打造零停機晶圓產線!凌華推出受國際半導體大廠認證的「智慧泵浦監測」方案

「真空泵浦」是半導體 4 大製程黃光、蝕刻、擴散與薄膜的重要設備,半導體廠還在困擾為何多數泵浦已具備壓力、流量等故障數據監測功能,且都定期檢修,但仍無法避免故障停機的發生嗎?圖片來源:iStock

根據 SEMI(國際半導體產業協會)最新預測報告,2022 年全球將有 29 座高產能晶圓廠啟動建置,以滿足自駕車、AI、高效能運算及 5G 等大量晶片需求。而在新廠的投資中,讓晶圓製造設備能穩定運作是產能提升的必備因素,其中「真空泵浦」更是半導體製造的重要設備, 包括黃光、蝕刻、擴散與薄膜等半導體的主要製程,都需要在真空環境中進行,才能確保晶圓的品質與電性效能。

不過,讓半導體設備「穩定運作」是件輕鬆的事嗎?如同汽車定期檢修後也無法保證使用時不故障一樣,儘管半導體廠會定期對於真空泵浦進行檢修,但如果無法提前發現異常,一旦故障不只讓營運立即中斷,更可能造成晶圓品質異常, 不良品報廢損失達千萬!

對此,凌華科技推出經過國際大廠認證的智慧泵浦監控方案,不只有讓終端半導體廠能快速部署,避免製程中斷的解方,更有協助真空泵浦製造商快速智慧升級,在市場中拉出產品區隔的選擇。

真空泵浦有監控功能仍故障?「馬達轉軸振動」才是精準監測目標

凌華科技開放儀器事業中心產品經理林耿賢分享,半導體廠為了讓真空泵浦穩定運作,除了定期檢修,現行的產品其實已具備壓力、流量、溫度及電流等故障數據監測的功能。

「但這些數據其實是泵浦效能的落後指標,要真正抓到異常根源,必須監測泵浦中馬達轉軸的振動情況,才能精準掌握異常狀態。若等到電流飆高才發出警訊,這時設備已經岌岌可危,可能會隨時停機。」

他強調,一旦泵浦異常真空度不足,會造成晶圓的品質不良。過去曾有一個 12 吋晶圓擴散製程的案例,在使用 LPC 爐管時卻沒發現真空泵浦故障,導致大氣回灌、微粒子過量,造成爐內整批晶圓報廢,損失估計達新台幣 1000 萬!

符合國際半導體大廠試驗,凌華如何解決智慧泵浦大量部署 3 大挑戰?

凌華在智慧泵浦的開發上則採分散式架構,以及邊緣數據採集模組的設計,只要將監控設備放在泵浦旁,就能透過網路 Ethernet 傳輸採集的數據,減少佈線成本。同時管理者也能透過簡易的管理頁面,迅速掌握廠區內所有真空泵浦的健康狀態。

許多半導體廠為解決此棘手問題,幾年前便開始在真空泵浦上「後裝」振動監測裝置,但半導體廠的泵浦數量眾多,常會面臨大量部署的 3 大挑戰。

  • 第一,OT 端容易安裝部署嗎?
  • 第二, 使用過程容易維護嗎?
  • 第三,未來如果有新的設備,容易擴充嗎?

林耿賢分享,過去曾有半導體廠在大量部署時選用集中式的監控設備,結果面臨拉線、佈線成本提高的問題,或是也有選到品質可靠度較不好的監控方案,在還沒開始檢修時,監控設備就壞了。

因此,凌華在智慧泵浦的開發上則採分散式架構,以及邊緣數據採集模組的設計,只要將監控設備放在泵浦旁,將裝置聯網,就能透過網路 Ethernet 傳輸採集的數據,減少佈線成本。同時,考量到設備需在高溫以及其他設備的電磁干擾下運作,因此也特別加上隔離防護的電路設計,有效阻隔 EFT、EMI 電磁干擾,讓監測裝置能穩定與精確運作。

而此智慧泵浦方案已被某國際半導體大廠採用作為後裝監測之用,經過長達一年半的現場驗證。此外,另一半導體大廠也因為該智慧泵浦方案的易擴充性,在第一批 400 台試驗有效後,能馬上再追加 50 台進行擴大部署。

泵浦預安裝智慧監測成市場趨勢,泵浦設備商如何搶得市場先機?

泵浦製造商過去因振動監測門檻較高而無法智慧轉型,凌華的解決方案統整了感測器、數據採集邊緣裝置、以及監控軟體,讓泵浦製造商無需再耗費心力於整合工作,便能加速產品上市時程。圖片來源:iStock

不過這種後裝監測的「自救」方法並不是長久之計,林耿賢分享,部分半導體客戶已經開始轉往要求製造商解決這個問題,希望能提供預安裝振動監測功能的智慧真空泵浦,更有效地達成預防性維護目標。

「然而,對泵浦製造商來說,振動監測的門檻較高,涉及了數據擷取與演算法等不同領域,而且過去市場上一直沒有適合的預安裝方案,使得智慧真空泵浦產品遲遲無法問世。」

但現在,凌華的解決方案包含了感測器、數據採集邊緣裝置、以及監控軟體等實現智慧監測的所有必要組成,真空泵浦製造商無需再耗費心力於額外的整合工作,便能快速升級產品。更重要的是,在半導體產業積極擴廠之際,還能讓泵浦製造商藉此加速產品上市時程,與競品拉出市場區隔,搶占市場先機。

以解決方案中的數據擷取邊緣裝置為例,這是一款內建 ARM 處理器的分散式數據採集(DAQ)模組,能提供振動訊號所需的前處理運算,且其 DAQ 功能電路支援標準的 IEPE 加速規,可直接介接。同時,為需要把數據傳回伺服器供監控軟體使用,亦把連網功能整合在一起。

林耿賢表示,此一解決方案已被上述國際半導體大廠要求,在供應鏈上的泵浦製造商都必須要有智慧監測的配備。也反應出整個市場的改變,因為後裝方式對半導體業者來說所,需解決成本與大量部署的問題,必然會驅動前端真空泵浦製造商推出預安裝的「智慧泵浦」產品。

另一方面,提升良率與產能是半導體業者的重要競爭優勢,當一家業者採用後,勢必將帶動其他業者的積極部署,進而推動智慧真空泵浦市場的快速成長。因此,凌華樂觀看待市場前景,將透過此完整的解決方案不僅協助半導體業者降低製程風險,並為真空泵浦製造商創造商機。

(本文提供合作夥伴轉載。)

你可能有興趣

半導體高階封測轉往 3D,凌華結合「機器視覺」與「運動控制」克服精度挑戰
製造轉型凌時差 Podcast 上線 ,揭密半導體廠生產不中斷 3 大隱藏關鍵!
新時代 AI AOI—全新智慧製造技術,連檢測產線上的大魔王「液晶面板」都能輕鬆搞定


訂閱《TechOrange》每日電子報!

每天一早,需要來根知識能量棒? TechOrange 與你一起,吸收世界新知識、消化科技新局勢。點我訂閱電子報 ,取得最新深度報導。

點關鍵字看更多相關文章: