一、引言
在半导体行业，保持设备平稳运行至关重要。即使关键设备停止工作几分钟，也可能造成巨大的经济损失。如今，许多工厂都使用复杂的自动化设备，因此，只要一个小部件发生故障，整条生产线就可能停止运行。
本文介绍了每个半导体工厂或测试实验室都应储备的10 种重要备件。之所以选择这些零件，是因为它们通常容易磨损、难以快速获取，或者对蚀刻、沉积、晶圆测试和气体控制等关键工艺至关重要。
通过准备和储存合适的备件，公司可以避免意外停机，延长机器使用寿命，并减少等待新零件的时间——尤其是在全球供应延迟的情况下。
二、选择库存备件的标准
在决定保留哪些零件之前，重要的是要知道如何判断哪些零件最重要。以下是需要考虑的六个要点：
| 标准 | 重要性 |
|---|---|
| MTBF（故障频率） | 应保留故障率较高的零件 |
| 交货时间 | 如果订购和接收零件需要很长时间，则将其存入库存更安全 |
| 工序重要性 | 用于关键生产步骤的零件需要随时可用 |
| 故障的影响 | 如果零件故障导致生产停止或影响质量，则应优先 |
| 采购难度 | 某些零件难以找到或必须进口——请多备一些 |
| 更换便捷性 | 如果更换零件导致长时间停机，应尽早准备好替换件 |
O 形圈 看起来像一个小橡胶圈，但如果它是沉积机中真空密封的一部分，则出现裂缝或泄漏可能会导致整个系统停止运行。或者，如果等离子蚀刻机中的射频功率部件发生故障，而您又没有备件，那么您可能需要等待数天才能更换。
因此，我们不会仅根据价格或尺寸来判断备件的好坏，而是根据它们对机器和生产流程的重要性来判断。
三、您应该始终保持库存的十大备件
以下部分概述了大多数半导体制造、测试和组装操作中不可或缺的十大备件。每个备件都从应用、故障行为和最佳库存实践方面进行了描述。
1.真空泵密封件和过滤器
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应用：真空泵是 PECVD、RIE、ALD 和晶圆探测器等设备的基础。
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故障模式：过滤器因颗粒负载而堵塞；密封件因受热和化学腐蚀而性能下降。
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建议：保持 3 个月的滚动库存，并与 PM 间隔相匹配。
2.质量流量控制器 (MFC)
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应用： 调节蚀刻、沉积和掺杂工艺中的气体流量。
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故障模式： 由于污染或内部传感器性能下降导致的漂移。
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建议： 备有已校准的、针对特定工艺的 MFC；并包含备用校准套件。
3. O 形圈和弹性体密封件
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应用： 为负载锁、腔室和气体管线提供真空完整性。
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失效模式： 随时间推移出现开裂、变形或化学侵蚀。
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建议： 使用与材料兼容的变体（例如，高温使用 Kalrez）；储存在真空密封包装中。
4.射频发生器匹配网络组件
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应用：这些组件在基于等离子体的工艺（例如 ICP 蚀刻、PECVD 和溅射）中至关重要，因为稳定的等离子体生成取决于阻抗匹配。
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故障模式：电弧放电、电容器故障、热漂移或调谐元件中的碳沉积。
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建议： 备有完整的匹配网络套件和高故障率电容器。使用热成像和反射功率监测来识别故障前的行为。为关键的等离子工具配备原装原厂认证或经过精密调谐的替换件。
5. 晶圆处理机器人夹持器及电机
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应用：部署于晶圆探测器、对准器、光刻轨道和传送模块，实现晶圆的自动化移动。
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故障模式：机械磨损、编码器故障或真空吸力随时间推移而下降。
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建议：为高吞吐量工具储备备用夹持器、线性执行器和电机控制器。维护电机驱动板和线束，并通过维护日志跟踪平均无故障时间 (MTBF)。
6.热电偶和温度传感器
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应用：对快速热处理 (RTP)、扩散炉、原子层沉积 (ALD) 和加热板模块中的工艺控制至关重要。
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故障模式：由于氧化、开路故障或热应力下的校准漂移导致的传感器漂移。
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建议：储备多个已校准的热电偶（例如，根据工具选择 K 型、R 型或 S 型），并确保符合 NIST 标准。在高 EMI 环境中，请使用编织或屏蔽型热电偶。
7.石英器皿和陶瓷固定装置
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应用：包括在高温或化学腐蚀性环境（例如低压化学气相沉积 (LPCVD) 和扩散工艺）中使用的基座、衬垫、舟皿和挡板。
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故障模式：热冲击裂纹、回蚀腐蚀或颗粒脱落。
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建议：储存在干净、耐冲击的容器中。根据批次生命周期和运行小时数预测需求。始终精确匹配尺寸，以避免出现对准或热不一致问题。
8. 步进电机控制器和驱动器
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应用：应用于蚀刻机、涂布机和检测设备中的工作台、精密升降机和自动晶圆卡盘。
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故障模式：控制板故障、通信丢失或过热。
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建议：维护完整的运动控制组件，包括步进驱动器和编码器。记录固件版本，以避免在更换过程中出现兼容性问题。
9. 压力传感器
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应用：用于真空室、负载锁和气体输送系统中的实时压力监测。
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故障模式：模拟输出漂移、膜片故障或污染引起的偏移。
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建议：库存校准的数字和模拟传感器（例如，MKS 626/627 Baratron）。定期测试调零能力并清洁进气管路以延长使用寿命。
10.气体过滤器和净化器
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应用：保护下游系统并保持 MOCVD、扩散和干法蚀刻系统中的气体纯度。
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故障模式：过滤介质饱和或旁路泄漏导致污染。
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建议：使用多级过滤（例如，颗粒物 + 水分 + 有机蒸汽）。安装前请保留原包装，以避免吸湿。
VI. 备件策略：简易指南
并非所有半导体设备都相同——有些设备更为关键，故障频率也更高。因此，应根据工具类型储备备件。
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代工工具（蚀刻、CVD）： 储备真空套件、石英器件、射频部件、MFC 和热电偶。
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CP 测试工具（探针台、分选机）： 储备探针卡、电机、插座和传感器。
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LED/PSS 工具： 准备陶瓷部件、滤波器、密封件和电源。
提示：
遵循维护计划，跟踪部件使用情况，并储备交货时间较长的物品。
最佳实践：
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使用系统数据进行预测故障
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让值得信赖的供应商管理零件 (VMI)
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与 ERP 同步，实现实时库存跟踪
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将零件存储在清洁、干燥、安全的环境中
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监控零件生命周期和停产通知
结论
智能库存意味着更少的停机时间、更高的产量和更顺畅的生产。
