運用紅外線熱檢測技術提升高科技離子植入製程電氣安全研究

朱凱莙 ； 張國基 ； 陳俊瑜

《工業安全衛生》 319期 (2016/01) Pp. 37-50

https://doi.org/10.6311/ISHM.2016.319.6

摘要

高科技製程乃台灣重要經濟活動，而在高科技製程中又以半導體製程最為重要。在半導體製程中主要係利用薄膜（Thin-Film Deposition）、黃光（Photolithography）、蝕刻（Etching）、離子植入（Ion Implantation）、化學機械研磨（Chemical Mechanical Polish）、清洗（Wet Bench）等製程。其中製作元件通道材料製程更是關鍵技術之一，過去多使用爐管機台進行擴散（Diffusion），但在先進製程中（如22nm 以下製程）均改由離子植入機台進行。本研究主體離子植入機構造包含晶圓傳輸裝置、設備構造、離子源裝置、過濾器、解析孔隙、4 極聚焦器、靜電偏束器、掃瞄器、磁鏡、加速器、晶座、法拉第杯、低溫泵、接地、冷卻水系統、配管、配線、監控等需使用電力，且對機台而言一般存在有高溫、洩漏中毒、腐蝕、火災、爆炸、感電、夾壓、輻射等危害，其製程使用之化學品包含磷化氫（PH_3）、砷化氫（AsH_3）、二硼烷（BF_3）、氫氣（H_2）等可燃性反應氣體，危害性甚大。本研究分析離子植入機台電氣危害情境包含感電危害、電弧灼傷、電氣火災、爆炸危害、靜電危害、雷擊危害等，其中又以感電危害、電弧灼傷、電氣火災等較為常見，而危害預防最好是做到本質較安全（Inherently Safer Design, ISD）化。離子植入機台之供電系統而言，設計時應依據設計程序逐項檢討，並參照預防措施消除危害，但整體電氣供應系統設置完成運轉後，仍需要倚賴適當管理措施維持系統有效性，而目前最佳的運轉中電氣危害預防管理方案即進行帶電迴路紅外線熱檢測（Infrared thermal detection）。本研究針對A廠選定之離子植入機台進行2013全年度檢測前電氣安全事故統計，成果發現全年度中共發生4 件離子植入機台電氣安全事故，均未造成人員傷亡。又本研究選定之離子值入機台於2013 年度年底歲修時，安排紅外線熱檢測作業。本研究依據所選定離子植入機在2013 年度發生電氣安全事故及紅外線熱檢測發現之異常項目於2013 年底歲修時進行改善，並於2014 年逐月定期進行紅外線熱檢測，並於發現有溫度異常之電氣元件時立即予以修正更換，故2014 年度統計改善後機台電氣事故經統計為零件，由結果顯見紅外線熱檢測是電氣設備於設置後極佳之預防管理工具，成效顯著。

關鍵字

高科技製程 ； 紅外線檢測 ； 離子植入 ； 電氣安全 ； 職業危害