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                                                                                                   Tech                                                                                                                                       75                         56
                                                                                                   Notes
                                                                                                   技術專文
                                      [2]
                                                                      [5]
           著人們對其依賴性升高而逐漸加強 。半導體晶圓製程機台                        產業的發展 。對於結構第一自然頻率超過20、30Hz的多數
           為一完整的設備，欲於這些設備內加入減震系統有待設備開                        儀器設備而言，4Hz以下之低頻率振動在經過設備儀器結構
           發者設計。因此，能維持原設備的完整性又可減輕地震危害                        體時，已經大幅衰弱而沒有明顯的影響，基於此種觀點所提
           的解決方案就屬隔震系統較為可行。                                  出之一般先進儀器設備所要求之振動規範都只考慮4Hz以上
               儀器設備隔震系統要考量的重要因素有易於安裝、免保                      的振動，而且認為4~8Hz範圍之振動規範要求亦可放寬。依
           養、快速維修、適合各類工作平台等。材質的選擇可為金屬、                       照不同量測與製程的情形，提出了VC-A至VC-E，五種振動
           合金、硬化塑膠等不易因空氣潮溼、時間等因素腐蝕變質的                        規範等級，作為儀器設備之地板振動隔離所需的參考規範。
           材料，且各部分零件模組化、一致化可方便運送、組裝與維                        然而對於現代與未來微奈米等級的精密機械儀器而言，許多
           護保養。耐火、導電性等要求亦是儀器設備物隔震系統設計                        都對4Hz以下的低頻率振動十分敏感，變化緩慢的低頻率振
           時之重要考量因素。                                         動可能對於承載重要元件的樑結構造成類似靜態彎曲的明顯
               隔震系統可有效的隔離震動源對結構物的侵害。隔震支                      位移，造成系統內各個元件的相對運動進而影響設備儀器的
           承裝置有許多種型式，其中，滾動式隔震支承裝置，係以滾                        功能。這些傳統微振動準則逐漸不符合實際的需要，因而美
           動的方式隔離各水平向地震的侵襲。理論分析顯示，不論地                        國國家標準及技術研究院(National Institute of Standards
           表輸入之最大加速度為何，此裝置的動力反應均呈現一固定                        and Technology, NIST)之先進量測實驗室(Advanced
           反應。由國家地震中心振動台試驗，滾動式隔震支承裝置的                        Measurement Laboratory, AML)提出了兩項更嚴格的振動
           確能隔絕大部分的地震力輸入，因此可以避免或降低地震帶                        規範，分別為NIST-A及NIST-A1，參考如 圖2。其中NIST-A
                      [3]
           來之災害損失 。                                          在20Hz以上與VC-E相同，但是在20Hz以下則規範其環境
               滾動式隔震支承平台係採用「滾動」方式作為隔震系統                      微振動位移不可超過0.025um，適用於奈米等級之檢測機
           的新式隔震支承 。此隔震支承之滾動面為一變化斜面，利                        台如AFM、SEM、SPM等；而NIST-A1則要求在5Hz以上之環
                        [4]
           用上部結構重量分量使其自動回復至初始位置。水平面地震                        境微振動速度不可超過0.75um/sec，適用於次世代奈米製
           波的傳遞方向可分成相互垂直的兩水平向分量，因此將滾軸                        程儀器開發之環境要求。表1則是通用振動規範的說明與應
           以相互垂直方式上下相疊，即可組成一抵抗任一方向地震侵                        用情形 。
                                                                  [6]
           擾的滾動隔震裝置。滾動面與其上之滾動軸承均以金屬合金
           製成，符合前述耐久、耐火、性質不易變化的原則且具高度
 1.  前言    承載能力(如 圖1)。

 現今半導體晶圓廠投資動輒千億，其中又以製程機台投  逐漸超越過去對製造設備精密度的要求。就半導體晶片的生
 資為最大宗，影響這些製程機台停止運轉的，除了電力的中  產過程，很多設備對振動是非常敏感的。尤其黃光設備，振
 [1]
 斷外，就屬地震為最嚴重。電力系統可以備援，但地震的侵  動更是直接影響到晶片曝光顯影的結果 。而影響此結果的因
 襲則是無預警且影響範圍廣大。為了避免這些災害，晶圓廠  素，除了設備本身的制振能力、廠房的抗振設計，另外一個關
 對於防震都有一連串的措施。其中爐管機台的隔震更是不斷  鍵的因素便是架設在設備與廠房之間基座。目前廠內黃光設備
 努力，從最早期機台沒有基座，後來使用鐵板載重，再後來  都是使用被動式基座，本文期望在目前使用的被動式基座之外，
 使用鋼構載重，目前則是使用隔震平台。本文期望在透過實  能有一個更有效的制振基座可供選擇，業界已使用的主動式基     向                 圖2、振動規範
 驗後，建立隔震平台使用上最佳化的參數設定。  座，應用在黃光設備基座上可以得到不錯的成效。   面  重力分
 高科技的研發製造，微晶片、微處理器和精密儀器設備等                                                  表1、通用振動規範說明
 等的微型化精密度要求逐漸提高。為了善用此類精密儀器，其  2.  文獻探討   面  面                Category         Criterion  Definition
 使用過程通常需要一個可接受震動水準的穩定平台。因為在                     重            Human Sensitivity  ISO Office  400 to 800mm/s(16,000 to 32,000min/s)
 防震的領域可粗分為隔震與減震兩大項，許多實際結構                                    Generic General Laboratory  VC-A  50mm/s(2,000 min/s), relax below 8Hz
 高科技的研究、發展與製造過程中，震動可能源於地震、氣
 物已裝設各類型隔、減震系統。廣義而言，結構控制的範疇                                                   VC-B  25mm/s(1,000 min/s), relax below 8Hz
 流、噪音、交通、關門。在製造設備更為複雜且更要求微型                                                   VC-C  12mm/s(500 min/s), relax below 8Hz
 不只侷限於傳統房屋及橋梁結構。儀器、設備的隔減震已隨  圖1、滾動式隔震支承平台                    Highly Sensitive  VC-D  6mm/s(250min/s)
 化更精密時，震動影響之重要性在奈米科技之發展時程上已
                                                                              VC-E  3mm/s(125min/s)
                                                                              NISA-A  0.025mm(1min)displacement for 1≤f≤20
               近來由於半導體製程趨向奈米等級，儀器設備對於地板                                             Hz, 3mm/s(125min/s, orVC-E)velocity for
           振動隔離的要求等級也不斷地提升，傳統的隔振技術已經漸                                               20<f≤100Hz
                                                             Ultra Sensitive  NIST-A1  6mm/s(250min/s)for f≤5Hz, 0.75mm/s
           漸地不符合實際的需要，所以國際先進隔振產品廠商紛紛投                                               (30min/s)for 5<f≤100Hz
           入主動隔振控制技術的研發，以協助高科技奈米級儀器設備




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