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TSMC/ Facility Published
前言 文獻探討
特殊氣體，簡稱特氣 (Specialty Gas, SPG)，為半導體 2.1 SiCl 鋼瓶品質異常案例分享
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製程中相當重要的生產原物料，它們被廣泛地應用在
蝕刻、擴散、化學與物理氣相層積等製程上。以 15B F15B 廠區自開始運轉以來，目前累計共發生 8 次
廠為例，共有超過 50 種以上的特氣，這些氣體均以鋼 SiCl4 鋼瓶品質異常的事件。每一次事件當下，都是
瓶的形式進行充填、運送，最後透過廠務端的氣櫃 (Gas 發生在氣櫃新鋼瓶切邊供應約莫 30 至 60 分鐘後，
Cabinet, GC) 供應給工廠生產。根據物理特性，特氣 當新鋼瓶的氣體供應到線上機台，蝕刻即反映內部腔
可分為壓縮氣體高壓鋼瓶以及液態蒸發鋼瓶，後者根 體的光譜分析儀 (Optical Emission Spectroscopy,
據氣體蒸發壓，可再分為中高壓液態鋼瓶 (>20psig) 或 OES) 測到 N 2 不純物訊號。但再經過 0.5 至 2 小時之
是低壓液態鋼瓶 (<20psig)。當低壓液態氣體的蒸發壓 後，N 2 的訊號會漸漸消失，氣體品質恢復正常。在這
力低於環境大氣壓 (0psig 或 14.1psia) 時，這類氣體 8 次事件中，僅發生在 2021 年 10 月 10 號的事件造
又可被稱為負壓液態氣體。半導體廠內常見的負壓液 成 2 片晶圓報廢，其餘事件均未造成產品影響，最近
態氣體包括四氯化矽 (SiCl 4 )、六氟化鎢 (WF 6 )、氟化 一次事件則發生在 2023 年 1 月 3 號，一隻由供應商
氫 (HF)、三氯化硼 (BCl 3 ) 等，其中又以 SiCl 4 蒸發壓最 「大根」所生產，批號為 CGSII0831D 的 SiCl 4 鋼瓶，
低，僅-11psig。負壓液態氣體不管在鋼瓶充填、運送 於當天 15:03 切上線供應後，15:38 設備端即收到機
或是供應的過程中，容易因管線或接頭氣密不確實， 台觸發 N 2 不純物的警報，再經過約 30 分鐘後即恢復
導致外氣被吸入鋼瓶造成污染。再者，特氣是廠務氣 正常，對線上未造成影響。
體化學品供應系統上，目前仍無品質監控機制的供應
由上述事件中可推斷 N 2 污染物應該是少量地存在於
系統，唯一的品管僅仰賴廠商提供的原物料檢驗報告
鋼瓶內的氣態層之中或是少量溶解在液態層上部，才
(Certification of Analysis, COA)。綜觀上述可知，負
會有這種一股污染物供應出去之後就漸漸消失的狀況
壓液態鋼瓶為目前廠務氣體化學供應系統上品質風險
發生。推測造成此狀況的原因有二，其一是氣體商在
最高的族群。
進行 SiCl 4 鋼瓶填充分裝時，不慎造成外氣吸入所致；
其二則是廠務端氣櫃執行鋼瓶更換程序時，盤面管路
進行充吹的殘存 10% H e /N 2 氣體所致。
針對上述兩個可能的事發原因做進一步分析，首先針
對廠商端進行檢視，雖然鋼瓶於出廠時都有提供一
份 CoA 佐證鋼瓶中的 N 2 不純物濃度符合規範，但此
CoA 的數據是針對 SiCl 4 物料成品槽進行統一檢測的
結果，後續執行鋼瓶分裝後礙於檢測成本，並未再針
對每一隻鋼瓶進行檢測，因此無法保證鋼瓶於分裝充
填的過程中是否未遭受污染。即使鋼瓶分裝完之後，
會再對每一支鋼瓶做抽氣 (de-gas) 程序，將分裝過程
中可能吸入的氣體污染物抽除，但 de-gas 後的鋼瓶
品質也僅是透過壓力表頭進行確認，對於微量的氣體
污染殘留，仍無法有效偵測。
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