做夢都想當廠務

廠務主要分為：

1.無塵室系統的設計概念。

2.無塵室系統的污染控制。

3.廠務空調系統。

4.超純水系統。

5.氣體供應系統。

6.化學品的供應系統。

7.電力系統。

首先，介紹半導體的廠務系統：

第一個無塵室相關系統最重要的是提供潔淨的生產環境。

第二個是空調系統,他的目的是提供全廠穩定的空調環境。

第三個超純水系統他的目的是供應給清洗相關製程需要。

第四個氣體供應系統他的目的是提供高品質大宗氣體及安全的特殊氣體。

第五個化學品的供應系統他的目的是提供大宗使用的高品質的化學用品。

第六個電力系統他的目的是供應穩定的全場電源。

這就是半導體廠務系統全部所有設施

接下來我們來談半導體廠務系統設計要領，今天雖然是在講半導體廠務設備簡介但是還是要介紹一下半導體廠的特性及需求這樣各位學員會

更了解設備的設計趨勢。半導體廠的特性，首先第一點投資額相當高因此生產投入速度要非常的快，我們舉個例子：現在一般12吋廠投資金

額大約在700億至1000億左右甚至更高，這是非常非常高的投資金額。這麼高的投資金額當然生產的投入要快才有經濟效益，所以這是一個

非常重要的基本特性。第二點.因為投資金額高非常高所以如果停止生產的損失相對也就會非常大，以一個12吋廠一天的產出至少都一兩億以

上現在產量越來越大一天的產值就會更高，所以這就是半導體廠務系統相對供應的壓力就越來越大，所以各位學員一定要記得。 第三點.半

導體廠的特性因為製程變化非常大所以它的需求也會時常在變,一兩年就會有一個世代的變化，所以”變”就是一個半導體廠最重要的特性。第

四點.現在的產品越來越輕薄短小所以製程的要求品質也就越來越高從0.1...等等。

現在各廠已經做70奈米，馬上就到60.50以下，輕薄短小趨勢，品質要求愈來愈高，是很重要的發產趨勢。景氣的變化非常大，相對運轉成

本必須要具有競爭性，如果沒有競爭性，很難生存下去。每個廠的目標成品，每年至少要降10%~20%，這樣才有競爭力。

有個重要的觀念，投資大,停止生產損失很大，大家或許直覺，應該花更多錢讓設備可靠，但是如果花更多錢代表運轉更無競爭力。特殊氣體

用的非常多，危險性非常高，這些可能是可然性.腐蝕性.毒性危險性高，這也是半導體很重要的特性。在另一個特性是用水量很大，所以水

的回水要求越來越重要，一個12吋廠每天的用水量大概5000噸~8000噸，新竹市一天的用水量大概10萬噸~15萬噸，大家可想像12吋廠

的用水量，相對是非常非常大。

無塵越放室等級越來寬，因為無塵室要做更嚴格成本非常高，現在的觀念，什麼地方需要更嚴格的空間的規格就嚴格，不需要的空間就放鬆。
所以現在無塵室等級事實上一直再放寬，這是很特殊的特性。

接下來的一種特性是，製程自動化越來越高，所以生產線幾乎全自動，這是非常重要的趨勢，因12吋的金核非常重，所以必須自動化，而且

很重要的特性是，設備投資額很高，一定要讓設備運轉效率最高，人是不可靠的，只能靠自動化系統執行，，所以現在自動化的壓力，比廠

務系統壓力更大。最後一個特性是地球環境污染控制問題，現在地球環境惡化，所以這是地球上所有人的責任。

【廠務系統設計要領:】


一.安全，廠務系統很多地方非常危險，所以安全是最重要的設計，常設計到最後會忘記安全，以功能為取向，慢慢把安全放棄掉。

             二.針對操作者，一定要便利性.人性化，例如一個廠務系統在設計時，一個管路.一個閥鍵為了要省錢，可能在半空中，這樣對操作者不便利，
儀表在半空中看也看不到，操作也非常困難，這是有很大的風險，在設計時要注意或再運轉經驗當中碰到這種狀況，
就更應該盡可能把這操作面在人控的到，眼睛看的地方，系統才會更可靠，在設計上給操作者一定要這樣的要領。

