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固德真空泵浦監測方案 完美消弭半導體氧化製程風險

半導體製造蘊含蝕刻、黃光、擴散、薄膜等必經程序,如何確保各項製程設備的健康狀態,無疑至關重大。例如擴散製程中的低壓化學氣相沈積(LPCVD)爐管、離子植入(Ion Implant)機,若出現真空度不足或真空泵浦突然故障停機,皆會導致大氣回灌、微粒子過量,造成爐內整批晶圓報廢;至於薄膜、蝕刻等其他製程,亦可能肇因於真空度不足,分別釀成電性異常、晶圓品質異常,導致業主蒙受巨大損失。但欲避免真空度不足、泵浦失效,存在一些挑戰。

舉凡爐管、離子植入機,係以真空泵浦(Dry Pump)為驅動元件,內含轉子電機、魯氏泵浦。真空泵浦原廠提供的監控系統,僅涵蓋壓力、流量、溫度及電流,未含振動,導致用戶無法掌握足夠資訊,甚難提前探知失效預兆;為此一向專精於振動量測的固德科技,於2018年推出真空泵浦品質檢測解決方案,以協助半導體廠化解長期痛點。

固德科技技術經理許文澤表示,用戶對真空泵浦的主要期望有二,一是掌握故障徵兆,避免無預警停機;另一是找到可信賴依據,以延長良品的工作時數(Lifetime),減輕維護成本,即使送交保養,亦需確保回廠設備達到保養需求規格。

期盼精準認定Lifetime,減輕維運成本

他進一步解釋,以往用戶慣用電流來觀察機械健康度,但電流是落後指標,等到產生電流異常飆高警訊,代表隨時可能停機,狀況岌岌可危,不符合預知保養原則。此外談及Lifetime的訂定,多由人為經驗搭配數據統計所形成,真空泵浦運轉到達預定時數,不管狀態優劣通通送交保養,使用戶可能為了保養良品耗費無謂成本,況且針對回廠設備,通常僅以電流做為驗收依據,不足以確保委外保養效益,埋下日後Lifetime內提前老化的風險。

鑒於這些痛點,固德設計相關軟體與演算法,涵蓋ISO 10816轉子機械振動品質評估、Broad Band數值管理、SOA值(Spectrum Overall Value)管理等多重機制,並將複雜訊號轉化為直覺可視的健康指標,有效補強傳統監測功能之不足,甚至用戶即使欠缺FFT(快速傅立葉轉換)頻譜分析能量,仍能藉由這套方案看穿許多細微徵兆。

固德方案支援ISO 10816第一類規範管理(振動最大限制值管控),可依機械分類,在特定頻寬下呈現振動物理量,讓用戶迅速得知其真空泵浦落在優良、正常、警告、危險何等層級;另支援經常為人忽略的第二類變異管理,以滿足短時間趨勢之管理需求。

搭配MCM-100高解析度,藉由精細頻譜捕捉異兆

SOA值意指頻譜的總量,將不對心、動不平衡、軸彎曲、機械鬆動、轉軸磨擦等五大異常振動特徵加以彙總,轉換為直觀數字,使用戶輕易掌握機械失效訊息;更有甚者,一般振動監測方案無從捕捉的孔蝕現象(高頻且寬頻域的振動)、粉體擾流(低頻振動)等異狀,固德方案皆可掌握,能使誤判率降至最低。

對於何以達到如此精準細膩的監控品質,許文澤點出箇中關鍵,便是固德選用凌華科技的MCM-100設備,做為此方案的載體。MCM-100體積小巧易於部署,且內含DAQ資料擷取卡,具運算功能的電腦,眾多直接可用的驅動程式,甚至支援IEPE/ICP感測器,加上提供USB、COM、Ethernet、4G等豐富接口,形成完整架構,幫助固德大幅減輕系統整合負擔。

MCM-100可接4個通道,意即每台可監測4個軸承。難能可貴的是,MCM-100提供24位元解析度與128kS/s取樣率,優於一般常見的12或16位元解析度、20kS/s取樣率,得以支援更寬廣的感測器輸入範圍,執行精細的頻譜解析,搭配隱身在後的固德數學模型,聯手展現精準的振動分析能力,更藉由深入淺出呈現方式,指引用戶評鑑真空泵浦的健康狀態,並透過數據管理來優化調整Lifetime,進而以最合理的維運成本負擔實現預知保養,並可確實檢視委外維護效果,大幅消弭無預警停機的影響因子。

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