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圖三、低頻磁場即時監測系統的佈線示意圖

磁場類比訊號傳輸線 磁場數位訊號傳輸線
磁場訊號處理中心
磁場訊號轉換中繼站 繪製磁場等高線圖
類比訊號擷取 磁場變化與時間關係圖
磁場感測器 訊號傅立葉處理 磁場頻譜圖
類比轉數位
磁場訊號
磁場感測器電源供應 匯流整合
磁場類比訊號傳輸線
磁場訊號轉換中繼站
置於無塵室天花板上
磁場感測器
磁場訊號處理中心
磁場類比訊號傳輸線 置於廠務控制室
磁場數位訊號傳輸線

磁場感測器

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的 σμ=730 m /sec[5] ) 依序是 成的磁通閘 (fluxgate) 式磁力計、 比轉數位和作傅立葉轉換的功用、
0.8 cm 與 0.2 cm，所謂集膚深度 感應式線圈 (induction coil) 磁場感 以及作為感測器的電源中心，不管
也就是當電磁波進入某材料前強 測器…等，筆者平常測量廠內的磁 是哪一種方式，最後都把磁場數位
度為 I，穿透到某材料的集膚深度 場 所 用 的 儀 器 narda EFA-300 電 訊號匯流到一個伺服器或是一台電
時電磁波的強度為衰減成 I/e，約 磁波分析儀即是感應式線圈磁場感 腦，用適當的軟體程式將磁場經過
為原有強度的 0.36，若機台真空 測器，上述磁場感測器除了都具有 計算處理成一個磁場等高線的畫面
腔體的不繡鋼材料約厚 0.5 cm， 偵測低頻 VLF 頻寬的磁場，另外各 輸出，拿第一種整合的磁場感測模
再利用電磁波的低頻屏蔽吸收效 有優缺點，例如：霍爾效應磁場感 組與第二種中繼站系統來做比較 :
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應 (Absorption of SE (Shielding 測器能測較大的磁場 10 mG，磁 整合的磁場感測模組其系統建構較
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effectiveness)=8.69t/δ，t： 材 料 通閘式磁力計靈敏度最高可達 10 簡單，但元件製造水準層次較高，
厚度 ) 來計算不繡鋼的真空腔體在 mG，磁阻式磁場感測器和霍爾效 而且整合的磁場感測模組其感測器
頻率 60 Hz 與 1k Hz 的屏蔽效應 應磁場感測器體積最小，感應式線 的體積會增加不少，價格上也比第
值 (SE)， 依 序 是 5 與 20 dB， 也 圈磁場感測器不需要給線圈電流， 二種有中繼站系統貴上許多，所以
就是當機台真空腔體外有 10 mG 故不像其他感測器需供應電流來測 先期試驗性的即時電磁波監測系統
的磁場 ( 筆者在 CDSEM 附近確實 電流或電壓的變化，因此較沒有熱 先採用第二種中繼站系統在 F12P4
有量測到的值 )，則進到機台真空 飄移現象，可是體積卻是最大 ( 線 三樓黃光區的 6 台 CDSEM 來測試，
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腔體內的磁場將會衰減成 5.6 mG 圈截面積約 100 cm )，經過一些 圖三是低頻磁場即時監測系統的佈
(60 Hz) 與 1.0 mG (1k Hz)， 這 優缺點的比較，磁阻式磁場感測器 線示意圖。
些衰減後的磁場強度仍會對像是 比較沒有太過與不及的表現，而且 接下來的問題便是電磁波監測系統
CDSEM 等的電磁波敏感機台造成 價格也較其他磁場感測器便宜。選 安裝在無塵室的方式，其實磁場感
影響，所以這就是為何磁場感測器 好磁場感測器後便是磁場訊號的處 測器最佳的安裝高度是距離高架
要能偵測幾 Hz 到幾千 Hz 的頻率 理方式，第一種方式是將磁場感測 地板約 1.0 公尺至 1.1 公尺，因為
範圍的要求。除了頻率磁場感測器 器的電壓類比輸出訊號搭配訊號前 這個高度是大多數晶圓在機台裡的
要能夠測量非常低頻的磁場並且解 置放大器、類比轉數位處理器、傅 作業高度，但如果真的將磁場感測
析度要精確到 <0.1 mG 以下，事實 立葉轉換處理器…等，整合成一個 器安置在這個高度，那就會造成工
上符合這些條件的磁場感測器也不 數位輸出的磁場感測模組；第二種 程師的行動、保養…等等的不便，
只一種而已，比較常見的有Ⅲ–Ⅴ 方式則是將數個磁場感測器的電壓 經過與設備和廠務工程師討論結
族半導體霍爾效應磁場感測器、磁 類比輸出訊號匯流到類似中繼站的 果，磁場感測器用懸吊的方式安置
阻 (magnetoresistance) 式磁場感測 資訊資料處理中心，這個中繼站除 CDSEM 機台外殼上方 5 公分處，
器、有原線圈和副線圈及鐵心所組 了有資料擷取功用、也有將訊號類 距離高架地板約 1.95 公尺，這樣

NEW FAB TECHNOLOGY JOURNAL JUNE 2013 9