半導體製程廢氣處理設備出口氟氣檢測分析研究

Study of Fluorine Gas Detection in the Outlet of Local Scrubber for Semicondutor Process

林啟銘(Chi-Ming Lin)

指導教授 ： 李崑池

崑山科技大學/工程學院/環境工程研究所/碩士(2012年)

摘要

由於半導體產業屬於高風險之產業，在乾式蝕刻及清潔化學氣相沉積室時會使用大量的氟化氣體(例如：三氟化氮(NF3)、四氟甲烷(CF4)等)，於製程機台於中後段伴隨產生高比率的氟氣(F2)， 未反應完全的反應物三氟化氮與副產物氟氣會經由幫浦送至廢氣處理設備進行處理，如果氟氣未經適當處理，可能會導致設備零件或輸送管線因腐蝕導致破裂，衍生財產損失及環境污染，因此本研究將針對氟氣(F2)相關製程機台廢氣處理設備出口氣體量測及分析研究，以及時發現處理效率不彰問題並有效加以處理。本研究利用主動式抽氣幫浦及可攜式氣體偵測器進行，進行局部廢氣處理設備(local scrubber)出口或中央廢氣處理設備(central scrubber)出口等位置氟氣(F2)偵測，以了解局部廢氣處理設備及中央廢氣處理設備對氟氣(F2)處理的貢獻，以作為後續改善的參考依據，並提昇局部廢氣處理設備(local scrubber)及中央廢氣處理設備(central scrubber)對氟氣氟氣(F2)的處理效率。
經實驗後發現並統計局部廢氣處理設備(local scrubber)之正常(0~1ppm)比例約為72 %，需注意(1~2ppm)比例約8 %，異常(2ppm以上)比率20 %，其中部份異常來自於氣體干擾。局部廢氣處理設備(local scrubber)操作過程當中，雖然系統溫度壓力在正常操作範圍內，但可能因為內部零件故障或是損壞(無法隨即得知)，導致部分氣體無法有效處理，可能影響作業人員安全及造成環境污染，此須等至預防性保養(preventative maintenance，PM)時才能發現並維修，故建議在局部廢氣處理設備(local scrubber)操作時需定期檢測，以了解局部廢氣處理設備(local scrubber)是否正常運作。

關鍵字

氟氣 ； 廢氣處理設備

並列摘要

Semiconductor industry is a high risk industry, it uses large volume of fluorinated gases, such as nitrogen trifluoride, tetrafluoromethane etc., in dry etching as well as in cleaning chemical vapor deposition chamber. In middle and later phase, process tool will derivate high ratio of Fluorine gas, incomplete conversion of reactants nitrogen trifluoride, and byproduct Fluorine gas which will be pumped to local scrubber for proper treatment. If fluorine gas have not been treated properly might cause break in equipment parts or transmission pipeline’s because of chemical corrosion and result property damage as well as environment pollution. This paper intends to measure and to analysis fluorine gas in the outlet of local scrubber in some semiconductor factory, in order to clarify the efficiency of local scrubber and find out the solution to increase the treatment performance. According to the analytical results. The normal condition (0 to 1ppm) is about 72 %, the warning condition (1 ~ 2ppm) is around 8 %, the ratio abnormal situation (>2ppm) is 20 %. The efficiency of local scrubber might be out of spec. even the condition of temperature and pressure with normal contion. Consequently, the analysis with proper index, like as the outlet concentration of fluorine gas, should be carried out in oder to keep the treatment efficiency of local scrubber on normal status.

並列關鍵字

local scrubber ； fluorine gas ； by product

參考文獻

23. 黃英瑞，“結合細水霧及活性碳法處理光電半導體廠製程機台含氟氣尾氣之研究”，碩士論文，崑山科技大學環境工程系，2009。

25. 王承賢，“過氧化氫與同離子與電化學電鍍製程應用之反應性研 究」，碩士論文，崑山科技大學，2005。

1. W. T. Tsai, ” Environmental and health risk analysis of nitrogen trifluoride (NF3), a toxic and potent greenhouse gas ”, Journal of Hazardous Materials, 159, 257-263, 2008。

2. W. T. Tsai, ” Environmental and health risks of chlorine trifluoride (ClF3), an alternative to potent greenhouse gases in the semiconductor industry ”, Journal of Hazardous Materials, 190, 1-7, 2011。

3. Charles C., ” Fluorinated gases for semiconductor manufacture: process advances in chemical vapor deposition chamber cleaning ”, Journal of Fluorine Chemistry , 122, 105-112, 2003。