晶圓研磨主軸該如何執行量測？

監診實績｜晶圓研磨主軸該如何執行量測？

#半導體領域

#轉子馬達

#預知保養

研磨製程中，深切影響晶圓品質的主軸由於具有護蓋外殼量測數據容易有雜訊，該如何執行量測？

半導體研磨製程

半導體研磨製程是半導體製造中的一個重要步驟，通常用於微細化和平整化半導體晶片上的不同層次。半導體研磨的主要目的是製造薄型的晶片層，並確保層之間的平整度和表面品質。尤其以先進封裝技術需要更好的散熱性能，而研磨可以幫助製造更薄的晶片，同時提高散熱性能，改進電子元件的性能。

研磨製程使用研磨機械設備，其中包括研磨盤、主軸、磨料等元件。這些機械設備能夠以高精度控制的方式將晶片表面進行微細研磨。而研磨設備中，研磨主軸和主軸馬達是兩個重要的元件，它們之間的關係對於研磨的效果和製程穩定性至關重要。

研磨主軸的運動需要高度的精確控制，以確保研磨過程中的精度和表面品質。主軸馬達應能夠提供精確的速度和位置控制，以確保主軸能按照預定的參數進行運動。研磨過程中的振動可能對最終產品的品質產生不良影響。良好的馬達應具有低振動和高穩定性，以確保研磨主軸在運動過程中保持平穩。

因此我們藉由管理主軸來確保研磨品質，由於主軸是設備中的核心，具有護蓋保護，量測時若將感測器貼於主軸上，容易會有背景值的干擾，該如何執行量測？

監測說明

VMS-PH 設備動態分析儀＋ VMS-RM轉子品質管理系統
利用 VMS-PH 設備動態分析儀分別在有無負載的狀況下運行，找出最適合安裝感測器的量測位置，並藉由 VMS-RM 轉子品質管理系統長時間監測了解設備狀態進行趨勢化管理及預知保養的依據。

量測狀況

1. 無負載靜止升速至30rpm動態分析比較

結果：排除背景跳動因素馬達本體運轉皆低於 0.03，可作為負載量測比對位置

2.有負載動態分析比較

結果：從靜止開始下壓研磨的動態分析比較，以0.03 做門檻。
可得知001振動較大、002 最小，H1 ＞ H3 ＞ H4 ＞ H2

3.有負載研磨液不同動態分析比較(量測位置:馬達本體)

研磨介質: 水

研磨介質:研磨液

結果：研磨液的動態訊號略大於水。

4.有負載研磨液維修前後動態分析比較(量測位置:馬達本體)

結果：維修後已降至0.03mm/s !

5.機台工作狀況趨勢化管理

測量結論

主軸護蓋軸向由於背景干擾，因此馬達本體為最佳量測位置。離主軸最近，可清晰得到研磨訊號。另外，研磨液的動態訊號略大於水。

利用RM學習當下機台振動Broadband值、頻譜量作為監控依據。隨著機台運行的變化進行工作狀況趨勢化管理，能夠提早發現機台變化，並提供預知保養的依據。

轉子健康監測系統有線式

掌握產線關鍵穩定度。

常見問題（FAQ）

晶圓研磨主軸為什麼需要進行振動量測？
晶圓研磨主軸會直接影響研磨精度、表面平整度與製程穩定性。若主軸或主軸馬達出現振動增加、不平衡、機構磨耗或運轉不穩，可能造成晶圓表面品質下降、研磨不均、良率降低與設備停機。因此，透過振動量測掌握主軸運行狀態，可作為預知保養與品質管理的重要依據。

研磨主軸量測時為什麼不能只量測主軸護蓋？
研磨主軸通常具有護蓋外殼保護，若感測器只安裝在主軸護蓋位置，容易受到背景跳動、外殼結構與環境干擾影響，導致量測訊號不夠準確。實際量測結果顯示，馬達本體位置較接近主軸動態來源，能更清楚取得研磨運行訊號，較適合作為長期監測位置。

晶圓研磨主軸的最佳量測位置在哪裡？
依據本案例量測結果，主軸護蓋軸向容易受到背景干擾，因此馬達本體是較佳的量測位置。馬達本體距離主軸運轉來源較近，可清楚反映研磨過程中的動態訊號，也方便後續建立負載量測比對基準與長期趨勢化管理。

為什麼晶圓研磨主軸要比較無負載與有負載狀態？
無負載量測可作為設備本體基準，用來排除背景跳動與機台自身干擾；有負載量測則可觀察實際研磨下壓、研磨液與工作條件對主軸振動的影響。透過無負載與有負載比較，可判斷異常是來自設備本體、研磨條件，或是加工負載變化。

研磨液會影響研磨主軸的動態訊號嗎？
會。案例中比較水與研磨液作為研磨介質時，結果顯示研磨液的動態訊號略大於水。這代表不同研磨介質會改變主軸受力與振動狀態，因此在進行長期監測時，應將研磨介質、製程條件與負載狀態納入判讀依據。

VMS-PH 與 VMS-RM 如何協助研磨主軸預知保養？
VMS-PH 設備動態分析儀可用於不同量測位置、無負載與有負載條件下的動態分析，協助找出最適合安裝感測器的位置。VMS-RM 轉子品質管理系統則可長時間監測機台振動 Broadband 值與頻譜量，建立趨勢化管理基準，提前發現主軸狀態變化，作為預知保養依據。