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研究生:姚杰明
研究生(外文):Jye-Ming Yao
論文名稱:半導體晶圓廠無塵室空調系統風險評估
論文名稱(外文):The Risk Evaluation of Air-condition System on Semiconductor Wafer Fabrication Clean Room
指導教授:楊錦洲楊錦洲引用關係
指導教授(外文):Ching-chow Yang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:工業工程研究所
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:106
中文關鍵詞:空調系統晶圓廠半導體風險評估
外文關鍵詞:riskClean RoomWaferSemiconductorFabricationAir-condition System
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自1947年發明電晶體,1959年發明積體電路;1971年發明微處理器。使得人類歷史與生活發生了革命性的改變。
隨著需求與科技快速進展,半導體原件越作越小;速度越來越快,功能越來越強。
1965年英特爾名譽董事長Gordon,提出Moore(摩爾)定律;揭櫫半導體產業未來發展趨勢,『每一代新發展出之晶片產品,其電路密積度及性能;均為上一世代之兩倍。開發之時間約略為18~24個月。回顧半導體市場規模,自1979年3〞及4〞晶圓時代;並首度突破100億美元,至1994年由5〞及6〞,進展至8〞時代;亦超越1,000億美元大關。
根據估計,全球半導體市場規模,將可望在2003年時,達到近3,000億美元之水準。半導體產業之現今及未來發展,不得不成為世人所觀注之焦點。
隨著科技發展不斷日新月益,半導體元件日趨精細、精密,已進入『深次微米』階段;其生產所需之環境要求亦日益嚴苛;如何維持、控制,生產所在無塵室所需之嚴苛環境;無不為半導體廠廠務工程師,所面臨之極度挑戰。而若要營造與維持一良好之環境,則首要便是須辨別出其所面臨之風險為何?其嚴重度又有多大?而予以避免並加以改善。
本文所要探討的即是,利用『定量』及『定性』等分析手法;評估出半導體晶圓廠,無塵室既有『空調系統』中所存在之風險與盲點,並實際計算出其可能造成危害之風險度。並以此作為後續改善之參考依據。
The revolutionary change happened in the human history and life, because of the invention of transistor [1947], integrated circuit [1959], and microprocessor [1971]. Also the dominant trend for device miniaturization in IC technology owes its impetus to lower cost per function, lower power consumption, higher device speed, and the use of continually larger wafers. However, in the last 35 years, the IC technology development is observed to follow the Moore’s Law. (Moore’s Law: described a trend that each new chip contained roughly twice as much capacity as its predecessor, and each chip was release within 18~24 months of the previous chip. In the other hand, the semiconductor market grows from ten billion dollars, in the age of 3 to 4 inch wafer in 1979, through one hundred billion dollars, in the age of 8 inch wafer, to three hundred billion dollars in 2003 by forecasting. The fast growth speed grabs the spotlight in the past and future.
As the process technology develops from 10 to 0.13 μm, also called “deep sub-micron”, in the last 30 years, then the process control becomes more and more difficult. One of the challenges is how to produce, control, and maintain a good clean room environment for the semiconductor production. And to identify the risk is the first step for this challenge.
In this study, the risk and the blind spot of the air conditioning system of the clean room in the semiconductor fabrication company are explored by the quantitative and qualitative methods. Also the damage caused by the risk is calculated for the reference of further improvement.
摘要…………………………………………………………….I
目錄…………………………………………………………….II
圖目錄………………………………………………………….III
表目錄…………………………………………………………..IV

第一章 緒論…………………………………………………..1
1.1研究背景與動機……………………………………1-1
1.2研究目的……………………………………………1-1
1.3研究步驟與流程……………………………………1-2
第二章 文獻探討……………………………………………...2-1
2.1風險之定義………………………………………….2-1
2.2風險之管理………………………………………….2-2
2.3風險分析相關理論與技術………………………….2-3
第三章 故障樹分析及故障模式分析介紹…………………...3-1
3.1故障樹分析及故障模式分析介紹………………….3-1
3.2繪編方式及試算法則……………………………….3-4
3.2.1符號說明…………………………………………..3-4
