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技術專文

導致人員暴露濃度均遠低於容許濃
表 1、文獻：半導體廠維修保養逸散監測結果 表 3、電漿反應製程可能產生之毒性副產物 表 4、FTIR 實際監測危害性氣體之偵測下限
度標準或未檢出外，亦無法得知維
修保養作業過程環境暴露實態及瞬
廠別 原料氣體 擦拭溶劑 測出物質 Cmax (ppm) Feedstock Chemicals Contaminants Location ppm CF 4 AsH 3 BF 3 PH 3
間逸散副產物為何，故應對不同類
型維修保養作業進行現場觀察，並
A4 Cl 2 、BCl 3 、SF 6 、Ar IPA HCl 14.88 NF 3 /CF 4 free fluorides before vacuum pump L.D.L 0.4 1.74 2.85 0.94
選用可即時監測之直讀式儀器，找 HCOOH 0.60 after vacuum pump
出員工維修保養過程高逸散風險步 IPA 66.90
BCl 3 /Cl 2 free chlorides before vacuum pump
驟，並進一步了解過程中逸散之殘 B1 Cl 2 、BCl 3 、NH 3 、CF 4 DI Water HCN 3.50 after vacuum pump
存製程氣體或副產物接觸空氣中水 IPA IPA 170.00
O 2 /CF 4 HF debirs from vacuum pump extract port
氣所產生之毒性氣體為何，因此找 B2 Cl 2 、BCl 3 、CHF 3 、CF 4 DI Water HCN 2.34 限制，在部分無機類危害性氣體之
到適合半導體廠區監測方式及暴露 IPA IPA 228.70 CHCl 3 /BCl 3 /Cl 2 /O 2 CNCl, HCl, HCN, Yellow polymer in reaction chamber of 儀器偵測下限較高，可能無法鑑別
pentachlorobenzonitrile aluminum etcher
評估策略，是最重要的課題。 C1 Cl 2 、BCl 3 、N 2 、CF 4 DI Water CCl 4 2.57 and other compounds 出所有副產物，如 表4為半導體廠
HCl 28.00
HCN 63.00 BCl 3 /Cl 2 /HCl/Ar/O 2 boric acid, silica white/yellow debris in reactor 區實際操作CC-FTIR以10m光徑進
HCOOH 2.78 chamber of poly silicon etcher 行量測，以當時儀器操作狀況AsH 3
C2 Cl 2 、BCl 3 、NH 3 、CF 4 DI Water CCl 4 5.40 偵測下限為1.74ppm，但Arsine
文獻探討 IPA HCl 91.00 TLV值(Threshold Limit Values)為
HCN 7.20
HCOOH 5.18 表 5、半導體廠維修保養作業監測方法問題討論 0.05ppm比儀器偵測下限還低，且
利用FTIR監測費用較昂貴，無法
半導體廠區暴露危害探討 D2 Cl 2 、BCl 3 、N 2 DI Water CCl 4 1.23 面臨問題 現行方法 本研究
IPA HCl 7.20 進行多次複製實驗或確認工程控制
依據半導體廠區作業特性及暴露型 HCN 22.00 之有效性，因此本研究依可能面臨
IPA 464.00
態，為達到可即時連續監測化學物 傳統採樣 作業環境監測方:因採樣時間為勞工 依半導體廠暴露危害特性，選擇合適 不同種類之危害性氣體，以廠內
質之目的，過去文獻中工研院有許 F1 Cl 2 、BCl 3 、CHF 3 、CF 4 、 DI Water HCl 195.00 分析方法 每天八小時的平均暴露濃度有稀釋作 偵測器，並以低偵測下限與即時監控
用，或者短時間STEL15mins採樣，有採
特點，進行高暴露風險製程之維修保
N 2 、O 2 、SF 6 HCN 9.30 監測技術GMS系統及Honeywell新
多與半導體廠區合作量測案例，多 HCOOH 1.06 樣體積不足或同樣檢測結果多為Non- 養作業監測，可調整監測方法及時間 型手持式儀器進行PM過程即時監
detected，無法反應實態 並全程即時監控
利用霍氏轉換紅外光譜儀(Fourier 控，並借重其低偵測下限特點(ppb
Transform Infrared Spectrometer, FTIR針對 文獻半導體廠維修保養作業監測多以 依可能面臨不同種類之危害性污染
特定物種 FTIR進行，因儀器特性部分無機汙染物 物，進行初篩，可評估挑選MDL較低 level)，針對不同機台可能逸散之無
FTIR)量測，因其具備量測迅速、 表 2、可能產生氰化氫 HCN 副產物之蝕刻製程 使用限制 之偵測下限較高，可能無法完整鑑別 之監測儀器，必要時才輔以FTIR進行 機及有機污染物進行初篩，找出風
可同時測得多種氣體、及化合物辨 確認
險較高之製程，以評估並建立完整
識能力等特性，利於進行現場維修 Plasma source gases included O 2 , Ar, He, SF 4 Wafers Coated With Si 3 N 4 Bare Silicon (Si) 委外檢測 若委託工研院進行檢測，除了費用較昂 以廠內既有監測技術，除大幅降低量
費用昂貴 貴(每次十萬元) 測費用(如紙帶式偵測器增設點位花費 採樣分析策略，期準確、快速鑑定
保養作業之連續監測，例如：民國
約3萬)，並可依作業內容調整即時監 人員於PM過程之暴露實態，並找
89年文獻以Close-cell FTIR量測不 number of measurements 22 21 控
到適用於半導體廠區機台及化學品
同半導體晶圓製造廠(A~F)電漿金 concentration range (ppm) 0.5-1.5 0-0.5 持續改善 過去機台PM逸散量測多為一次性，僅 可進行多次汙染物逸散去除實驗監 種類較多之工程控制方法。請參考
屬蝕刻機台以去離子水或IPA進行 實驗困難 鑑定是否有汙染物逸散，未進行持續改 測，利於評估工程控制方法之有效性
maximum concentration (ppm) 4 seconds 10.7 3.1 善監測，以確定副產物減量之有效性 表5為彙整現行監測方法所面臨問
維修保養作業之暴露情況，發現
題及本研究使用方法之評估表。
逸散污染物除IPA為擦拭用溶劑其 average concentration for 1 minute 0.905 0.143
他皆非製程原料氣體殘留，而是 time for HCN to disappear maximum 2 min. 1 min.
