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表一、含氟之清潔氣體的鍵能（資料來源： Solar International Magazine）

F 2 NF 3 SF 6
Total Activation Energy 1 mol F from F 2 80 kJ 1 mol F from NF 3 281 kJ 1 mol F from SF 6 323 kJ
Bond Strength F-F 159 kJ / mol F 2 N-F 248 kJ / mol SF 5 -F 326 kJ / mol

FN-F 278 kJ / mol SF 4 -F 222 kJ / mol
N-F 316 kJ / mol SF 3 -F 351 kJ / mol
SF 2 -F 264 kJ / mol
SF-F 385 kJ / mol
S-F 339 kJ / mol

從整體角度來看，要維持穩定供 體，潛在的好處是以此技術也可
應生產之需求，最有效的方法莫 為地球之環保盡一份力量。
前言
過於現場製造，提供高純度 F 2 供
給到設備端。但由於氟分子具有
2002 年 東 京 威 力 科 創 (Tokyo 高活性和毒性，相關的安全規定
Electron Limited, TEL) 和 日 立 國 對於高壓 F 2 的運輸與儲存做了很
際 電 氣 (Hitachi Kokusai Electric, 多限制，在晶圓生產過程中必須 計畫方法
HiKE) 開始評估以 F 2 取代 NF 3 和 使用大量的 F 2 ，也因為這些的限
三氟化氯 (ClF 3 )，以作為低壓化學 制導致生產工廠無法使用高壓 F 2
F 2 是自由基中最簡單的來源，其
氣相沉積 (LPCVD) 清潔爐管之清 鋼瓶來替代 NF 3 或 ClF 3 。所以在
潔氣體。最初主要的興趣是為了 一大氣壓力下生產的現場製氟是 比 NF 3 或 SF 6 有更低的鍵能 ( 通
要降低成本和提高清潔效能，使 一個安全的解決方案，因為現場 常指在標準狀態下氣態分子拆開
用氟分子 (F 2 ) 可在較低的溫度中 無需儲存大量的 F 2 ，不需要頻繁 成氣態原子時，每種化學鍵所需
的運送和更換鋼瓶，且和傳統鋼 能量的平均值 )，如 表一所示，從
進行反應腔室的清潔，延長反應
瓶比較，現場製氟具有較低的供 分子氟 (F 2 ) 中離解出 1 莫耳原子
腔室石英元件的壽命，這是一個
應壓力之優點存在。 氟 (F) 只 需 80 kJ， 而 從 NF 3 和
熱的 (Thermal) 清潔製程，從化學
SF 6 中離解出 1 莫耳原子氟分別需
的角度來看，特別是 NF 3 若溫度
考量半導體產品對永續環境的影
下降時會導致較低的清潔效率。 響，綠色產品需要考慮到產品的 要 281 kJ 和 323 kJ。因此採用
氟自由基（無論其來源是 NF 3 、 整體生命週期，包括從原材料開 分子氟清洗能夠節省大量的能源
ClF 3 或是 F 2 ），在清洗中蝕刻的 採、運輸、產品製造與使用，到 消 耗。NF 3 或 SF 6 所需的高離解
能，也解釋了為什麼從這些分子
效率都是相同的，但在較低溫度 廢棄物之處理等，都須徹底評估
中離解出的氟在清洗過程中經常
情況下，NF 3 解離效率較低，這也 其對環境的影響。產品的碳足跡、
僅能部分的被利用。
導致了較低的蝕刻速率。TEL 和 水足跡或其它可能對環境造成的
HiKE 已將 F 2 應用在十二吋晶圓廠 影響，這都是在使用該產品時所 F 2 是在低壓下所製造生產，F 2 製
的氮化矽的蝕刻製程，並建立了 需要考量的重要指標。如果 F 2 是 造技術整合了電解、純化、壓縮
標準製程參數，但目前 F 2 仍以儲 適合的替代產品，且它對整體的 和儲存功能，可依照需求調整生
存在高壓鋼瓶內作為主要之供應 效益也有顯著地幫助，不僅是成 產量。這種的電解方法是業界標
方式。 本考量上可用來替代其它含氟氣 準 的 生 產 方 式， 與 Moissan 于

黃介然 Andy Huang
零四年進 TSMC 即加入新廠工程處至今
愛山、也愛宅在家裏、愛玩 3C，被歸類為「果粉」一族
座右銘為「行於所當行，止於不可不止」
最大心願是到台灣百岳留下腳印 ( 爬到爬不動為止 )

NEW FAB TECHNOLOGY JOURNAL JUNE 2013 37