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半導體廠務工作吳世全國家奈米元件實驗室一、前言近年來，半導體晶圓廠已進展到8"晶圓的量產規模，同時，也著手規劃12"晶圓的建廠與生產，準備迎接另一世代的產業規模。於是各廠不斷地擴增其產能與擴充其廠區規模，似乎稍一停頓即會從此競爭中敗下陣來。所以，推促著製程技術不斷地往前邁進，從0.25μm設計規格的64Mb（百萬位元）DRAM（動態隨機記憶元件）記憶體密度的此際技術起，又加速地往0.18μm規格的256M發展；甚至0.13μm的1Gb（十億位元）集積度的DRAM元件設計也屢見不鮮。亦即整個半導體產業正陷入尖端技術更迭的追逐戰，在競爭中，除了更新製程設備外，最重要的是維持廠區正常運作的廠務工作之配合，而這兩方面的支出乃佔資本財的最大宗。特別是多次的工安事故及環保意識抬頭之後，廠務工作更是倍顯其重要及殷切。事實上，半導體廠的廠務工作為多援屬性的任務，也是後勤配合與收攤（廢棄物）處理的工作；平時很難察覺其重要性，但狀況一出，即會令整廠雞飛狗跳，人仰馬翻，以致關廠停機的地步。所以，藉此針對廠務工作的內容做一概略性的描述，說明其重要性並供作參考與了解。文章分為三部份：首先為廠務工作的種類，其次是廠務工作的未來方向，最後是本文的結語。二、廠務工作的種類目前在本實驗室所代表的半導體製程的廠務工作，約可分為下列數項：1.一般氣體及特殊氣體的供應及監控。2.超純水之供應。3.中央化學品的供應。4.潔淨室之溫度，濕度的維持。5.廢水及廢氣的處理系統。6.電力，照明及冷卻水的配合。7.潔淨隔間，及相關系統的營繕支援工作。8.監控，輔佐事故應變的機動工作等數項。下述將就各項工作內容予以概略性說明：1.一般氣體及特殊氣體的供應及監控[1]一座半導體廠所可能使用的氣體約為30種上下，其氣體的規格會隨製程要求而有不同；但通常可分為用量較大的一般氣體(BulkGas)，及用量較小的特殊氣體(SpecialGsa)二大類。在一般氣體方面，包括有N2,O2,Ar,H2等。另在特殊氣體上，可略分為下述三大類：(1)惰性氣體(InertGas)的He,SF6,CO2,CF4,C2F6,C4H8及CH3F等。(2)燃燒性氣體(FlammableGas)的SiH4,Si2H6,B2H6,PH3,SiH2Cl2,CH3,C2H2及CO等。(3)腐蝕性氣體(CorrosiveGas)的Cl2,HCl,F2,HBr,WF6,NH3,BF2,BCl3,SiF4,AsH3,ClF3,N2O,SiCl4,AsCl3及SbCl5等。實際上，有些氣體是兼具燃燒及腐蝕性的。其中除惰性氣體外，剩下的均歸類為毒性氣體。SiH4,B2H6,PH3等均屬自燃性氣體(Pyrophoricity)，即在很低的濃度下，一接觸大氣後，立刻會產生燃燒的現象。而這些僅是一般晶圓廠的氣源而已，若是實驗型的氣源種類，則將更為多樣性。其在供氣的流程上，N2可採行的方式，有1.由遠方的N2產生器配管輸送，2使用液氣槽填充供應，3利用N2的近廠產生器等三種。目前園區都採1式為主，但新建廠房的N2用量增鉅，有傾向以近廠N2產生器來更替；而本實驗室則以液槽供應。O2氣體亦多採用液槽方式，不過H2氣體在國內則以氣態高壓鋼瓶為主。圖一乃氣體供應之圖示。純化器方面，N2及O2一般均採用觸煤吸附雙塔式，Ar則以Getter（吸附抓取）式為主，H2則可有Getter，Pd薄膜擴散式和觸媒加超低溫吸附式等三項選擇。至於危險特殊氣體的供應氣源，大都置於具抽風裝置的氣瓶櫃內，且用2瓶或3瓶裝方式以利用罄時切換；切換時，須以N2氣體來沖淨數十次以確定安全，櫃上亦有ESO(EmergenceShutOffValve)閥，即緊急遮斷閥，做為洩漏時的遮斷之用。目前對氣體的不純物要求已達1ppb（即109分之1）的程度，如表一所示。為達此潔淨度，除要求氣源的純度外，尚需考量配管的設計和施工。而施工的原則有下述八點：1.ParticleFree（無塵粒）2.ExternalLeakFree（無外漏）3.DeadSpaceFree（無死角）4.OutGasFree（無逸氣）5.EffectiveAreaMinimum（最小有效面積）6.ErrorOperationFree（無操作誤失）7.CorrosionFree（無腐蝕）8.CatalyticBehaviorFree（無觸化現象）因此，管件的規格就必須愈來愈嚴謹，如表二所列。其BA為BrightAnnealTreatment，即輝光燒鈍退火處理，EP則為Electro-Polish，屬電極拋光之等級。另項的重要工作是在氣體監控系統，主要的目的是做為操作時的管理，及安全上的管理。可由表三說...