電源供應器（Power Supply）
一般半導體廠的機台設備常用的電源供應器（Power Supply）有DC24V、DC12V以及DCSV等等，如圖所示為常見的DC24V電源供應器（Power Supply）。主要的目的是將一般電力公司所提供的交流電的電力轉換成直流電的電力，因為大部分的電子電路元件都是使用直流電所提供的電力在運作。
如圖所示，電源供應器的電路組成，是由變壓器、整流器電路、電容濾波電路以及電壓調整電路所構成。電源供應器內的變壓器是一種常見的電感器，主要將一般交流市電由一次側輸入端L相及N相，經由變壓器作為電壓調變成升壓或降壓，已便取得適當的交流電壓：而電源供應器內的整流器電路主要則是將正弦波交流電壓整流或截流成脈衝直流電壓：電源供應器内的電容濾波電路主要的目的是將整流器電路所獲得的脈衝直流電壓濾除峰値脈動成分，已獲得穩定的直流電壓，常見的有線性直流電源供應器與切換式直流電源供應器。
溫度控制器（Temperature Controller）
如圖所示，溫度控制器（Temperature Controller）是對溫度進行控制的感測與計量的單元（Unit），其中以電子電路方式進行測量，並將所量測的溫度做功能化輸出的溫度控制器為工業控制所佔大宗。溫度感測元件提供與溫度成正比的輸出，主要可分為熱電偶式溫度感測器和電阻式溫度感測器，透過感測器得到溫度變化的信號，將量測資料傳送至電子運算器處理，再藉由輸出裝置，將其溫度的變化量控制在特定範圍之內。茲就熱電偶式溫度感測器、電阻式溫度感測器及溫度控制器的功能如下作一說明。熱電偶是利用席別克（Seebeck）效應，是熱能與電能之間的一種能量轉換方式，利用金屬的自由電子和金屬的種類及金屬的溫度有關的特性，由兩種不同的金屬線在兩端點處焊接而成。當兩種不同的金屬線在兩端點處緊密焊接形成一迴路時，造成迴路內的電壓差，此電壓與溫度差有成正比的現象。不同金屬組成的成分對溫度的反應有不同結果，目前工業上最常使用的有所謂的B type、E type、J type、K type、Ltype、N type、R type、S type、U type及TXK type等多種熱電偶可供選擇，唯選擇時必須要搭配溫度控制器、溫度使用範圍及所要控制的環境場合。
電阻式溫度感測器（Resistance Temperature Detector，RTD）
電阻式溫度感測器的原理是感測溫度的金屬，它的電阻會隨溫度變化而變化。例如工業最常應用的白金（Pt）電阻感測器Pt100Ω，其實就是表示它在0℃時電阻値為100歐姆（Ω），當溫度在100℃的時候，電阻値改變為約138.5歐姆（Ω），也就是說當PT100在0℃的時候電阻値為100歐姆（Ω），電阻値會隨著溫度上升而成正比的增加其電阻値。
溫度控制器（Temperature Controller）
現今的溫度控制器的功能完整及強大，種類繁多，我們就以最常見的數位式溫度控制器說明如下。
種熱電偶B、E、J、K、L、N、R、S、T、U、TXK）、電阻式溫度
感測器（可接白金PT100、JPT100）以及線性電壓電流方式輸入，其
接線如圖所示。
（Relay）、電壓脈衝（Pulse）輸出（SSR）及類比電壓或電流的輸
出，其接線如圖所示。
以及自動調諧PID參數即自我調校功能（Auto Turning），可自動算
出適合系統的PID參數，提高系統的穩定度及控制精度。所謂的PID
控制包含比例增益、積分增益、微分增益三個部分，實際應用中，
PID控制器是根據於系統的誤差，利用比例增益、積分增益與微分
增益計算出控制量，其控制器輸出量和控制器輸入量之間差值（誤差）。如圖所示是PID自動演算前後的控制曲線比較。