三.對於USER來講，其實只要求穩定可靠工作者。

四.模組化，譬如說項空壓機設計每台都是500馬力，500馬加500馬，如你的設計有300馬.400馬.500馬，那未來你要擴充，
                         到底要加幾馬?這當中如400馬當掉，300馬又不能back up，所以這是在操作上非常困擾，在設計上一定要非常注意，盡量設計到模組化。

五.在設計時盡量標準化，所有設備系統介面標準化，較單純較不會錯誤，操作上也比較不會發生問題.誤操作....等，
這是很重要。

六.談到要領 Redundancy，這是廠務的一個標準設計，所謂Redundancy，就是多餘的意思，所以在場務都說N加1或N加2，
    譬如說5台加1台.6台加1台.5台加2台，這就是所謂的Redundancy，他的目的就是應付萬一有一台要保養，或有一台當掉. 
    比較會當掉設備加2，如還可以就是加1。七backup，和Redundancy其實是不太一樣，
    所謂的backup其實不一定是用相同一個系統。一般很簡單的例子是CDA系統，
    是全場非常重要的一個系統，供應給系統控制使用，所以CDA很重要。
    一種很簡單”backup”方式是用氮氣，這是業界非常普遍使用。
    CDA當掉時，用N2去backup，USE可能就OK，這是”backup”跟redundancy的差異。

七.彈性，系統設計要保持彈性，其實有點像口號，真正要執行要靠模組化和標準化，如果做得到彈性就可以確保。
   半導體需求趨勢，廠務系統不一定要被動設計，如果可以主動，設計上更可以應付製程的變化，可以上ITRS網頁，
   在這網頁有個章節較良率改進章節，會有很多圖表，預測很多年後的趨勢，圖表上考看到製程需求，可看到晶片尺寸，顆粒污染尺吋的限制是多少，
   目前業界一般普遍是用50奈米。

   再接下來這頁，可以看到超純水的相關規格，比阻.DOC...等，都會做些預測，在這製成趨勢上較不會被動去應付, 而可及早準備，例如現在製程在黃光設備193奈米的雷射製程，就會用到浸潤
   式的雷射，就可能會要求更潔淨超純水，所以大家正在研究這部分
  

【半導體廠在台灣設計的挑戰】



一.在一塊地上都會用最大的產能設計，是效益問題，相對的風險較高。

二地震風險高，設計上樓層不要太高，但最後樓層其實都還是很高，所以要與結構技師檢討，將結構設計設計到夠強固，同時要做好設備的固定.防震.耐震，特別是不同樓層放大效應不同，不能用
   地表面的要求計算。

三.半導體廠密集度相當高，再加上季風效應，其實進排氣設計很不容易，需要一開始者顧問公司做模擬，做好的規劃，把進氣排氣跟友廠的關係設計好，避免困擾。

四.水源不足，需提高水的處理回收率，台灣一定要面對水源不足的問題，現在各個廠都在努力這方向。

五.颱風.雷擊或施工，常會造成電力供應不穩定，一般晶元廠無法忍受壓降或停電，所以備用電源很多。

六.台灣工程品質不佳，所以設計需要簡單.清楚.標準。

七.台灣成本競爭力，因此容易造成因為成本而放棄品質。

八.保險公司安全要求高規格，但解釋常技術彈性，因台灣有發生過重大事故，保險公司當然要求呈保公司設計高規格，相對成本較高，保險公司要求高規格這是必要的，但如何達成高規格，並不

