半導體製造廠特種氣體安全案例分析：解決氣體安全管理的弱點

半導體製造中特種氣體櫃的關鍵作用及安全隱患

在高度發展的半導體製造領域，特種氣體被譽為「晶片製造的生命線」名副其實。它們對於晶片的蝕刻、沉積和摻雜等關鍵製程至關重要。儲存和供應這些關鍵氣體的氣體櫃無疑是至關重要的設備。氣體櫃洩漏的後果可能是災難性的。

有些人可能會不以為然地說：「這只是輕微的氣體洩漏，通風一下就能解決。」然而，製造過程中使用的特殊氣體並非普通空氣。它們大多是「威力強大的物質」──純度極高、腐蝕性極強、劇毒，或是易燃易爆。例如，常用的矽烷氣體一接觸空氣就會自燃。洩漏的矽烷，即使只遇到一點火花，都可能引發瞬間爆炸，玻璃碎片四處飛濺，燒焦變形的櫃體表面，讓實驗室裡的所有東西都陷入火海。其他氣體，如氯氣和氨氣，也劇毒無比；即使濃度低至幾十ppm，也能在幾秒鐘內造成喉嚨灼傷和呼吸困難。在通風不良的空間裡，這可能導致意識喪失、肺水腫，甚至在幾分鐘內危及生命。

案例一：氯氣回流導致瓦斯櫃腐蝕事故

• 事故概要：當化學氣相沉積 (CVD) 設備中二氯矽烷 (SiH₂Cl₂) 的殘留量超過處理限值時，未經處理的二氯矽烷從設備中流出。結果，未經處理的二氯矽烷進入了易燃排氣管道。此管線的破損導致二氯矽烷回流至一氧化碳 (CO) 氣體櫃，腐蝕了氣體櫃，並導致一氧化碳氣體櫃（回風方式：靜壓箱）外部洩漏。這同時也腐蝕了安裝在靜壓箱上方的氯氣櫃。透過附著的二氧化矽 (SiO₂) 粉末和氯氣的檢測，證實了二氯矽烷回流的存在。

• 根本原因：

  1. 超限檢測器處於非活動狀態。

  2. 排氣管道結構存在問題。

  3. 排氣管路破損處發現較晚。

  4. 瓦斯櫃日常檢查不足。

  5. 對減排系統的檢查不足。

  6. 用於工具和設施通風的共用排氣系統。

  7. 訓練不足。

• 糾正措施：

  1. 確保超限偵測器始終處於運作狀態，並在每日交接班時進行確認。

  2. 優化設備佈局，防止排氣管路承受過大壓力。

  3. 對所有相關零件實施全面的日常檢查，保存檢查記錄，並由主管審核。

  4. 將不同的廢氣流分開。

  5. 全面修訂訓練計劃，建立常規訓練制度。

案例二：瓦斯櫃內氯化氫（HCl）氣體外洩

• 事故概要：在運行產生氯化氫的化學氣相沉積（CVD）設備期間，對氣櫃進行了檢查，發現其二級壓力表顯示壓力為-0.01 MPa。氣櫃內部發出嘶嘶聲，並發現有氯化氫氣體分散/堆積。儘管已啟動緊急切斷裝置，但氣瓶閥門開啟器脫落，導致氣瓶閥門無法完全關閉。此外，氣體探測器​​也未發出警報。

• 根本原因：

  1. 洩漏源自高壓側截止閥和壓力調節器之間的 UJR 壓蓋螺帽；調查顯示 UJR 套筒有輕微損壞。

  2. 由於汽缸閥門開啟器與汽缸閥門高度的間隙不足，導致其在緊急關閉啟動過程中操作過程中脫落。

  3. 偵測器故障是由於 HCl 氣體黏附在從排氣管道到感測器的 PTFE 採樣管路中的污染物上，從而阻止了洩漏檢測。

• 糾正措施：

  1. 由於無法確定 UJR 接頭輕微損壞的原因和時間，因此更換了瓦斯櫃。

  2. 標準化的氣瓶閥門配置，完全符合瓦斯櫃製造商的規格要求。

  3. 更換了氣體檢測採樣管線並重新安置了感測器（調整了距離）。

製造流程專用氣體櫃洩漏的危害涉及多個方面：人身安全、生產安全、環境安全和經濟損失。其嚴重性不容低估。

半導體製造商必須優先考慮氣體櫃的安全管理。這包括加強日常檢查和維護，安裝先進的洩漏偵測和警報系統，制定完善的緊急應變計劃，並對所有人員進行嚴格的安全培訓。這些措施可確保對瓦斯櫃洩漏等緊急情況做出快速有效的回應，最大限度地減少潛在危害。

歸根究底，安全是企業發展的基石。只有確保安全，企業才能實現永續發展。氣體櫃的安全管理從根本上體現了「敬畏生命，注重細節」的原則。只有確保每一個螺栓、每一段管路、每一次檢查都正確無誤，才能從源頭預防事故，將實驗室和工業車間轉變為真正安全的生產研發環境。