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特氣系統的選擇與設計

來源: http://www.caeious.com/發布時間:2019-05-15點擊次數:載入中...

一個工藝技術先進的大規模集成電路工廠的硅片制造過程中,全部工藝大約要使用50種不同的電子氣體.其中大部分為特種氣體.本文就特種氣體系統的設計與施工方面做一個簡單描述.特氣系統的選擇與設計小編跟大家來分享一下吧!

供氣系統的選擇:

1. 簡單供氣系統

簡單供氣系統主要針對4英寸及以下半導體芯片廠、半導體材料的科研機構以及一些單臺的工藝設備等。它們的制程簡單,通常不需要連續性供氣,對氣體供應系統的投資預算低。

由于氣體流量小,不經常使用,特種氣體氣源多采用普通鋼瓶(<50L)。輸送系統多采用半自動氣瓶柜或氣瓶架加簡單的控制面板;配置繼電器控制,自動切換,手動吹掃,手動放空,有害性氣體配備緊急切斷閥。惰性氣體瓶架則采用全手動系統,有些甚至用單瓶系統。全部氣體共用一個氣體房,甚至沒有氣體房,特氣鋼瓶和輸送系統有時放在回風夾道,或直接放在工藝制造設備旁邊或隔壁。如果沒有特別危險氣體一般共用一個抽風系統。簡單供氣系統通常存在安全隱患。

2. 常規供氣系統

常規供氣系統主要應用于4-6英寸 大規模集成電路廠,50MW以下的太陽能電池生產線,發光二極管的芯片工序線以及其它用氣量中等規模的電子行業。對氣體純度控制的要求不苛刻,系統配備在滿足安全的前提下盡量簡單,節省投資。

特種氣體采用普通鋼瓶(<50L)供氣。特氣輸送系統采用氣瓶柜。配置全自動PLC控制器,彩色觸摸屏;氣體面板采用氣動閥門和壓力傳感器,可實現自動切換,自動氮氣吹掃,自動真空輔助放空;多重安全防護措施,泄漏偵測,遠程緊急切斷;專用氮氣吹掃起源等等。VMB采用支路氣動閥,氮氣吹掃,真空輔助排空。惰性氣體多采用半自動氣瓶架,繼電器控制,自動切換,手動吹掃,手動放空;VMB主管氣動閥,氮氣吹掃;支路氣動閥,氮氣吹掃,真空輔助排空。氣體房和抽風系統根據氣體性質進行分類。              

3.大宗特氣供氣系統

大規模供氣系統主要針對大規模量產的8-12英寸(1英寸=25.4毫米)超大規模集成電路廠(氣體種類包括SiH4、N2O、2、 C2F6、 NH3等),100MW以上的太陽能電池生產線(氣體種類包括NH3),發光二極管的磊晶工序線(氣體種類包括NH3)、5代以上液晶顯示器工廠(氣體種類包括SIH4、CL2、NH3、NF3)等、光纖(氣體種類包括SiCl4)、硅材料外延生產線(氣體種類包括HCL)等行業。它們的投資規模巨大,采用先進的工藝制程設備,用氣需求量大,對穩定和不間斷供應、純度控制和安全生產提出嚴格的要求。

這些工廠的特種氣體的供給,除了普通鋼瓶(50L及以下)包裝的特種氣體外,還有多種類的特種氣體都普遍采用大包裝容器,由此它們被稱為大宗特氣,包括Y-鋼瓶(450L),T-鋼瓶(980L),集裝格(940L),ISO罐(22,500L),魚雷車(13,400L)等。

大宗特氣供應系統(BSGS)采用全自動PLC控制器,彩色觸摸屏;氣體面板采用氣動閥門和壓力傳感器,可實現自動切換,自動氮氣吹掃,自動真空輔助放空;多重安全防護措施,泄漏偵測,遠程緊急切斷;專用氮氣吹掃起源等等。特種氣體采用獨立氣源,多用點采用VMB或VMP分路供應,VMB或VMP采用支路氣動閥,氮氣吹掃,真空輔助排空等。由于BSGS氣源總量大,多采用獨立的氣體房,獨立的抽風系統

管道系統的設計

1.材料的選擇

特氣管路系統普遍采用316L不銹鋼電解拋光(EP)管道,閥門一般采用高純調壓閥、隔膜閥、高精密過濾器、(<0.003微米)、VCR接頭等。接觸氣體的管路部件表面粗糙度可控制在5uin。對于某些高腐蝕性的氣體如CL2等,采用經過特殊處理的耐腐蝕強的EP管 。

2.主管路系統的設計

在確定好氣體房和用氣點以后,主管路系統一般遵循管道線路盡量短,拐彎盡量少,布置緊湊合理,給人簡單美觀的感覺。輸送系統的數量和管徑的大小一般根據機臺用氣點的多少和流量大小確定,基本都采用小管徑輸送(1/4-3/4)而且多設計了備用系統。由于氣體本身的危險性,許多地方采用把管道鋪設在電纜橋架里,對于穿墻或穿過夾道的地方,周圍有危險源和經常有危險作業的地方,露天的地方管道一般布置在全封閉的橋架里。

對于低蒸汽壓氣體(WF6,DCS,BCl3,C5F8,ClF3等),需要考慮鋼瓶加熱,氣體面板加熱,管道伴熱等。為了精確控制流量,在氣源端一般會考慮配置高精度的壓力變送器、電子秤、溫控器等。在機臺用氣點也都配置了質量流量計,壓力調節閥。對于劇毒、高反應性和自燃氣體,應使用雙套管輸送。同時管道的設計要采用零死區設計,即整個管道系統從氣柜到VMB、從VMB到用氣點,要點對點,中間不允許有在氣體置換時有殘留空氣的死角。因此,整個管路系統中由VMB完成氣體的分配,中間沒有三通。管道還要有良好的接地。

3輔助系統的設計

氣體柜或控制面板在安裝和運輸的過程中由于搬運和震動,閥門、接頭、過濾器等的更換、或其他原因、需要對其重新進行高壓氣密性試驗和氦檢,氣體的置換也需要用到高壓氮氣或氦氣,所以特氣柜需設計接入高壓惰性氣體氦氣或氮氣。

值得一說的是,特氣輸送系統是指:將特種氣體從氣源端、根據工藝設備的工藝需求、通過對流量和壓力等參數的控制,通過管道、無二次污染、穩定的輸送到工藝設備的用氣點。

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