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特种气体系统的设计与施工

2021-01-12

一个工艺技术先进的大规模集成电路工厂的硅片制造过程中,全部工艺大约要使用不同的广西气体。其中大部分为特种气体。本文就特种气体系统的设计与施工方面做一个简单描述。

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一:概念 


特气输送系统是指:将特种气体从气源端、根据工艺设备的工艺需求、通过对流量和压力等参数的控制,通过管道、无二次污染、稳定的输送到工艺设备的用气点。

其基本流程是:气源→控制柜→管道传输→VMB→用气点

二:分类 

特种气体根据气体性质不同一般分为:惰性气体、易燃易爆气体、有毒气体和腐蚀性气体;根据供应包装的不同分为:特种气体和大宗特种气体。

三:供气系统的选择 

1. 简单供气系统 

简单供气系统主要针对4英寸及以下半导体芯片厂、半导体材料的科研机构以及一些单台的工艺设备等。它们的制程简单,通常不需要连续性供气,对气体供应系统的投资预算低。

由于气体流量小,不经常使用,特种气体气源多采用普通钢瓶(<50L)。输送系统多采用半自动气瓶柜或气瓶架加简单的控制面板;配置继电器控制,自动切换,手动吹扫,手动放空,有害性气体配备紧急切断阀。惰性气体瓶架则采用全手动系统,有些甚至用单瓶系统。所有气体共用一个气体房,甚至没有气体房,特气钢瓶和输送系统有时放在回风夹道,或直接放在工艺制造设备旁边或隔壁。如果没有特别危险气体一般共用一个抽风系统。简单供气系统通常存在安全隐患。



2. 常规供气系统 

常规供气系统主要应用于4-6英寸 大规模集成电路厂,50MW以下的太阳能电池生产线,发光二极管的芯片工序线以及其它用气量中等规模的电子行业。对气体纯度控制的要求不苛刻,系统配备在满足安全的前提下尽量简单,节省投资。

特种气体采用普通钢瓶(<50L)供气。特气输送系统采用气瓶柜。配置全自动PLC控制器,彩色触摸屏;气体面板采用气动阀门和压力传感器,可实现自动切换,自动氮气吹扫,自动真空辅助放空;多重安全防护措施,泄漏侦测,远程紧急切断;专用氮气吹扫起源等等。VMB采用支路气动阀,氮气吹扫,真空辅助排空。惰性气体多采用半自动气瓶架,继电器控制,自动切换,手动吹扫,手动放空;VMB主管气动阀,氮气吹扫;支路气动阀,氮气吹扫,真空辅助排空。气体房和抽风系统根据气体性质进行分类。               

3.大宗特气供气系统

大规模供气系统主要针对大规模量产的8-12英寸(1英寸=25.4毫米)超大规模集成电路厂(气体种类包括SiH4、N2O、2、 C2F6、 NH3等),100MW以上的太阳能电池生产线(气体种类包括NH3),发光二极管的磊晶工序线(气体种类包括NH3)、5代以上液晶显示器工厂(气体种类包括SIH4、CL2、NH3、NF3)等、光纤(气体种类包括SiCl4)、硅材料外延生产线(气体种类包括HCL)等行业。它们的投资规模巨大,采用先进的工艺制程设备,用气需求量大,对稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产提出严格的要求。

这些工厂的特种气体的供给,除了普通钢瓶(50L及以下)包装的特种气体外,还有多种类的特种气体都普遍采用大包装容器,由此它们被称为大宗特气,包括Y-钢瓶(450L),T-钢瓶(980L),集装格(940L),ISO罐(22,500L),鱼雷车(13,400L)等。 

大宗特气供应系统(BSGS)采用全自动PLC控制器,彩色触摸屏;气体面板采用气动阀门和压力传感器,可实现自动切换,自动氮气吹扫,自动真空辅助放空;多重安全防护措施,泄漏侦测,远程紧急切断;专用氮气吹扫起源等等。特种气体采用独立气源,多用点采用VMB或VMP分路供应,VMB或VMP采用支路气动阀,氮气吹扫,真空辅助排空等。由于BSGS气源总量大,多采用独立的气体房,独立的抽风系统



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