HCl、CCl 4 、CNCl、HCOOH 表1等
副產物生成逸散(張振平，2000)， 蝕刻製程機台危害特性不同於其他 導體廠清淨室之量測時，常遇到下 研究方法
另外，文獻(葉銘鵬、吳榮泰、余 機台，其他製程所產生污染物多為 列之缺點：偵測極限較高，一般而
榮彬，1999)中有以開放式FTIR直 反應有關。(First，1996)曾於文 2014)，其中HCN健康危害特性 製程使用之原物料未pump purge 言勞委會公告分析參考方法之偵測
接對半導體廠區各區域進行監測， 獻中提及，半導體廠進行蝕刻之機 為急毒性吸入/急毒性皮膚接觸第 清除完整逸散而導致，而蝕刻為以 極限約在sub-ppm範圍，較無法滿 本研究利用廠內紙帶式氣體偵測器
量測各物種平均濃度、最高濃度， 台，會產生碳氫聚合物附著於反應 一級，最高暴露容許濃度Ceiling值 電漿反應將碳氫聚合物沉積在反應 足半導體工廠氣體污染物濃度低之 以更快速、更即時、費用低且準
發現廠區內經常逸散之化合物為 腔內，可能會與水氣反應產生有毒 為10ppm及急性吸入暴露標準值 腔及內部構件表面上，此聚合物懷 特性；無法提供即時濃度狀況，整 確度高之採樣策略初篩300mm先
用以機台擦拭及維修保養用IPA及 或腐蝕性氣體，與前篇文獻中量測 為0.34mg/m 是高毒性氣體。 表 疑會暴露於空氣或水氣反應後，結 體而言，半導體製程在正常作業 進製程蝕刻機台維修保養作業逸散
3
Acetone或各製程區有原料(光阻、 結果一致。此外，同樣有多篇論文 2文獻(David、Lisa, 1998)說明在 合成未知的化合物，並產生異味 時勞工暴露濃度絕大多數低於容許 污染物，必要時再輔以定性分析
顯影劑等)逸散之現象，此文獻同 說明蝕刻製程機台危害性較高(張 蝕刻製程Si 3 N 4 nitride film且Plasma (Bladwin、Stewart，1989)。 濃度標準，只有在異常狀況或維修 手法，可改善以往傳統環境監測手
時利用Close-cell FTIR進行金屬蝕 振平，1997；古坤文，2004)， source gases包含O 2 , Ar, He, SF 4 時 法；導入美國EPA之健康風險量化
保養時才可能發生暴露濃度超過容
刻機台維修保養過程連續監測，並 原因為其以高能氣體電漿plasma 會有副產物HCN產生，且逸散濃度 模式，以掌握副產物暴露風險值；
半導體廠區監測問題探討 許濃度標準之情況，若以傳統採樣
發現以去離子水擦拭及刮除反應腔 離子化產生自由基進行乾式蝕刻， 區間為0.5-1.5 ppm， 表3則說明在 依量化風險高低判定是否須進行汙
分析方法來評估暴露危害的程度，
上深褐色薄膜時，有副產物HCN 較易產生與原物料危害特性不同之 不同蝕刻製程原物料使用所會產生 傳統作業環境監測方法主要依勞委 染物逸散工程控制改善，同時修改
對於瞬間高濃度暴露無法確切掌握
逸散持續9分鐘，且濃度最高可達 製程副產物並附著在反應腔壁，如 之副產物(如：原物料使用O 2 /CF 4 員會公告之「作業環境空氣中有害 作業程序與人員防護具等級，以期
(Yeh、Wu、Yul，2000)。
7ppm推測HCN產生與附著在反應 HCN、ClCN、HCl等副產物於文獻 產生副產物HF)及其產生附著位置 物標準分析參考方法」進行氣體污 達到作業過程「零」暴露之目標。
腔上薄膜與空氣中水氣或去離子水 提及(Pais，1998；SEMATECH， 為反應腔或vacuum pump前後。 染物之量測，然而此方法運用於半 然而運用FTIR監測亦有其儀器使用 詳細流程如下述。

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