미세 진동의 측정
미세 진동(Micro-Vibration)은 인간이 감지하게에 매우 적은 수준이지만 고사양의 정밀급 진동전용 측정 장비로는 측정이 가능 합니다.
미세 진동(Micro-Vibration)의 수준은 보다 정확히 정의하자면 1-100Hz 사이의 주파수 범위에서 50 μm/s 이하의 진동 수준을 갖는 진동을 의미 합니다.
반도체의 기술 발달 및 수요가 증가 하면서, 게이트의 길이는 줄어들었고 어느 반도체 생산 기업이 제공하는 가장 짧은 길이는 5nm이며 이는 제조 공정에서 많은 고정밀 계측기가 사용되야 하며 이 또한 미세 진동의 영향을 받습니다. 이를 제대로 제어하지 않으면 웨이퍼의 수율이 크게 낮아집니다.
미세 진동(Micro-Vibration)은 IC 공장의 내부 또는 외부에서 발생 될 수 있습니다.
외부에서 발생할 수 있는 미세 진동(Micro-Vibration)원은 기차, 지하철, 자동차, 비행기, 공장 가동시 진동 그리고 공사장의 진동으로 인해 발생 될 수 있습니다. 그렇기 때문에 IC 공장을 건설하기 전에 외부의 진동이 많지 않는 곳을 선택하는 일은 매우 중요 합니다.
내부의 미세 진동(Micro-Vibration)을 최소화 하기 위해 건물의 재질 및 구조 계획은 건설중에 반드시 고려되어야 할 사항 입니다.
미세 진동(Micro-Vibration)의 정확한 측정은 진동에 의한 영향을 최소화 하기 위한 첫번째 단계 입니다.
일반적인 민감한 진동 수준을 측정하려는 기준에 따르면, RMS Velocity(진동 속도 실효치)는 50~3.1μm/s (2000~125 μin/s)입니다.
이러한 작은 진동 진폭을 측정하기 위해서는 고감도 저주파 진동센서(High sensitivity and low frequency accelerometer)를 반드시 사용해야 합니다. 크리스탈 인스트루먼트사에서는 이 미세 진동(Micro-Vibration)을 측정하기 위해서 정밀급 진동소음분석장비인 CoCo-80X와 윌콕슨사(Wilcoxon)사의 WR 731의 진동 가속도 센서와 PCB사의 PCB 393B31 진동 가속도센서를 사용 하여 측정 하였습니다.
전통적인 기존의 진동소음 분석장비와 비교하여, CoCo-80X는 미세 진동(Micro-Vibration)의 측정 어플리케이션에 보다 뛰어난 성능을 자랑합니다. 우선 진동 측정을 위해 별도의 컴퓨터 또는 노트북이 필요하지 않으며, 측정 장비 또한 컴퓨터로 간주되지 않습니다.
CoCo-80X는 휴대용 측정장비이므로 반도체 공장에 반입시 일반적으로 거쳐야 하는 보안 및 복잡한 입문 과정 절차가 필요 없습니다.
CoCo-80X는 데이터를 획득하여 현장에서 실시간 분석을 제공합니다. 이후 후처리 분석 소프트웨어를 이용해 데이터를 처리해 추가 분석을 할 수 있습니다.
CoCo-80X에서 실시간 옥타브 스펙트럼 및 VC(Vibration Criteria, 진동 허용치) 커브를 이용한 미세 진동(Micro-Vibration) 측정 방법
먼저 CoCo-80X의 DSA 모드로 들어가서 “Octave Analysis and Sound Level Meter”를 선택합니다.
미세 진동(Micro-Vibration)은 옥타브 스펙트럼에서 VC(Vibration Criteria, 진동 허용치) 커브와 비교할 수 있습니다. 필요한 입력 채널수에 따라 OCT(X) CSA. X = 2, 4, 6, 8와 같이 선택 할수 있습니다.
VC(Vibration Criteria, 진동 허용치)는 진동 속도(Velocity)에 기록 됩니다.
만약 측정 시 가속도센서(Accelerometer)를 사용하였다면 아래와 같이 적분(Integration) 기능을 사용하여 가속도를 속도 값으로 변환해야 합니다.
Bar 윈도우 를 디스플레이 윈도우 설정에서 추가할 수 있습니다.
분석 파라메터 페이지에서, 옥타브 분해능, 하한 주파수, 상한 주파수등을 설정 할 수 있습니다.
다음은 VC(Vibration Criteria, 진동 허용치)커브를 활성화 하는 메뉴 입니다.
VC(Vibration Criteria, 진동 허용치)커브가 활성화 되면 옥타브 스펙트럼에 활성화 되어 아래와 같이 한눈에 값을 비교할 수 있습니다.
장비에서 저장 버튼을 눌러서 옥타브 스펙트럼 측정값을 저장 합니다.
화면을 스크린샷 하려면 장비의 왼쪽 상단에 OCT(2)를 더블 클릭합니다.
1/3 옥타브 스펙트럼의 기본 타입은 Bar 그래프 이며 Linear 타입으로도 변경 가능 합니다.
OCT(X) CSA. X = 2, 4, 6, 8가 작동하는 동안에 “Record”을 눌러서 시간 데이터를 기록 합니다.
사용자는 Transient(X) CSA를 사용하여 미세 진동(Micro-Vibration)의 시간 데이터를 저장할 수 있습니다.
다른 CSA로 전환시, 입력 채널 설정들은 영향을 미치지 않습니다.
레코딩 데이터의 원하는 샘플링 레이트를 선택 합니다.
모든 설정이 끝나면, 레코딩 버튼을 눌러서 레코딩의 시작과 멈춤을 작동 시킬 수 있습니다.
레코딩된 데이터는 다운로드하여 EDM Post Analysis 소프트웨어에서 후처리 가능하며 VC(Vibration Criteria, 진동 허용치)커브와 함께 옥타브 스펙트럼으로도 변환 가능합니다.