大宗气体及特殊气体.doc
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1、wordGAS 系统基础知识 概述HOOK-UP专业认知一、 厂务系统HOOK UP定义HOOK UP 乃是藉由连接以传输UTILITIES使机台达到预期的功能。HOOK UP是将厂务提供的 UTILITIES ( 如 水,电,气,化学品等),经由预留之UTILITIES连接点( PORT OR STICK),藉由管路与电缆线连接至机台与其附属设备( SUBUNITS)。机台使用这些 UTILITIES,达成其所被付予的制程需求并将机台使用后,所产生之可回收水或废弃物( 如废水,废气等),经由管路连接至系统预留接点,再传送到厂务回收系统或废水废气处理系统。HOOK UP 项目主要包括CAD,M
2、OVE IN ,CORE DRILL,SEISMIC ,VACUUM,GAS, CHEMICAL ,D.I ,PCW,CW,EXHAUST,ELECTRIC, DRAIN.二、 GAS HOOK-UP专业知识的根本认识在半导体厂,所谓气体管路的Hook-up配管衔接以Buck Gas一般性气体如CDA、GN2、PN2、PO2、PHE、PAR、H2等而言,自供气源之气体存贮槽出口点经主管线Main Piping至次主管线Sub-Main Piping之Take Off点称为一次配SP1 Hook-up,自Take Off出口点至机台Tool或设备Equipment的入口点,谓之二次配SP2 Ho
3、ok-up。以Specialty Gas特殊性气体如:腐蚀性、毒性、易燃性、加热气体等之气体而言其供气源为气柜Gas Cabinet。自G/C出口点至VMBValve Mainfold Box.多功能阀箱或VMPValve Mainfold Panel多功能阀盘之一次测Primary入口点,称为一次配SP1 Hook-up,由VMB或VMP Stick之二次侧Secondary出口点至机台入口点谓之二次配SP2 Hook-up。GAS简单知识根本掌握第一章 气体概述由于制程上的需要,在半导体工厂使用了许多种类的气体,一般我们皆依气体特性来区分,可分为一般气体BULK GAS与特殊气体SPECI
4、ALTY GAS两大类。前者为使用量较大之气体,如N2、CDA等,因用量较大,一般气体常以大宗气体称之。后者为使用量较小之气体一般指用量小,极少用量便会对人体造成生命威胁的气体,如SiH4、NF3等1.1 Bulk Gas 介绍 半导体厂所使用的大宗气体,一般有:CDA、GN2、PN2、PAr、PO2、PH2、PHe等七种。1 大宗气体的制造:CDA / IA (Clean Dry Air / Instrument Air):CDA之来源取之于大气经压缩机压缩后除湿,再经过滤器或活性炭吸附去除粉尘与炭氢化合物以供给无尘室CDA/IA (Clean Dry Air)。GN2 (Nitrogen)
5、利用压缩机压缩冷却气体成液态气体,经过触媒转化器,将CO反响成CO2,将H2反响成H2O,再由分子筛吸附CO2、H2O,再经分溜别离O2 & Hm。,O2=-183。PN2 (Nitrogen):将GN2经由纯化器(Purifier)纯化处理,产生高纯度的氮气。,含小数点后共6个9。,含小数点后共9个9。PO2 (Oxygen):以上纯度之氧,再除去N2、Ar、Hm。另外可由水电解方式解离H2 O2,产品液化后易于运送储存。PAr (Argon):,生产本钱相对较高。PH2 (Hydrogen):以上纯度之氢气。另外可由水电解方式解离H2 O2,制程廉价但危险性高易触发爆炸,液化后易于运送储
6、存。PHe (Helium):由稀有富含氦气之天然气中提炼,其主要产地为美国与俄罗斯。利用压缩机压缩冷却气体成液态气体,易由分溜获得。2大宗气体在半导体厂的用途: CDA: CDA主要供给FAB内气动设备动力气源与吹净(purge),Local Scrubber助燃。IA主要供给厂务系统气动设备动力气源与吹净。 N2: 主要供给局部气动设备气源或供给吹净、稀释、惰性气体环境与化学品输送压力来源。 O2: 供给ETCH制程氧化剂所需与CPCVD制程中供给氧化制程用,供给O3 Generator所需之氧气供给与其它制程所需。 Ar: 供给Sputter制程,离子溅镀热传导介质,Chamber稀释与
7、惰性气体环境。 H2: 供给炉管设备燃烧造成湿氧环境,POLY制程中做H2 BAKE之用,W-PLUG制程中作为WF6之复原反响气体与其它制程所需。 He:供给化学品输送压力介质与制程芯片冷却。3.BULK GAS 的供给系统Methods:-OOO-He-OOO-OH2-O-Ar-OOO2-OON2O-CDApressorBundleTrailer Container Storage tank Produced on-siteGAS TYPEBulk Gas Supply System before FabBulk Gas Supply System in Fab 大宗气体(BULK GAS
