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R2R / APC

Run-to-Run APC: Feedback + Feedforward

R2R(Run-to-Run)控制會根據前一個 run 的結果與目前 system state,調整下一個 run 的 recipe。在具有 variation 與 drift 的製造製程中,常用來持續補償條件,使結果不要偏離 target。

Feedback Control — 依結果進行補償

Feedback 控制會查看前一個 run 的量測結果,再修改下一個 run 的條件。系統計算 target 與實際結果之間的 error,並更新 recipe 讓差異逐步縮小。

這不是單純依經驗修改,而是在設計好的控制規則與限制條件內執行的error convergence mechanism。

Feedforward Control — 依狀態提前調整

Feedforward 控制在製程開始前,根據目前狀態與歷史資訊先調整條件。不是等結果出來後才修正,而是把已知的變化因素提前反映到起始條件。

因此 Feedforward 不只是補償,而可以視為state-aware 的 predictive adjustment。

整理

  • Feedback:為降低結果 error 所做的事後補償
  • Feedforward:反映狀態與歷史資訊的事前調整
  • 兩者可以一起使用,持續讓製程結果不要偏離 target。
FeedbackFeedforward
R2R 不是重複使用相同 recipe,而是根據每個 run 的結果與目前狀態,持續改變下一個 recipe。

概念結構圖

快速看懂 Feedback loop 與 Feedforward input 如何結合。

R2R-based APC (Feedback + Feedforward) Updated recipe Run Process execution Measurement Measurement & outcome Controller Controller / Recipe update Next run Feedback Outcome-error correction System state / History Feedforward State-aware proactive adjustment

料理比喻 — 不是「照著做」,而是「讓結果收斂」

泡麵包裝上寫著水量與烹煮時間,但實際結果仍會因火力、器具與周圍條件不同而改變。

所以我們自然會做兩件事。

  • Feedback:剛才的結果不太對,下一次就調整。
  • Feedforward:已經知道這個環境需要不同條件,就在開始前先調整。

不是原封不動重複 recipe,而是持續調整直到想要的結果收斂。半導體製程的 R2R 也是用同樣原理持續補償條件,使結果接近 target。

這個比喻只用來幫助理解。實際控制會在符合製程特性的規則與限制條件內安全地改變條件。

比喻結構圖

不是用敘事型插圖,而是直觀呈現 Feedback / Feedforward 的「結構」。

Feedback (Outcome-based) Correct the cooking conditions next time after tasting “Adjust after the outcome” Feedforward (State-based) Adjust proactively before cooking based on conditions “Adjust before you start” Recipe Cook Taste / Result State / Context Conditions Cook SUMMARY Feedback = outcome-based correction, Feedforward = state-based proactive adjustment → together they drive convergence to the target FEEDBACK ADJUSTS AFTER TASTING; FEEDFORWARD ADJUSTS BEFORE YOU START BASED ON SITUATION

本文件從控制結構角度整理 R2R APC。實際導入時,製程與設備特性、安全限制、calibration strategy 會依營運 policy 而不同。