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Production Material COA IQC CQC 基本架構，一個氣櫃對一個分析儀 多對一，多個異種氣櫃對一個分析儀

English 中文 Select Analyzer Scrubber
GC-A
Box A A
Bulk Gas 大宗氣體 V V (水氧分析儀) V (水氧分析儀, 微粒計數器等) GC-A Select Analyzer
Box A
Specialty Gas 特殊氣體 V NA NA (僅少數混氣系統有即時濃度監測)
Scrubber
Bulk Chemical 大宗化學品 V V (ICP-MS) V (定期手動取樣送樣分析) 一對多，一個氣櫃對應多個分析儀 GC-B
A
Drum Chemical 桶裝化學品 V NA V (定期手動取樣送樣分析) GC-A Select Analyzer Scrubber
Box A A
Scrubber
Mixing Chemical 混酸類化學品 V NA V (濃度、導電度分析儀) B
Analyzer
Slurry 化學研磨液 V NA V (pH 、比重分析儀)
B
多對多，多個異種氣櫃對多個分析儀
表1、半導體常見生產原物料之品質控管彙整
多對一，多個同種氣櫃對一個分析儀 Select Analyzer
GC-A Box A
造成工安危害也時有所聞。除 Select Analyzer Scrubber
(Funke et al. 2003)。目前廠務端用來監測大宗氣體的水分分析儀即 GC-A
此之外，腐蝕性氣體碰到水分 為電解水分的原理。上述這些技術均已發展的相當成熟，然而若需將 Box A A Analyzer
-
+
後，會被解離為 H 及 OH 子， GC-B B
這些技術應用於具有各種特性的特殊氣體分析上，則需將發展重心放
而這些離子也易於和接觸到的 GC-A
在內部零件材質的選用或是表面塗布(Coating)技術上，來避免零件或
化學材料產生氧化還原反應， Scrubber
是感測元件和特殊氣體產生反應進而損耗(Handley, 2001)。 A
進而影響製程良率。除了氣體
中的不純物之外，以混合氣體 Analysis Line Scrubber
形式供應的氣體，其氣體濃度 氣體濃度分析儀 Purge or Vent Line B
也對製程良率有相當程度的影 傳統的即時氣體濃度感測器主要是利用近紅外光(Near-infrared, NIR)
響，而且通常這些由濃度異常
分光光度法(Spectrophotometry)進行量測(Minami, 2013; James, 圖1、各類型之SGQCS系統架構圖
所造成的製程缺陷都是不可逆
1994)，然而此方法的量測解析度已無法滿足線寬日漸微縮的先進製
的，影響更甚於氣體中的不純 程。後續業界則開發出了另一種藉由量測超音波反射衰減強度，來推
物。 算氣體濃度值的聲波控制系統(Acoustic Control System, ACS)。過去 針對SGQCS的運作流程進行說明，同時也會針對第一階段將選用的 氣體選擇器第二個主要的功能
水分分析儀以及混合氣體濃度分析儀，兩種儀器的特性及量測原理進 就是讓多種特殊氣體共用一套
綜觀上述可知，在迎接未來半 英特爾公司內即有工程師利用此套技術，穩定地量測並控制了B 2 H 6 /
行簡介。 分析儀，或是一種特殊氣體共
導體先進製程的眾多挑戰之 H 2 與GeH 4 /H 2 的混氣濃度，進而於製程上獲得良率的改善(Woods
用多套分析儀。如此除了可以
中，補足特殊氣體的品質監控 et al. 2006)。目前公司內的1% GeH 4 /H 2 混氣系統也使用了相同
大大地降低初期的建置成本之
將會是相當重要的一環，其中 的技術，使濃度可穩定地控制在±15ppm範圍內的水準(劉與黃，
外，也可降低後續運轉單位對
又以水份不純物以及混合氣體 2015)。然而此技術的量測精確度會受制於混合氣體兩者之間的分子 系統簡介 機台保養的工作負擔。如 圖
濃度為首要的監測標的。 量差異，分子量差異越大量測精準度越高，反之精準度會下降(Logue
1(B)-(E)所示，藉由氣體選擇器
et al. 2004)。近期則有日本科學家開發出了另一種量測精確度可達 SGQCS 的切換，SGQCS尚有其他四種
±10ppm的量測技術，其主要係利用UV光分光光度法搭配電流放大 不同的分析組合，分別為一對
為SGQCS的基本架構。該系統由既有的氣瓶櫃銜接至一個選擇箱
器迴路的相關原理(Ishii et al. 2016)，然此技術尚未商用化。
文獻回顧 體(Select Box)，再結合一套分析儀器主體與一個氣體除害設備 多(一種GC對應多個分析儀)、
多對一(多個同種類GC對應一
（Scrubber）所組成。
個分析儀，或是多個不同種類
水分分析儀
計畫方法 GC對應一個分析儀)以及多對
常見的水分分析技術主要 氣體選擇器 (Select Box) 多(多個不同種類GC對應多個
有分光光譜分析法(Spectro- 分析儀)。
氣體選擇器第一個主要功能為用來將待測氣體切換至分析路徑
scopic)、質譜分析法(Mass 本 計畫將規劃兩階段的SGQCS設置計畫。第一階段的偵測重點將
Spectrometry)、震盪式石英晶 放在最常影響供應系統的水分不純物，以及若濃度異常會造成 (Analysis Line, AL)，或是管路淨吹路徑(Piping Purge Line, PPL)，以
體微量天秤(Oscillating Quartz 製程不可逆缺陷的混合氣體濃度。微量濃度分析儀器造價高昂，一套 確保分析結果不受管路內殘留的不純物質影響。在開始分析之前，氣 水分分析儀
Crystal Microbalance)、冷鏡 動輒百萬甚至千萬，因此在成本考量下，本計畫將先針對此兩項監測 體選擇器會先讓氣體經由PPL將管內可能殘留的雜質或是上一次分析 本計畫選用的水分分析儀為德
面式水分分析儀(Chilled Mirror 標的進行設置。待整套系統運作成熟後，第二階段的量測目標將放在 完後殘餘的氣體淨吹乾淨。這些淨吹後的特殊氣體會直接排入氣體除 國CMC公司所生產的TMA系
Hydrometer)、電容式感測 易與可燃性氣體產生燃燒反應，對廠內工安存有潛在風險氧氣，以及 害設備（Local Scrubber）以去除其毒性，之後再統一排放至廠內的 列機型。相較於一般僅用於惰
器偵測技術(Capacitor-based 分析儀成本相對較低的碳氫化合物不純物。另外常見的微粒技術器以 中央廢氣處理系統(Central Scrubber)。淨吹完畢後，氣體選擇器會將 性氣體的水分分析儀，該套
Sensors)及電解式水分分析 及量測金屬不純物的ICP-MS，則分別因為量測時耗氣量過大以及造 待測氣體切回AL，讓氣體送入分析儀器內進行量測，分析過後的氣 儀器因使用特殊的五氧化二
儀(Electrolytic Hygrometers) 價成本過於高昂之因素，暫時未列於目前的分析計畫內。本文接著將 體一樣會經由氣體除害設備後，再排入中央廢氣處理系統。 磷(P 2 O 5 )感應器，搭配特殊材

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