    是只有單一解法，還有其他解法，

九.風水，大多是公司老闆的考慮因素，早一點把風水放到設計裡參考。

十.台灣工業區與住宅區非常鄰近，相對困擾很多，例如噪音.空氣污染..等等，這是台灣沒有辦法避免的。

十一環境要求很高，這不只是台灣，包括全世界都面對的問題，主要面對空氣.水...等問題。


   【無塵室的設計趨勢】

第一點無塵室需注重省能源.節源，無塵室是相當耗能的空間。
第二點依照實際製程需求，不要提供過度保守設計，這是很重要觀念提醒。
第三點生產自動化需求非常高，幾乎自動化，所以害無塵室的介面相對就很多。
第四點無塵室在設計時，目前大家都面臨到，微污染控制，就是製程維繫化的需求，
所以為污染的控制越來越嚴格，主要製程細微化後，有些化學藥品會在光造...等去結晶，這就是會造成製程影響。

   【電力系統設計趨勢】
  
一.電是看不到摸不到的，特別是高壓電，在安全絕緣距離之內，就會發生事故，所以一定要注意安全。
二.動態UPS量用在關鍵機台，有很多機台當掉後產品報廢，像這些機台無法接受壓降，只好靠UPS，UPS有動態或靜態，因動態的可靠度越來越高，所以越來越多使用動態UPS。

三緊急發電機數量很多，電力系統供應常有異常，所以備源電力相對需求更多，一般發點機供應到廠務系統，，因有些系統短暫停機，影響不會太大，可透過緊急發電機起機繼續供應，是現在很重要的趨勢。

四.產量越來越大，廠也越做越大，所以用電量也就越來越大，大部分的廠用特高壓供電，因特高壓很多安全設計或保護也更複雜。在電力系統人員需求上就越來越困難，現在懂特高壓工程師很難找，這是重要的一個特性，大家可及早注意這問題，不然常常一個廠務部門裡很欠缺一個特高壓的人才。
五減少停電機會，是這幾年一直在推廣的一個概念，經過分析，每天提心吊膽在處理異常或做很多保養來避免異常，結果一年的異常即使加總起來影響到收產大概都零點幾天，但如果大家記得的話，一個歲休，雖停電10小時，但是可羺影響生產線3~4天以上，所以歲修或擴充，影響更大。
六.保護協調，就是說在電力系統供應，比如說從台電進來161KV的開關，再來是161KV轉22.8KV的變壓器，再透過開關在送到各個變電站，再降為480V,280V...等，有一層層的開關，簡單來說，一台設備當掉，其實我們一定不希望跳到台電，應該是跳到最接近上面的那層開關，這樣影響事故最少，這就是所偉的保護協調，懂得這部分的人很少，如果沒有這樣專長的人才，那就要仰賴機電顧問，這是較困難的地方。
七.諧波改善，所謂的諧波，我們知道電力系統基本波60Hz，120Hz, 180Hz是所謂2倍頻3倍頻，這些就叫做諧波，現在晶元廠裡面，因直流用電多，所以相對的諧坡量也很大，這些諧坡加總在一氣就變成凸波，所以會非常嚴重影響到用電安全及品質，所以一定追蹤測量迴路，檢查諧坡狀況，必要就要做改善。
八.接地改善，在台灣大家對接地並不是那麼了解，回頭看看插座上有3個孔，但是拆開來看，其實只有接兩條線，那地線在哪?其實台灣對地線真的不了解，根本沒有裝，所以這條地線及N相線都沒有分清楚，嚴格來講，我們如果是三相電源的線，應該要有三相，第四條線中性線，第五條線接地線，這才是最嚴格的接地，但是大家的觀念並不是非常清楚，所以常有錯誤接法，就會造成事故，這也是提醒大家要多注意。

