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圖一、氦氣於半導體製程Back-side Cooling之應用 (1)

Inductive coils Ceramic cover
Source RF

Wafer
Plasma

Chamber body

E-chuck Bias RF
Helium

圖二、氦氣之取得與運送方式 (4)

Natural Gas Processing Helium Processing Helium Transport

Natural Gas Plant

Crude High Purity Helium (Gas)
Fuel Gas Helium
Gas Tube Trailer
50-70 He %
Liquid
Upgrader PSA Storage

Bulk Liquid
Helium Transport

Liquefier
Natural Gas Reservoir

ABSTRACT ABOUT HELIUM
文│洪舜立│十二廠六期專案│ 前言 氦氣特性、運用及取得方式

Liquid Helium Supply System 在 半導體業界大量使用的氮(Nitrogen)、氧 氦 是一種惰性氣體，在 常溫下是一種無色、

無臭、無味的單原子氣體。液化溫度
(Oxygen)、氬(Argon)、氫(Hydrogen)、氦
Implement Evaluation (Helium)五種大宗氣體(Bulk Gas)中，唯一無法在台灣 為-268.9℃，非常接近絕對零度-273.15℃，是所有
生產的就是氦氣(Helium)，這種在晶圓(Wafer)生產過
氣體中最難液化的，同時也是唯一不能在標準大氣壓
程中不可或缺的氣體主要是由天然氣礦源中提煉而得 下固化的氣體。
液態氦氣供應系統導入TSMC評估 且全球80%的氦氣來自美國，正因這種惰性氣體產量 氦氣的化學性質非常不活潑，在一般狀態下很難
有限，因此長期且穩定的供應來源更顯得重要。除此
與其它物質發生反應。
之外，目前tsmc各廠均使用氦氣槽車(Tube Trailer)供
應，在用量大的廠區頻繁的更換，除了是一項工作負 氦氣分子量小且導熱係數佳，在半導體產業主要
液態氦氣供應系統能兼顧品質、供應來源充足、節能省碳及降低工作 Loading 等多重功 擔外(F12P4/5滿載產能幾乎要每天更換一次槽車)， 用做Back-side Cooling Gas、Carrier Gas及真空設備
效，本文說明液態氦氣供應系統與氣態氦氣供應系統之差異並對建立長期穩定的氦氣供 槽車調度及是否有足夠的應變能力來處理突發的異常 的測漏氣體。(圖一)
緊急狀況均是廠務同仁及供應商的一大挑戰。隨著氦
應系統提出分析，藉此整合採購、廠務風險管理及製程同仁們的意見，透過集思廣益以 氦氣在空氣中的含量僅為0.0005%，主要是由天
氣用量提升，導入液態氦氣供應系統便是現階段最佳 然氣分離而得。氦氣之取得與運送方式如圖二所示。
達成上述多重目標。
解決方案。

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