8、)虽然不像特殊气体(SPECIALITY GAS),有的具有强烈的毒性、腐蚀性。但是我们使用大宗气体时,仍然要注意安全。GN2、PN2、PAr、PHe具有窒息性的危险,这些气体无臭、无色、无味,如大量泄出而相对致空气中含氧量一般为21减少至16以下时,即有头痛与恶心现象。当氧气含量少至10时,将使人陷入意识不清状态,6以下瞬间昏倒,无法呼吸,6分钟以内即死亡。PH2因泄漏或混入时,其本身之浓度只要在H2之爆炸X围(4%75%)内如对空气,只要一有火源,此气体乃会因相混而燃烧。PO2会使物质易于氧化产生燃烧,造成火灾的不幸事件。因此,身在半导体工厂工作的我们,在设计上、施工中,如何防止泄漏、如何
9、防患,如此是我们努力的工作之一。1.2 特殊气体特性与系统简介半导体厂所使用的特殊气体种类繁多,约有四五十种,依危险性可区分为以下数类:* 易燃性气体 Flammable Gas * 毒性气体 Toxic Gas * 腐蚀性气体 Corrosive Gas * 低压性/保温气体 Heat Gas* 惰性气体 Inert Gas* 易燃性气体 : 燃点低, 一泄漏与其他气体相混,便易引起爆炸与燃烧 如 SIH4 , PH3 , H2 ,. * 毒性气体 : 反响性极强,强烈危害人体功能 , 如 CO, NO,CLF3,.* 腐蚀性气体 : 易与水份起反响而产生酸性物质,有刺鼻,腐蚀,破坏人体的危
10、险性 如 NH3, SIF4,CL2,.* 低压性/保温气体 : 属粘稠性液态气体,需包 加热线 与 保温棉 ,将管内的温度升高以使其气化,才能充分供给气体 , 如 WF6, BCL3 , DCS,.* 惰性气体 : 又称窒息性气体 , 当泄漏出的量使空气中含氧量减少至16%6%以下时,便会影响人体,甚至死亡 , 如 SF6 , C4F8 , N2O , .* GC Gas Cabinet 气瓶柜 *GR Gas Rack 气瓶架* BSGS System Bulk Sepcial gas supply system特殊气体大量供给系统* Y-Cylinder , Bundle 集束钢瓶 *
11、Trailer 槽车* VDB 主阀箱 / VDP 主阀盘 Valve Distribution Box/Panel* VMB 阀箱 / VMP 阀盘 (Valve Manifold Box/Panel)Specialty Gas Supply SystemSpecialty Gas Supply System- Equipment in every floor 我们不排除这些气体会对我们有不良影响。身在半导体工厂的我们,在设计上、施工中,如何防止泄漏、如何防患,如此是我们努力的工作之一。第二章 一次配管和二次配管半导体厂的气体管路,我们一般区分为一次配管SP1与二次配管SP2,又称Hooku
12、p。 SP1:为由气体的起始流出点Gas yard/Gas cabinet至无尘室中的Take off Valve 或 VMBValve manifold box/VMPValve manifold panel。 SP2:为由Take off Valve 或 VMB/VMP开始至生产机台设备处为止Hookup。所使用管材以1/4、3/8、1/2、3/4为主。Piping之设计应配合气体类型考量,一般分为Bulk Gas与Speciality Gas两大类。2.1 Material 介绍 了解半导体气体工程的配管,和管路设计,必须先了解材料Material2.1.1 材料区分:1. TUBE &
13、 PIPE管件2. FITTINGS配件3. VALVE阀件4. REGULATOR调压阀5. CHECK VALVE逆止阀6. FILTER过滤器7. VACUUM GENERATOR真空产生器8. 其他2.1.2 选料依据:气体种类 , 气体特性 * 影响材料使用的等级 AP / BA / EP / V+V / .业主需求与预算*有无指定厂牌或规格依机台所需用量与本身接点选定料件尺寸 * 影响材料使用的尺寸 / / 15A / .依机台所需压力与流量不同选择材料型式 * 选用压力X围适合或流量符合之阀件视盘面组装选择料件接头型式 * VCR / SWG / Welding / Flange
