。
    [17] 智庫百科,TRIZ理論,http://wiki.mbalib.com/wiki/TRIZ%E7%90%86%E8%AE%BA,2013/2/13
    [18] Pipitone, John. ; Brown, Karl M.; Methta, Vineet,將濺鍍源及偏壓電頻施加於工件上之金屬電漿氣相沉積,應用材料股份有限公司,中華民國專利編號:I340178, 2006。
    [19] 賴玟源;顏俊耀,沈積環及應用此沈積環之支撐裝置,茂德科技股份有限公司,中華民國專利編號:I245810, 2005。
    [20] 吳金龍;胡正中,改良型靶材,聚昌科技股份有限公司,中華民國專利編號:200517518, 2005。

    下載圖示 校內:2018-06-21公開
    校外:2023-01-01公開
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