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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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