機電壓力開關相比電子壓力開關具有諸多優勢。它們憑借堅固的機械結構，本質上具備故障安全功能，并且無需任何有源電子電路即可免受電磁干擾 (EMI) 的影響。機電壓力開關通常用于關鍵的安全聯鎖裝置，例如半導體制造設備的大氣壓力開關（即 ATM 開關）。

ATM 開關是半導體制造設備工藝室的安全聯鎖裝置，用于確保工藝室處于安全壓力下，以便向環境開放。SEMI S2 半導體制造設備環境、健康和安全指南建議使用機電設備作為安全聯鎖裝置，例如 ATM 開關，因為它們具有故障安全功能。

圖 1 是半導體制造設備示意圖，其中顯示了各種真空傳感和控制元件。ATM 開關安裝在負載鎖裝置上，因為它向環境開放，以便晶圓往返于設備之間進行輸送。符合 SEMI 規范 F19 和 F20 的 UHP 級 316L 不銹鋼通常用于 ATM 交換機的濕潤表面，以盡可能保持工藝清潔而不受污染。

圖1. 假設的沉積或蝕刻工具，顯示真空傳感和控制元件。資料來源：MKS儀器手冊，《半導體器件和工藝技術》，第99卷，2017年12月

   ATM 開關是一種安全聯鎖裝置，通過將工藝腔內的壓力保持在低于大氣壓的水平，防止潛在的有害殘留氣體從工藝腔體逸出到環境中。ATM 開關的激活點設置在略低于大氣壓的水平，這樣如果 ATM 開關被激活，工藝腔體將無法打開。

根據測量基準，壓力有兩種不同的表示方式：絕對壓力和表壓。絕對壓力是以零壓力（即絕對真空）為基準測量的壓力，因此無論環境如何變化，其值都保持不變。表壓是以測量地點的大氣壓為基準測量的壓力。大氣壓會隨著天氣狀況和測量地點的海拔高度而變化，因此表壓值也會相應變化。

常用的壓力測量單位是 psi（磅/平方英寸）、inHg（英寸汞柱）和 bar。國際單位制 (SI) 單位是 Pa（帕斯卡），相當于 N/m2（牛頓/平方米）。還有其他單位，例如 atm（大氣壓）、mmHg（毫米汞柱）和 torr（托）。為了區分絕對壓力和表壓，會在單位末尾添加 a 或 g，例如 psia 或 psig。Torr 表示絕對壓力，常用于真空測量。

以下是假設溫度保持不變的情況下，大氣壓與海拔高度的關系方程。

等式 1 大氣壓力與高度的關系。來源：氣壓公式

這表明，隨著海拔高度的升高，大氣壓力呈對數下降。

下圖顯示了大氣壓力隨海拔高度的變化。

圖2. 大氣壓力與海拔高度的關系。來源：工程工具箱

由于大氣壓會隨海拔和天氣條件的變化而變化，ATM 開關的壓力參考點須為表壓。我們以英特爾的兩家晶圓廠 Fab D1X 和 Fab 11X 為例，說明為什么須以表壓為參考點。

Fab D1X 位于俄勒岡州希爾斯伯勒，Fab 11X 位于新墨西哥州里奧蘭喬。希爾斯伯勒的海拔高度約為 150 英尺（約 45 米），里奧蘭喬的海拔高度約為 5,500 英尺（約 1500 米）。希爾斯伯勒的平均日大氣壓約為 29.8 英寸汞柱（757 托），而里奧蘭喬的平均日大氣壓約為 24.5 英寸汞柱（622 托）。

假設兩家晶圓廠使用的負載鎖 ATM 開關的啟動點均設置為低于大氣壓 30 托，且壓力會逐漸升高。這將確保負載鎖內部的壓力始終低于大氣壓力，以便負載鎖打開時，其中殘留的氣體不會排放到大氣中。

如果 ATM 開關的壓力參考值為絕對壓力，則無論晶圓廠位于何處，其激活點均為 730 Torr（以 760 Torr 為大氣壓）。如果將此 ATM 開關用于 Fab D1X，其大氣壓為 756 Torr，則激活點比大氣壓低 26 Torr。即使壓力差比預期低 4 Torr，ATM 開關仍可作為安全聯鎖裝置，使負載鎖內的壓力低于大氣壓。

但如果將此 ATM 開關用于 Fab 11X，其大氣壓為 622 Torr，則激活點實際上比大氣壓高 108 Torr。此 ATM 開關無法達到激活點，因此無法發揮安全聯鎖裝置的作用。

如果 ATM 開關的壓力參考值為表壓，則無論晶圓廠位于何處/海拔高度，其激活點都比大氣壓低 30 Torr。激活點分別為 Fab D1X 的 727 托和 Fab 11X 的 592 托，即使氣壓發生變化，ATM 開關也將始終發揮安全聯鎖的作用。

了解絕對壓力和表壓之間的區別，以便根據您的需求選擇合適的壓力開關類型至關重要。如上例所示，這兩個測量值之間的差異非常顯著。

30 多年來，Wasco 一直為半導體設備制造商提供多種型號的超高純 (UHP) 壓力開關，這些開關同時提供表壓和絕對壓力參考。選擇壓力開關時，還需要考慮其他因素，例如結構材料、尺寸、工藝溫度、連接器類型等。