   【水處理設計趨勢】

   一.剛剛已經提到回收率提升來減少用水量。
二.確保回收率，我們的作法要靠分類分流，所謂的分類分流，譬如說現在有酸類的排水要回收，要處理，有機的排水要回收，要處理，如果把它分開，其實每股水投資的設備比較少，而且更有效，如果加總一起，必須系統放大.容量放大，所以相對來講效益更差，處理難度更高，所以分類分流是非常重要的基本概念。
三.新的藥品越來越多，新的製程不管是輕薄短小，或因應這環境議題，新的化學藥品也越來越多，所以在水的處理的人，也要隨時注意製程的變化，這樣才能做到因應。
四.台灣技術越來越成熟，廠商技術越來越成熟，廢水處理就不一定要找國外廠商，台灣本地技術越來越強。
五.純水系統分級使用，所謂分級使用，很多設備需要水，但並不是很了解要的規格是如何?事實上我們水系統的處裡一段一段一直在處裡, 水質就越來越好，設備如果用的水其實只是要冷卻或者是它要的不一定要那麼好，所以要的需求不一定要那麼嚴格這樣的話就用初級的水給它，這樣後段處裡的單元容量就不用放那麼大，這是一個很重要的成本管控。
六.水中含氧與含氮量的重新檢討，在早期我們現在製程越來越微細化的時候會要求含氧量越來越低越好，但是後來發現含氧量要低的話我們最後常常使用的技術都是把水中的所有氣體都去光了這樣反而純水缺空氣，空氣裡面的污染物就反而會跑到水中，所以現在其實大家又開始再談含氧量與含氮量的事情，基本的趨勢是說critical製程含氧量降低，不是真的critical其實我們是可以放寬的。含氮量是有些特殊製程常常會碰到它可能因為它的製程裡面氮氣會跟設備有特定的共振等等的需要它會作特定的控制，大家可以多問一下設備需求。

  
【半導體氣體供應系統設計趨勢】
   一.氣體很危險所以安全最重要
   二.特殊氣體來講以前我們的特殊氣體都是用鋼瓶供應，現在很多氣體越用越多，比如說NF3, SiH4  等等越用越大所以現在慢慢改成Bundle / Y cylinder / Trailer 或Generator 等，這是因為用量越來越大，所以大家一定要注意量的變化。
   三. PFC 氣體的更新：PFC這是一個地球暖化的很重要的指標，因為有些氣體它的半衰期太長可能幾萬年幾千年，所以變成最後造 成CO2造成地球暖化，現在製程裡面一直努力找這個半衰期短的新的氣體，所以新的氣體會不斷出來我們做氣體供應系統設計的人就必須要隨時追著這個新的趨勢這樣才能真的了解這個氣體的特性然後及時供應到USER這邊
   四. Clean Gas 的更新：現在從早期的NF3, 到現在 CLF3/F2, 這些都是非常強的氧化性氣體, 所以危險性也更高, 大家在供應這個氣體時要小心。
   五. Bulk Gas它的用量很大所以各廠大部分都只有兩種選擇一個是 On site plant廠內設氣體廠，另一個是從supplier那邊piping過來。
   六.保險要求非常多因為很危險所以大家一定要多注意保險有哪些要求。
   化學供應系統設計趨勢
   第一個安全還是最重要因為化學藥品還是非常危險不管腐蝕性及燃燒性等都是非常危險，所以要好好注意安全。
   第二個Dilution unit 的普遍化，為什麼會普遍呢？因為產品越來越輕薄短小所以我們的控制就要越來越精準，要精準的話如果我們都是用高濃度的化學藥品, 反應時間越來越短就越來越難控制就無法精準，那我們把化學藥品變稀一點那反應時間變長就可以控制精準。所以Dilution unit就是在這個需求下才會越來越普遍。換個角度看，如果我們買已經稀釋的藥品的話，比如稀釋200倍, 就是我買200公升的水及1公升的化學藥品，因為成本效益是非常大的所以現在越來越多的廠都是自己稀釋。
   第三個化學供應系統當中一個特性是Slurry使用越來越多這是因為製程CMP的需求，它是液體裡面再加顆粒研磨，有機會大家可以多去了解。
   再來還是保險要求非常多因為太危險。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
由本篇大致上能了解廠務的工作性職與職掌，但小弟覺得僅屬於理論來吸收即可
勿認真看待這篇文章

本文章擷取編修至該網站，如有侵權，請e-mail:    bensonliu10001@gmail.com