4．溫度控制器通訊方面：溫度控制器往往需要與其他的控制系統結
合，在通訊方面採用工業最常使用的通訊RS232、RS485、RS422等
通訊介面，並支援各種通訊協定。RS232是最標準的串列通訊裝置，一般儀器與PC都有支援。RS485、RS422也是串列通訊的一種裝置，
主要的目的是要改善RS232通訊訊號易受干擾及訊號傳輸距離短的缺點。如圖所示，以RS485或RS422通訊裝置走Modbus通訊協定進
行系統性連結的溫度控制方式。
步進馬達（Stepping Motor）
步進馬達（Stepping Motor）是一種比較特殊結構形式的直流馬達（DCMotor），依構造不同可分成可變磁阻式（Variable Reluctance Type，簡稱VR型）、永久磁鐵型（Permanent Magnet Type，簡稱PM型）及混合型（Hybrid Type）。步進馬達的轉子（轉子就是馬達旋轉作動的部分）是由永久磁鐵製成，並且不含線圈。步進馬達是在一定數目定子線圈而且固定的角度上，例如0.9度到90度等範圍之下做激磁旋轉動作，因此步進馬達沒有一般直流馬達（DC Motor）電刷的裝置，且圍在轉子周圍的定子（定子就是馬達固定不轉動的部分），其包含了一連串的線圈及磁場電磁鐵。當電磁鐵一個接著一個的被通電激磁之後，轉子就繞著線圈旋轉，連續的轉動產生一個完整的圓周運動，步進馬達依定子線圈的相數的不同可以區分成二相、三相、四相或五相型式的步進馬達。通常小型的步進馬達以四相式的步進馬達居多，如圖8.27所示為四相式步進馬達的內部結構圖。工業應用上通常使用在定位系統（Position System），最常見的應用就是印表機的紙張傳送控制及定位，下圖為利用脈衝訊號控制步進馬達運轉的簡單控制。
伺服馬達與我們常見的一般交流馬達其實原理是一樣的。一般交流馬達的使用場合比較注重馬達的啓動與運行的特性，交流馬達的使用有時候會做一些簡單的電路如按鈕控制其正轉或反轉動作，或是搭配變頻器作較複雜的使用，例如電梯的樓層控制即是使用變頻器控制交流馬達的正轉、反轉以及樓層的位置控制。伺服馬達較一般交流馬達其結構上會比較細長一些，目的是為了轉子擁有較小的慣量，相對的阻抗値也會比較大，所以使用場合上伺服馬達對於電能與機械能的轉換後輸出的機械量、精度、運轉時的穩定度、加速及減速的快速反應、快速的正轉與反轉的運動特性、輸出的功率高、功率密度大及功率轉換效益高等特性，非常適合於速度、位置、扭力等控制場合之上，目前主要應用於工業界的伺服馬達包括直流伺服馬達、交流伺服馬達與線性伺服馬達，其中又以交流伺服馬達佔絕大多數，主要是因具有高扭矩的特性。
一個伺服馬達的系統及伺服機構的組成如圖8.30所示，主要包含有伺服驅動器包含功率放大器與伺服控制器、伺服馬達本體及編碼器等三個部分所組成。伺服馬達的伺服控制器通常具有速度與扭矩的控制單元，伺服馬達一般來說會提供類比式的速度回授信號，它的控制界面採用士10V的類比訊號，經由外部迴路的類比命令，直接控制馬達的轉速或扭矩，而且通常必須再加上一個位置控制器（Position Controller），才能完成位置控制。
在半導體工業的製程設備裡，半導體製造對於先進製程的技術的開發與應用，尤其是在對於薄膜厚度控制的沉積（Deposition）及蝕刻（Etching）製程要求的研究領域之中，幾乎在所有的製程設備當中都需要各種程度不同的氣體。例如薄膜沈積用的各種氣體及蝕刻用的各種氣體，以維持製程設備的操作與製程的進行，因此在各種氣體流體的控制方面，不在只是製程的重要參數考量，更是設備機台是否能正常運作的依存性關係。然而控制氣體流體最直接且最方便的方法就是測量該氣體的流量。