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圖四、離子植入機及陶瓷礙子 圖五、黃光區檢測機台之氣墊彈簧配置與構造

CH3 CH4
429

233.6

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↑ 氣墊彈簧構造剖面
← 檢測機台底座氣墊彈簧之配置圖
CH1 CH2

乃歷次半導體廠房震害損失之最大 黃光區機台對振動非常敏感，為
來源。 克服微振動問題，多數檢測設備
離子植入機 (ion implanter 圖四 )是 均於設備基座安裝氣墊彈簧 ( 如圖
Z型固定器 五），以隔絕外部擾動的影響。事
九二一地震時損失僅次於垂直爐管
實上，氣墊彈簧的功能僅在於減緩
的半導體製程設備。在離子植入過
垂直向的微小振動，其機構對於水
程中，晶圓受到所謂“摻質”之帶
平地震力毫無防禦功能，此乃黃光
電離子束的撞擊，當摻質獲得足夠
區檢測設備深為中、小地震所苦的
的能量充份加速後，即能植入特定
根本原因，屬容易當機或移位的高
的薄膜區域達所需深度，進而改變
設備機台之移位或碰撞、設備機台 材料性質，提供特定的電氣特性。 危險群，這在面板廠尤其嚴重。
之傾覆、敏感性精密元件之破精及 由於帶電離子束需要足夠的能量激 圖六為氣墊彈簧廠商提供的性能試
設備支撐柱腳之破壞等四大精。半 發，離子植入機之工作電壓高達 5 驗結果，該試驗比較了垂直向 (Z)
導體廠主要損失來源為製程末段垂 萬伏特 (50kV) 以上。為避免漏電 振動加速度、pitching 旋轉角加速
直爐管的半成品損毀，面板廠主要 造成意外傷亡，機台底部通常以陶 度 (θ x ,θ y ) 在 氣 壓 7,500MPa 與
損失來自黃光區設備移位、OHS 受 磁礙子 (insulator) 作為支撐，以達 7,700MPa 時的表現，結果顯示氣
損導致生產中斷，根源為樓層加速 到絕緣的目的。陶磁礙子屬脆性材 壓調至 7,700MPa 時垂直向 (Z) 振
度反應過度放大所致。稍具規模的 料，抗壓能力很強，抗剪能力卻很 動加速度有顯著降低，但 θ x 向的
科技廠房停工一日損失動輒上億， 差，陶磁礙子常因水平地震力過大 pitching 反應則放大了。這些觀測
而復工曠日費時，停工損失相當驚 而受損震垮（有些機型重達 5 噸以 結果說明了氣墊彈簧的主要功能在
人。 上）。離子植入機造價昂貴，一旦 於垂直向振動反應的控制，其機制
對於水平地震力毫無防禦作用。
目前有關製程設備的防震加固 毀損則修復困難，九二一地震時造
(seismic anchorage) 設 計， 主 成業者鉅額的損失。離子植入機通 前述敏感性設備乃科技廠震害損失
要 是 參 考 UBC97、IBC2000 或 常以一外殼罩住，其作用在避免輻 的主要來源，卻無法以現行的強度
TBC2005 規範設計地震力，再進 射外洩，維修時須將電源關閉並開 設計手段達到地震防護的目標。惟
行耐震加固扣件的細部設計，亦即 啟外殼以供人員出入。機台底部裝 綜觀目前科技業者所採行的防震措
強度設計 (strength design)。凡對 設陶磁礙子以絕緣，為避免礙子於 施中，乃將 80% 以上的資源投入
衝 擊 不 敏 感 (shock-insensitive) 之 地震時產生移動，業者多採用 Z 型 到損失佔比不高的設備防護上，卻
機台，依據上述規範做強度設計應 固定器頂住礙子基腳，或以螺栓直 未能針對損失佔比較高的敏感性設
屬合宜，但振動敏感性 (vibration- 接將其基腳底盤固定於基礎上。惟 備提出有效對策。因此，雖已根據
sensitive) 設 備 則 不 然！ 強 度 設 計 其防震弱點係在陶瓷之抗剪力不 規範採六級震度設計，但多年來科
或能確保設備不產生移位或傾倒， 足，這些措施對於離子植入機的耐 技廠在中、小地震（四級以下）受
卻無法保證設備內部構件不因振 震力毫無提升作用。此外，其他傳 損的情況卻未曾減緩，能不唏噓？
動過大而發生破壞。垂直爐管 (V 統設備防震措施因未能兼顧絕緣的 究其根本原因，實乃「策略錯誤、
Furnace) 的破壞即屬此精情況，此 設計要求，亦無法有效解決問題。 資源錯置、目標不清」所致。

NEW FAB ENGINEERING JOURNAL MARCH 2013 15