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固德真空泵浦监测方案 完美消弭半导体氧化制程风险

半导体制造蕴含蚀刻、黄光、扩散、薄膜等必经程序,如何确保各项制程设备的健康状态,无疑至关重大。例如扩散制程中的低压化学气相沈积(LPCVD)炉管、离子植入(Ion Implant)机,若出现真空度不足或真空泵浦突然故障停机,皆会导致大气回灌、微粒子过量,造成炉内整批晶圆报废;至于薄膜、蚀刻等其它制程,亦可能肇因于真空度不足,分别酿成电性异常、晶圆质量异常,导致业主蒙受巨大损失。但欲避免真空度不足、泵浦失效,存在一些挑战。

举凡炉管、离子植入机,系以真空泵浦(Dry Pump)为驱动元件,内含转子电机、鲁氏泵浦。真空泵浦原厂提供的监控系统,仅涵盖压力、流量、温度及电流,未含振动,导致用户无法掌握足够信息,甚难提前探知失效预兆;为此一向专精于振动量测的固德科技,于2018年推出真空泵浦质量检测解决方案,以协助半导体厂化解长期痛点。

固德科技技术经理许文泽表示,用户对真空泵浦的主要期望有二,一是掌握故障征兆,避免无预警停机;另一是找到可信赖依据,以延长良品的工作时数(Lifetime),减轻维护成本,即使送交保养,亦需确保回厂设备达到保养需求规格。

期盼精准认定Lifetime,减轻维运成本

他进一步解释,以往用户惯用电流来观察机械健康度,但电流是落后指标,等到产生电流异常飙高警讯,代表随时可能停机,状况岌岌可危,不符合预知保养原则。此外谈及Lifetime的订定,多由人为经验搭配数据统计所形成,真空泵浦运转到达预定时数,不管状态优劣通通送交保养,使用户可能为了保养良品耗费无谓成本,况且针对回厂设备,通常仅以电流做为验收依据,不足以确保委外保养效益,埋下日后Lifetime内提前老化的风险。

鉴于这些痛点,固德设计相关软件与算法,涵盖ISO 10816转子机械振动质量评估、Broad Band数值管理、SOA值(Spectrum Overall Value)管理等多重机制,并将复杂讯号转化为直觉可视的健康指标,有效补强传统监测功能之不足,甚至用户即使欠缺FFT(快速傅立叶转换)频谱分析能量,仍能藉由这套方案看穿许多细微征兆。

固德方案支持ISO 10816第一类规范管理(振动最大限制值管控),可依机械分类,在特定带宽下呈现振动物理量,让用户迅速得知其真空泵浦落在优良、正常、警告、危险何等层级;另支持经常为人忽略的第二类变异管理,以满足短时间趋势之管理需求。

搭配MCM-100高分辨率,藉由精细频谱捕捉异兆

SOA值意指频谱的总量,将不对心、动不平衡、轴弯曲、机械松动、转轴磨擦等五大异常振动特征加以汇总,转换为直观数字,使用户轻易掌握机械失效讯息;更有甚者,一般振动监测方案无从捕捉的孔蚀现象(高频且宽频域的振动)、粉体扰流(低频振动)等异状,固德方案皆可掌握,能使误判率降至最低。

对于何以达到如此精准细腻的监控质量,许文泽点出个中关键,便是固德选用凌华科技的MCM-100设备,做为此方案的载体。MCM-100体积小巧易于部署,且内含DAQ资料撷取卡,具运算功能的计算机,众多直接可用的驱动程序,甚至支持IEPE/ICP传感器,加上提供USB、COM、Ethernet、4G等丰富接口,形成完整架构,帮助固德大幅减轻系统集成负担。

MCM-100可接4个通道,意即每台可监测4个轴承。难能可贵的是,MCM-100提供24位元分辨率与128kS/s取样率,优于一般常见的12或16位元分辨率、20kS/s取样率,得以支持更宽广的传感器输入范围,执行精细的频谱解析,搭配隐身在后的固德数学模型,联手展现精准的振动分析能力,更藉由深入浅出呈现方式,指引用户评监真空泵浦的健康状态,并透过数据管理来优化调整Lifetime,进而以最合理的维运成本负担实现预知保养,并可确实检视委外维护效果,大幅消弭无预警停机的影响因子。

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