不幸的是，半導體設備所需要的各項氣體，因氣體的種種特性關係均不完全相同，各氣體之間又因各種氣體特性因素之不同而無法相容，所以在測量並控制氣體流量之使用量的測量儀器便是種非常重要的單元，製程上也需要有更好的氣體控制的能力。質流控制器（Mass Flow Controller，MFC）也就是一般我們簡稱的MFC，是一種流體計量與閥門組精密自動控制之機械與電子控制的組合體。如圖8.31所示，對於製程氣體控制執行能力，最關鍵的莫過於它了。質流控制器與工業應用的一般流量控制器最大的差別在於質流控制器是利用熱感應溫差以及利用非接觸的方式測量氣體的質量流速，質流控制器不同於一般測量體積流速的方式，因此可以避発受到環境壓力與氣體體積等的影響因素，非常適合用在動態的氣體流量控制上。
質流控制器（MFC）在製造的時候為了方便、安全及成本等因素的考量，通常以惰性的氣體氮氣（N2）作為標準氣體，並以此氣體作為調教的轉換因子（Conversion Factor，C.F.），C.F.値指的就是各氣體體積流量與氮氣（N2）之轉換比。
C．F．値它的定義是以氮氣（N2）的C．F．等於1，其他各氣體之質流控制器（MFC）的C．F為其相對於氮氣（N2）作用於Sensor感測的靈敏度比之數。也就是說C．F．大於1的氣體，對於感測的靈敏度低於氮氣（N2），其C．F．小於1的氣體，對於Sensor感測的靈敏度高於氮氣（N2）。若以氮氣（N2）校正之後的質流控制器（MFC），使用於其他氣體之狀況下，該氣體真正的流量就會等於使用氣體之C．F．値乘上使用氮氣（N2）的氣體流量。例如化學氣相沉積系統設備機台使用的SiFL4氣體，如圖8.32質量流量控制器規格圖示說明，其氣體使用範圍為50sccm，C．F．値為0.645。
電磁閥（Solenoid Valve）
電磁閥（Solenoid Valve）是流體閥門開關最為常見的一種，也是電能訊號轉換成機械能作動最普遍的一種方式，如圖8.33電磁閥作動示意圖所示。其原理是利用外部電源所提供的電力，使得電磁閥上的線圈產生磁力作用，進而改變隔離閥門薄膜片的方向而開啟管路的通道。當外部電源的電力切斷時，隔離閥門薄膜片就會藉由彈簧或其他相關機制將其關閉。藉由通過對電磁閥線圈提供電力的通電與切斷供應電源的方式，造成電磁鐵吸引開啓電磁閥薄膜上的彈簧作動帶動薄膜膜片的開啓及閉合，以控制管路中氣體或液體管路的開啓與關閉或改變氣體或液體的流向。一般電磁閥常見的工作電壓有AC220V、AC110V、DC24V、DC36V、DC48V及DC12V等形式。圖8.34為半導體化學氣相沉積設備（CVD）機台上，電磁閥將電的作動訊號轉成機械的氣壓能之後，所推動的管路上氣動閥（pneumatic valve）的應用。
感測器（Sensor）
半導體業界使用了大量的感測器及光電開關作為設備機台動作或製程上的感測，其中又以近接開關及光電開關或光電感測器為大宗。如圖8.35感測器應用於化學品洩漏偵測與手臂位置偵測，用以判斷動作或結果與否並輸出至控制器或設備系統。以下就以這兩種感測器為大家介紹及說明。近接開關包括有電感式感測器和電容式感測器兩種，電感式近接開關在控制上通常被用來感測金屬或其他具有傳導性物質的物體。電容式近接開關則是能感測金屬的物體以及一般非金屬的物體，例如PVC、PFA、PTFE及PVDF等半導體設備製程用耐酸鹼腐蝕性的塑材。
電感式近接開關的組成包含線圈與電磁鐵，這兩個元件組合形成一個LC電感回路，利用LC電感回路來驅動振盪器，形成一個低能量的電磁場。如圖8.36電感式近接開關感測示意圖，當導電物體，例如金屬材質的待測目標物進入磁場感應範圍時，回旋電流開始傳導於導體內，此回旋電流由電磁場吸收能量，回旋電流大到放大器不能輸出足夠的能量時，振盪器會停止作動，電磁場也會消失。因此在開與關的動作之間會有所謂的滯後現象，此現象剛好提供了一個種定的操作，以避発開關在開與關狀沉之開的不得定跳動。磁場放射能量的大小是由開關内的線圈大小來決定，較大的開關，線圈也比較大，感應距離也比較遠，因此在設備維護與保養時必須注意到感應距離，必要時要給於調教至最佳的位置。
