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Tech
由IRDS的環境污染控制資料顯示(如 表2)，目前在表面
及環境污染物控制(Surface Environmental Contamination
Control, SECC)的13項挑戰中，微粒子(particle)9項、金屬不
純物(metal)2項、有機污染物(organic)1項、氣動分子污染物
(AMC)量測1項，這些挑戰幾乎都是受限於現今儀器的偵測極
限(detection limit)及可靠度(reliability)問題。
再由IRDS對微粒子、金屬不純物、有機污染物、氣動分
子污染物品質的要求，將隨製程演進逐年縮緊，然而，這些污
染物的來源可能來自原物料本身、也可能是系統組件的溶出或
裂解(例如 : 化學濾網chemical filter)，因此在面臨系統維護及
異常問題解決時，必須有高靈敏度的分析技術，才能提供有效
的數據作判斷，在最短的時間內澄清問題，解決問題。
2.2 廠務材料測試
先進製程異丙醇、顯影液、硫酸的particle問題一再上
演，過濾器的規格也緊縮至1~2奈米(廠商聲稱)，在DAIKIN一
份「關於聚四氟乙烯(Polytetrafluoro ethylene, PFA)管材表面
粗糙度之新提案」的技術報告 [02] 中提到，半導體工廠中，藥
劑用PFA管材、配件、閥門，水泵，過濾器、晶圓載具(wafer
carrier)等各種組件的需求不斷增加，由於高純度化學品與
PFA管材的直接接觸，PFA表面的粗糙度(如 圖2)可能造成洗
淨不易，及particle沉積的問題、在先進奈米製程對於微粒子
的嚴格要求下，PFA管材表面粗糙度，管材與物料間的交互
作用力(如 : 表面電位或表面張力)也應該被關注，許多材料表
面的細微變化可能造成製程的影響。
材料失效測試 : 「失效」一詞主要是指材料受到物理或
化學反應後(如化學品、溫度、濕度或壓力的變化)，令其喪
失其初始功能特性 [03] 。在廠務的供應系統中，一旦管線組件
發生老化或失效，可能造成設備損傷、產品缺陷、良率下
降、工廠停線。對於系統材料配件依使用年限更換，絕對是
一個保守的對策，但遇問題提早被更換案例也經常發生，目
圖2、不同等級PFA球晶尺寸大小及表面粗糙度
(摘自今村均, DAIKIN[技術報告]關於PFA管材表面粗糙度之新提案, 2020.08.25)
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Notes
技術專文
前，對於這些不正常更換的料件少有進一步深入探究—故障
失效分析。若能藉由化學、材料、微物、熱機械的分析，從
材質的改變、表面的裂解、機械力的衰減等，深入了解問題
根本，並針對這些潛在失效的原因，擬定具體且適當的預防
改善措施或制定標準，應可減少不預期失效的機會。公司內
如此多的系統不乏各種使用年限的零配件，若能有效的分析
累積數據，將有助於系統運轉的優化。
以過濾器濾膜分析為例，常見濾膜堵塞型態可歸納為
以下四種 : ⓐ完全堵塞(Complete blockage)；ⓑ中度堵塞
(Intermediate blockage)；ⓒ標準堵塞(Standard blockage)；
[04]
ⓓ膜餅阻塞(Cake blockage)等，如 圖3所示。
圖3、四種常見薄膜堵塞結構
(摘自Kasper L. Jepsen et al./Water 2018, 10, 847; doi : 10.3390/w10070847)
目前針對薄膜堵塞分析可初步彙整為以下項目 : ①結構完
整性測試；②薄膜通透性測試；③不純物顆粒分析；④薄膜機
械強度分析等，來找出失效發生的原因。針對薄膜結構完整性
測試，2017年Shanxue Jiang等研究學者藉由掃描式電子顯微
鏡-能量色散X射線譜(Scanning Electron Microscope-Energy-
Dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDX)的技術，彙整不同薄
膜污堵類型，進一步找出薄膜堵塞的原因，並提供表面污染物
的成分資訊。 [05]
另外，針對薄膜的完整性評估，通透性測試(Permeability
Testing)也是常用來的評估薄膜失效的方式，如發泡點測試
[06]
(bubble point) 。其原理是針對潤濕濾膜藉由調控壓力和氣
體流量所導致的壓差進行連續測量，其泡點值與濾膜孔徑有