3.2.2故障樹分析及試算法則…………………………..3-6
3.3故障樹分析程序……………………………………...3-9
3.4故障模式及影響分析………………………………...3-10
3.4.1分析方式及表格說明………………………………3-10
3.4.2風險評估邊界條件建立……………………………3-11
3.4.3 FMEA 表格填寫…………………………………...3-11
第四章 半導體晶圓廠介紹……………………………………..4-1
4.1半導體晶圓廠生產製造流程介紹……………………4-1
4.2半導體晶圓廠配置介紹………………………………4-3
4.3半導體晶圓廠廠務設施系統介紹……………………4-4
4.3.1.1純水生產系統介紹………………………………..4-4
4.3.1.2廢水處理系統介紹………………………………..4-5
4.3.2電力系統介紹……………………………………….4-6
4.3.3氣體化學供應系統介紹…………………………….4-7
4.3.4空調供應系統介紹………………………………….4-8
第五章 無塵室介紹……………………………………………..5-1
5.1無塵室定義……………………………………………5-1
5.2無塵室等級之定義……………………………………5-1
5.3無塵室現行之標準……………………………………5-2
5.4無塵室平面配置………………………………………5-3
5.5無塵室空調系統說明………………………………….5-4
5.6無塵室空調系統運轉說明…………………………….5-5
5.7無塵室空調系統各單元操作說明…………………….5-6
5.7.1供氣系統……………………………………………..5-7
5.7.1.1 A單元系統外氣空調箱…………………………...5-7
5.7.1.1.1組成元件及其功用………………………………5-7
5.7.1.1.2系統操作說明……………………………………5-10
5.7.1.2 B單元乾盤管系統………………………………...5-10
5.7.1.2.1組成元件及其功用………………………………5-10
5.7.1.2.2系統操作說明……………………………………5-10
5.7.1.3 C單元風扇過濾器…………………………………5-13
5.7.1.3.1組成元件及其功用………………………………5-13
5.7.1.3.2系統操作說明……………………………………5-13
5.7.2冰水系統……………………………………………..5-14
5.7.2.1 D單元5℃冰水供應系統………………………….5-14
5.7.2.1.1組成元件及其功用………………………………5-14
5.7.2.1.2系統操作說明……………………………………5-14
5.7.2.2 E單元5℃,9℃冰水機互援管路系統……………..5-16
5.7.2.2.1組成元件及其功用………………………………5-16
5.7.2.2.2系統操作說明……………………………………5-16
5.7.2.3 F單元9℃冰水機供應系統……………………….5-18
5.7.2.3.1組成元件及其功用………………………………5-18
5.7.2.3.2系統操作說明……………………………………5-18
5.7.2.4 G單元冰水混合站系統……………………………5-20
5.7.2.4.1組成元件及其功用………………………………5-20
5.7.2.4.2系統操作說明……………………………………5-20
5.7.3熱水系統……………………………………………..5-22
5.7.3.1 H單元160℃熱水鍋爐……………………………5-22
5.7.3.1.1組成元件及其功用………………………………5-22
5.7.3.1.2系統操作說明……………………………………5-23
5.7.3.2 I單元汽電廠供應系統…………………………….5-25
5.7.3.2.1組成元件及其功用………………………………5-25
5.7.3.2.2系統操作說明……………………………………5-26
5.7.3.3 J單元蒸氣產生器………………………………….5-28
5.7.3.3.1組成元件及其功用………………………………5-28
5.7.3.3.2系統操作說明……………………………………5-28
5.7.4冷卻水系統…………………………………………..5-30
5.7.4.1 K單元冷卻水塔…………………………………...5-30
5.7.4.1.1組成元件及其功用………………………………5-30
5.7.4.1.2系統操作說明……………………………………5-30
第六章 風險評估
6.1風險評估流程…………………………………………..6-1
6.2分析方式說明…………………………………………..6-3
6.3.1定性分析……………………………………………...6-3
6.3.2事故頻率分析表……………………………………...6-3
6.3.3後果嚴重性分析表…………………………………...6-4
6.3.4風險等級判定標準表………………………………...6-5
6.3.5 FMEA表格…………………………………………...6-7
6.3.6定量分析……………………………………………...6-7
6.3.6.1無塵室(簡稱C/R)空調系統之風險分析…………..6-9
6.3.6.2外氣空調箱系統之風險分析………………………6-9
6.3.6.3 5℃冰水機系統之風險分析………………………..6-11
6.3.6.4 9℃冰水機系統之風險分析………………………..6-11
6.3.6.5蒸氣加溼器供氣系統風險分析……………………6-13
6.3.6.6熱水鍋爐熱水供應系統風險分析…………………6-16
6.3.6.7民營電廠熱水供應系統風險分析…………………6-17
6.3.6.8總風險值計算………………………………………6-18
6.4結論…………………………………………………….6-18
第七章………………………………………………………………7-1
7.1改善建議流程圖………………………………………..7-1
7.2重新檢驗試算數據及結果……………………………..7-2
7.3改善方式分析……………………………………………7-2
7.3.1 A類系統設備面分析………………………………….7-2
7.3.1.1改善方案(一)………………………………………...7-2
7.3.1.2改善方案(二)………………………………………...7-3
7.3.1.3改善方案(三)………………………………………...7-3
7.3.2 B類人為操作面分析………………………………….7-4
7.3.2.1改善方案(一)………………………………………...7-4
7.3.2.2改善方案(二)………………………………………...7-4
7.3.2.3改善方案(三)………………………………………...7-4
7.3.2.3改善方案(四)………………………………………...7-4
7.4改善結果分析……………………………………………7-5
7.5結論………………………………………………………7-10
附錄 A. 空調系統FMEA 表
附錄 B 基本事件機率表
附錄 C 參考文獻
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