電容式近接開關的組成也包含了一個振盪器，如圖8.37電容式近接開關感測示意圖。開關的感應面則是一片電容器，另外一片則是地線，當一個待測目標物進入活感應範圍區時，電容値產生改變，當電容値足夠大時，回路開始振盪。以電容式開關而言，當待測目標物出現時開始產生振盪，這與電感式近接開關的原理正好相反。電容式近接開關相較於電感式的近接開關，亦比較容易受環境的因素影響，例如濕氣、灰塵就非常容易引起一個錯誤訊號的誤動作。
所謂的光電開關顧名思義就是利用光學原理及光的特性作為物體位置的檢測或顏色上的判別等檢測。光電開關通常會有一個訊號處理器或放大器、一個光源發送器、一個受光器及光纖等，光電開關可以依照實際設備的應用需求其光源發送器、受光器、光纖可以是一體式的或是個別獨立的方式。例如在位置感測應用方面，感測器光源由光源發送器端發射出去，由於光的特性關係，光的行徑路線若接觸到物體則會反射，另一受光器則因光的反射所接收到的光就有強弱甚至完全接收不到，進而檢出物體的位置所在，一般可以分成穿透型、鏡片反射型、擴散反射型、光纖型幾種形式。
同樣的在顏色感測應用方面亦是如此，光在接觸到物體的反射也會因物體所反射的光譜光波不同，而有顏色之分，因此也能夠檢出物體的顏色。如圖8.40所示為擴散反射型光電開關，可依所檢測的目標物感應範圍進行顏色判定輸出結果。
可程式邏輯控制器（PLC）
在衆多半導體設備的控制系統當中，大部分都是以可程式邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）或可程式自動控制器（ProgrammableAutomation Controller，PAC）及PC Base的控制方式為主，由其可程式邏輯控制器更是半導體設備控制系統不可或缺的最大功臣。可程式邏輯控制器（PLC）或可程式自動控制器顧名思義是一個具有可以做程序動作流程規劃，並將之程式化的控制器。可程式邏輯控制器（PLC）是一種可以執行演算及邏輯判斷的微處理器，現今的可程式邏輯控制器功能非常強大，如圖8.42設備機台上之PLC控制系統，其可控制外在環境的點數從數10控制點至整廠輸出的上萬控制點都有，亦可以處理數位訊號轉換成類比訊號（DAC）或是類比訊號轉成數位訊號（ADC）。而且PLC與PLC之間或PLC與PC的通訊方式亦非常完備，甚至將可程式邏輯控制器（PLC）稱作可程式自動化控制器（Programmable Automation Controller，PAC），因為現今的可程式邏輯控制器（PLC）已經具備有PC的運算能力，可以處理更複雜的邏輯程序及數值演算，因此設備維護與保養的觀點上有必要對其架構進行了解。
就好像人體的五官，負責感知及接收外在環境的訊息及訊號，線外邵輸入元件如感测器、開關及按鈕等與可程式邏輯控制器（PLC）或可程式自動控制器（PAC）之間的連接介面模組，喻入模組的接線方式如圖8.44輸入模組接線示意圖，內有輸入電路，可將輸入元件的訊號調整處理，在經由資料匯流（Data Bus）傳送至CPU，有固定的編號及位址，以方便程式呼叫取用，達到讀取的目的。
以維修檢測觀點來說，通常我們會使用三用電錶直接量測如圖8.44輸入模組接線示意圖的圖示，以了解輸入接點是否接觸作動不良，或是其他異常原因。這是檢測可程式邏輯控制器（PLC）輸入模組最快也最方便的作法。