14、2.1.3 TUBE & PIPE 管件:1.定义: * Pipe :, 以 公称内径(ID) 配合壁厚作为量度之尺寸. * Tube : 以外径(OD) 与壁厚作为量度之尺寸.*规格 : 6M/stick or 4M/stick or 100M/roll: SS304 /SS304L & SS316 / SS316L & VIM+VAR & HC-223.外表处理等级 : BA Bright Anneal 外表研磨 EP Electro Polish 外表研磨 + 电解研磨4.等级: * Bulk Gas 一般使用 316L BA 或 316L EP 等级 * Specialty Gas
15、 易燃性 / 惰性 气体 316L EP 毒性 双套管 ( 304 AP + 316L EP ) / 单管 316L EP 腐蚀性 气体 VIM + VAR 低压性气体 - 316L EP + Heater Line + Warm Cover2.1.4 FITTINGS 配件:2.常用种类 : a.Nut + Gland + Gasket b.Elbow,Tee,Reducer c.Cap,Plug3.型式与规格 : 一般可分为 VCR / SWG / WELDING /螺牙接头/FLANGE 尺寸从 1/8“1(VCR/SWG)与1/4“300A(WELD/FLANGE) 皆有, 又分 短
16、接头 SCM (micro) or 长接头 SCL (long) & SCF (以Kitz作说明):Product Name Size Size for other side Type Specification Material SCM 4 0 E EP LE SCM:表示BANKEN公司对FITTING的分类,是属于短接头型式。 4:表示尺寸为1/4。 0:表示另一端尺寸同前,为1/4。 E:表示此料件型式为ELBOW。 EP:表示料件外表处理等极为EP。LE:表示此料件为VIM+VAR等级的EP4.常用厂牌 : KITZ / HAM-LET / IHARA / SWAGELOK /FUJ
17、IKIN.5.另外大局部FITTING又分为三种不同规格,分别为一般Type;Union Type与Reducing Type。一般型即为平时所见之焊接型式,Union型为对接型式即直接以GLAND+NUT锁紧,Reducing型类似一般型,唯其两端三端尺寸不同。 一般组盘所用接头有两种,分别为VCR与SWG,其中VCR需锁紧1/8圈,SWG需锁紧1 1/4圈(1/4以下需锁紧3/4圈),方能有效锁紧。 大局部的气体使用之GASKET为Ni材质,CO对Ni具侵蚀性* CO& O3 Gasket must be SUS.。2.1.5 VALVE 阀件:2.常用种类 : * 手动阀 ( Manua
18、l Valve ) a.Ball Valve 球阀 b.Bellows Valve 波纹管阀gm Valve 膜片阀*气动阀 ( Air Valve )*逆止阀 ( Check Valve ) CHECK VALVE选取主要依据其尺寸与两端接头型式决定。Cracking Pressure为Check Valve使气体通过之最小压力。通常选用3 psig以下之型式。NH3必需使用特殊之Check Valve, * NH3 Check valve must be AFLAS type.。 * 其他3.常用厂牌 : KITZ / OHNO / IHARA / MOTOYAMA / NUPRO.4.
19、备注: * 高压阀 / 低压阀 - 依使用场所不同来选择 * 两通阀 / 三通阀 / 四通阀 / . : 依需求来选择,注意流向选择2.1.6 REGULATOR 调压阀:2. Seat 材质: PCTFE , SS316L , Kel-F81* N2O Seat material must be Vespel.3.常用种类 : * 高压 / 低压 / 一般压力 * 2P 无表头 / 3P or 4P 单表头 或双表头 * VCR / SWG / Flange4. REGULATOR一般分高压与低压选取,但尚有高流量型式可供选取,另外可依表头Gauge需求加以搭配。(以 KITZ 为例) *
20、Bulk Gas 一般使用 316L BA 或 316L EP 等级 / VCR 或SWG 1/4 - R25 系列 3/8 - R35 系列 1/2 - RH1 系列 * Specialty Gas : 毒性 / 易燃性 / 惰性 气体 316L EP - L25 or R25 系列 腐蚀性 气体 VIM + VAR - L25SVA 系列 低压性气体 需选择可调负压的 type - L96SSA 系列(-30Hg030 psi)2.1.7 about Pressure Gauge & Transducer1.常用种类区别 : * Pressure Gauge ( PG ) 压力表头 , 指
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