监诊实绩
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常见问题
长晶炉熔汤液面已有肉眼可辨识的抖动现象，如何找出异常振动源？
监诊实绩｜长晶炉熔汤液面已有肉眼可辨识的抖动现象，如何找出异常振动源？晶圆 Wafer 是半导体制造积体电路中，最重要的材料。如何监诊长晶炉？预防长晶炉的异常抖动造成晶种生成的不良现象？
长晶炉与晶圆
晶圆 Wafer
是半导体制造积体电路中，最重要的材料。影响晶种生成品质因素很多，单晶矽圆片由普通矽砂拉制柴可拉斯基法将此多晶矽熔解，再于溶液内掺入一小粒的矽晶体晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶矽晶棒，由于矽晶棒是由一颗小晶粒在融熔态的矽原料中逐渐生成，此过程称为「长晶」。而在长晶的过程中，若是有异常振动，容易造成纯度不良、杂质分布不平均、生长异常等。
解决与监测说明
VMS-PH 设备动态分析仪
调查重点 找出液面抖动原因并设计数据化管控方式为本次调查重点。
检测办法 液面抖动较大机台(长晶炉1)与抖动情况正常机台(长晶炉2)分析出可能的振动原因产生点。
仪器设备 使用VMS®-PH动态品质分析仪先比较离坩锅最靠近点振动情况。
优化程序 将液面抖动情况数据化，借此来帮助日后晶棒生产流程品质管控。
量测状况
如何监测长晶炉振动异常
找出影响长晶炉的振动来源
利用 VMS®-PH 动态品质分析仪量测比较正常与异常的机台，将感测器安装于适当量测点(如下图），进行分析。我们可以从结果中了解水平与垂直向振动量测长晶炉1所测得数据皆远大于长晶炉2，人为经验判断与数据结果吻合(肉眼见长晶炉1 抖动较长晶炉 2 大)，故此量测点数据建议可做为日后判断液面抖动情况的数据标准，可藉由此量测点的数据累积,建立液面抖动是否合乎标准的品质门槛。
坩锅可能振动源调查分析
振动来源调查
左图是量测长晶炉 1 的结果，明显得到下层机构座振动远小于磁流体水平、垂直，排除下层结构为坩锅振动来源。右图是量测长晶炉 2 的结果，下层机构座与支架振动也远小于磁流体水平、垂直，故排除支架及下层结构为坩锅振动来源。由长晶炉1与长晶炉2振动源调查分析收敛量测点排除下层结构量测点、排除支架量测点，故调查马达与减速机振动情况差异。
马达与减速机量测
制程精密复杂的设备机台
减速机振动基本上由马达带动，长晶炉2马达振动量与减速机振动量相当，长晶炉1马达振动量明显较大，振动经由联轴器传至减速机后变小，长晶炉1马达可能为振动异常原因
测量结论
振动来源
频谱验证 频谱分析振动传递率，藉由振动成分分析，可再次验证说明磁流体上的振动成分皆来自于马达与减速机。振动传递路径为马达＞ 减速机＞ 磁流体，若日后减速机振动大于马达，可能为减速机异常：若日后磁流体振动大于减速机，可能为磁流体异常。 （如下图） 经由长晶炉 1 与长晶炉 2 量测比较，可以得知，振动来源非外部机台干扰或是下层构造因素。熔汤液面抖动主要原因为马达振动异常过大。
保养建议
建议以保养或修复马达为减缓熔液面抖动情况的首要动作，马达品质越好就越可以降低其他设备部件的磨损率。
藉由 VMS®-PH 设备动态分析仪，以磁流体量测点建立一个液面抖动的标准门槛，将液面抖动情况数据化管理，加快日后异常排除的速度及维持产线稼动率。
现阶段可针对磁流体量测点建立巡检机制，来确保液面抖动情况可受到管控。磁流体量测点建立门槛后，可做为一个长时间的自动监测点，确保晶棒生长过程中液面抖动情况有受到控制，若抖动发生亦可第一时间得知并进行调整参数，确保晶棒保有较多的可利用区域。
VMS-PH 设备动态分析仪
精确找到设备问题症结点
常见问题（FAQ）
长晶炉熔汤液面抖动会影响晶棒品质吗？
会。长晶过程中，单晶硅晶棒由晶种在熔融硅原料中逐渐拉製成形，若熔汤液面出现异常抖动，可能造成纯度不良、杂质分布不平均、生长异常与晶棒可利用区域下降，因此需要找出振动来源并建立数据化管控方式。
如何找出长晶炉熔汤液面抖动的振动来源？
可透过 VMS-PH 设备动态分析仪比较液面抖动较大机台与正常机台的振动差异，并在坩锅、磁流体、支架、下层机构座、马达与减速机等位置进行量测。透过不同量测点的振动大小与频谱成分比较，可逐步排除外部干扰与结构因素，收敛真正的振动来源。
为什么要比较正常长晶炉与异常长晶炉？
比较正常机台与异常机台，可建立客观的振动判断基准。若异常机台在水平与垂直方向的振动量明显高于正常机台，且与肉眼观察到的液面抖动情况一致，即可将该量测点作为日后判断液面抖动是否超标的数据标准。
长晶炉振动来源一定是下层结构或支架吗？
不一定。本案例透过长晶炉 1 与长晶炉 2 的振动来源调查，发现下层机构座与支架的振动皆小于磁流体水平与垂直方向振动，因此可排除下层结构与支架为主要振动来源，进一步将调查重点收敛到马达与减速机。
马达与减速机如何影响长晶炉液面抖动？
长晶炉的减速机通常由马达带动，若马达振动量明显较大，振动可能经由联轴器传递至减速机，再传递到磁流体与坩锅区域，造成熔汤液面抖动。本案例量测结果显示，长晶炉 1 的马达振动明显较大，因此判断马达可能为主要异常来源。
导入长晶炉振动监测有什么效益？
导入长晶炉振动监测后，可将熔汤液面抖动情况数据化，建立磁流体量测点的品质门槛，协助日后快速判断异常是否超标。透过长期巡检或自动监测，可在抖动发生时第一时间得知并调整参数，维持晶棒品质与产线稼动率。