可程式邏輯控制器（PLC）的記憶體可分成RAM（Random Access Memory）與ROM（Read Only Memory）兩種。可分成主系統程式區、資料暫存區及使用者程式區三個部分的記憶體，另可程式邏輯控制器（PLC）的有一些特殊的積體電路IC，我們不彷也把它歸類為記憶體的部分。主要功能是提供程式邏輯控制器（PLC）的內部電驛、計時器、計數器等，這些亦都有固定的編號及位址，以方便程式呼叫取用，達到讀取、寫入及操作的目的。
CPU是可程式邏輯控制器（PLC）或可程式自動控制器（PAC）核心的部分，它就像是人體腦的部位，會作思考與判斷，它有執行週期與掃描程式的時間，主要將儲存於記憶體中的程式依照程式的順序一一取出，再由外部輸入元件的訊號讀取至暫存記憶體區，經由CPU的程式演算，並將運算判斷的結果輸出至暫存區，再由暫存區輸出至輸出模組，以供給輸出模組執行結果的外部動作控制。一般可程式邏輯控制器（PLC）的廠商都是以CPU執行速度的快慢，也就是執行週期作為選用於設備機台控制能力的指標。
就好像人體的手與腳等，是連接輸出介面模組，負責將CPU的演算結果轉變成訊號，再經由資料匯流（Data Bus）傳送至輸出模組，在連接外部輸出元件如指示燈、馬達及電磁閥等，輸出模組的接線方式如圖8.45輸出模組接線示意圖，模組內有輸出電路，輸出模組有固定的編號及位址，以方便程式呼叫取用，達到寫入與讀取的目的。
以維修檢測觀點來說，通常我們會使用三用電錶直接量測，以了解輸出接點是否接觸作動不良，或是其他異常原因，這是檢測可程式邏輯控制器
（PLC）輸出模組最快也最方便的作法。
通訊是資料交換最為主要的方式，凡畢各種設備機台的各項製程需求的配方從上位電腦的下載、設備機台狀態的回報以及製造執行系統（Manufacture Execution System，MES）的連結等等，工廠自動化愈來愈高愈需要使用通訊的方式來完成，常見可程式邏輯控制器（PLC）的通訊介面非常多，各廠家亦有各自的通訊方式與協定，以可程式自動控制器（PAC）為例，如圖8.46通訊架構，有下列幾種通訊方式。
RS232在通訊上算是歷史比較悠久的，它的構造簡單價格也非常便宜，許多通訊設備的界面亦將其列為標準配備，適合於點對點的通訊，缺點就是傳送速度慢，傳送距離短約15M左右，耐雜訊的能力較差。相較於RS232的通訊，為了改善缺點，在工業標準的通訊上以RS422／RS485通訊介面最常被使用，它是以差動式數位電壓為介面，改善了點對點的通訊限制，可以多點節點的方式通訊，傳輸距離更遠達約1.2Km，且各串列通訊之間亦可以做訊號的轉換，工業應用上非常的常見。
拜PC時代與網際網路的風行，乙太網路（Ethernet）通訊介面，也常見於工業的通訊控制的場合上，也是可程式邏輯控制器（PLC）或可程式自動控制器（PAC）的標準通訊介面，其優點為傳輸距離遠，抗雜訊佳，訊號傳
3．其他通訊協定
除了上述的通訊介面之外，各廠家的所開發的各種通訊協定，在使用與應用上種類也很多，例如針對設備層級的通訊技術有Profibus、DeviceNet；針對上層控制端的有Ethernet、ProfiNet；針對感測器層級的有CANbus、FRnet等；針對近距離的控制網路有CC-link、Modbus、Profibus、SECS、CANbus、DeviceNet等。
以維修檢測觀點來說，通常可程式邏輯控制器（PLC）或可程式自動控制器（PAC）通訊模組不易損壞，若有損壞，設備機台的控制系統馬上就會出現問題。在問題的處理上，首先確認網路節點在哪一個環節出現異常，確認是否通訊纜線是否損壞或模組供電異常等等問題，找出問題之後更換通訊纜線或通訊模組，重新設定通訊模組參數，應可恢復正常。
