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技術專文

2. 文獻探討 除了B 2 H 6 本身的降解反應之外，B 2 H 6 與空氣中的微量水分
和氧氣接觸後，也會立即反應並生成粉末，化學反應式如下：
B 2 H 6 具有相當高的化學活性，使其即使貯存在鋼瓶中未
和任何外界的不純物質接觸，本身也會進行降解反應，生成
B 2 H 6 + 6H 2 O → 2H 3 BO 3 + 6H 2 (3)
B 4 H 10 、B 5 H 9 等副產物，其化學反應式如下：
B 2 H 6 + 3O 2 → B 2 O 3 + 3H 2 O (4)
2B 2 H 6 ↔ B 4 H 10 + H 2 (1)
有鑑於此，在氣體供應商的一份技術報告中，也提出在
B 2 H 6 + 2B 4 H 10 ↔ 2B 5 H 11 + 2H 2 (2)
B 2 H 6 的氣體供應系統中，需使用經過純化與乾燥，水氧不純
物極低的惰性氣體執行沖吹程序，以避免粉末產生而造成相
這些分子量較大的副產物，在常溫下可能會以揮發性液
關元件阻塞，甚至影響線上的產品 。
[02]
體、固態粉末或是昇華性固體等形式存在。B 2 H 6 的降解反應
由上述可知，造成廠務端B 2 H 6 供應氣櫃調壓閥阻塞粉末
速率會受到溫度、壓力及濃度等因子的影響，此三個因子均
的成因主要有二：第一為鋼瓶內的B 2 H 6 因溫壓變化，自我降
和B 2 H 6 降解反應速率呈反比關係。Flaherty et al.(1993)曾建立
解反應所產生。第二則是氣櫃內的沖吹管路或沖吹氣體殘留
[01]
了一套B 2 H 6 反應速率的計算模式 ，分析貯存溫度及濃度對
水分，和B 2 H 6 接觸並反應後所產生。本文後續將針對此兩項
於B 2 H 6 氣體貯存濃度穩定性的影響，結果如 圖2ⓐ及ⓑ所示。
因素，提出並評估各種可行的解決方法。
由此兩張圖可明顯看出B 2 H 6 的降解速率會隨著貯存溫度及濃
度的下降而降低。
3. 解決方案評估與討論
3.1 鋼瓶低溫管控

圖3為B 2 H 6 鋼瓶從氣體生產廠到廠務端供應的流程圖。
鋼瓶在氣體廠內生產後，會先在溫度-17℃低溫環境下保
存。出貨前再移出冷凍櫃，運送過程中並無進行溫控。當
鋼瓶送入廠內後，即存放於室溫環境下的鋼瓶儲存櫃內(Gas
Storage)，同時操作人員也會將原物料檢驗報告(Certification
of Analysis, COA)的B 2 H 6 濃度資訊，上傳至廠務危害性生
產原物料管理平台(Facility Hazardous Production Material
Management, FHM)進行彙整，讓系統根據濃度高低進行所
謂的微笑曲線排列(如 圖4)，作為鋼瓶上線排序之依據，確保
供應給機台端的濃度值維持穩定(5% B 2 H 6 /Ar容許濃度範圍 :
4.95至5.05%，且瓶與瓶濃度差距需 : <0.04%)。最後當鋼瓶
上線時，會再透過FHM系統，將該鋼瓶的COA連結線上生產
機台，讓機台根據COA上的濃度值自動進行生產參數(Recipe)
[03]
微調 。

圖2、ⓐ溫度及ⓑ濃度和B 2 H 6 氣體貯存濃度穩定性的關係圖
圖3、B 2 H 6 鋼瓶生產供應流程圖
(圖片來源 : Air Products)

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