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二、GASHOOK-UP专业知识的基本认识
在半导体厂,所谓气体管路的Hook-up(配管衔接)以BuckGas(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(MainPiping)至次主管线(Sub-MainPiping)之TakeOff点称为一次配(SP1Hook-up),自TakeOff出口点至机台(Tool)或设备(Equipment)的入口点,谓之二次配(SP2Hook-up)。
以SpecialtyGas(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(GasCabinet)。
自G/C出口点至VMB(ValveMainfoldBox.多功能阀箱)或VMP(ValveMainfoldPanel多功能阀盘)之一次测(Primary)入口点,称为一次配(SP1Hook-up),由VMB或VMPStick之二次侧(Secondary)出口点至机台入口点谓之二次配(SP2Hook-up)。
GAS简单知识基本掌握
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(BULKGAS)与特殊气体(SPECIALTYGAS)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
1.1BulkGas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(CleanDryAir/InstrumentAir):
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及炭氢化合物以供给无尘室CDA/IA(CleanDryAir)。
GN2(Nitrogen):
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反应成CO2,将H2反应成H2O,再由分子筛吸附CO2、H2O,再经分溜分离O2&
CnHm。
N2=-195.6℃,O2=-183℃。
PN2(Nitrogen):
将GN2经由纯化器(Purifier)纯化处理,产生高纯度的氮气。
一般液态氮气纯度约为99.9999﹪,含小数点后共6个9。
经纯化器纯化过的氮气纯度约为99.9999999﹪,含小数点后共9个9。
PO2(Oxygen):
利用压缩机压缩冷却气体成液态气体,经二次分溜获得99.0﹪以上纯度之氧,再除去N2、Ar、CnHm。
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):
利用压缩机压缩冷却气体成液态气体,经二次分溜获得99.0﹪以上纯度之氩气,因氩气在空气中含量仅0.93﹪,生产成本相对较高。
PH2(Hydrogen):
利用压缩机压缩冷却气体成液态气体,经二次分溜获得99.0﹪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,其主要产地为美国及俄罗斯。
利用压缩机压缩冷却气体成液态气体,易由分溜获得。
Helium=-268.9℃,Methane=-161.4℃。
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及吹净(purge),LocalScrubber助燃。
IA主要供给厂务系统气动设备动力气源及吹净。
N2:
主要供给部分气动设备气源或供给吹净、稀释、惰性气体环境及化学品输送压力来源。
O2:
供给ETCH制程氧化剂所需及CPCVD制程中供给氧化制程用,供给O3Generator所需之氧气供应及其它制程所需。
Ar:
供给Sputter制程,离子溅镀热传导介质,Chamber稀释及惰性气体环境。
H2:
供给炉管设备燃烧造成湿氧环境,POLY制程中做H2BAKE之用,W-PLUG制程中作为WF6之还原反应气体及其它制程所需。
He:
供给化学品输送压力介质及制程芯片冷却。
3.BULKGAS的供应系统
Methods:
BulkGasSupplySystembeforeFab
BulkGasSupplySysteminFab
大宗气体(BULKGAS)虽然不像特殊气体(SPECIALITYGAS),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之爆炸范围(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,如何避免泄漏、如何防患,则是我们努力的工作之一。
1.2特殊气体特性及系统简介
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FlammableGas
*毒性气体ToxicGas
*腐蚀性气体CorrosiveGas
*低压性/保温气体HeatGas
*惰性气体InertGas
1.特殊气体特性简介
*易燃性气体:
燃点低,一泄漏与其他气体相混,便易引起爆炸及燃烧
如SIH4,PH3,H2,….
*毒性气体:
反应性极强,强烈危害人体功能,如CO,NO,CLF3,….
*腐蚀性气体:
易与水份起反应而产生酸性物质,有刺鼻,腐蚀,破坏人体的危险性
如NH3,SIF4,CL2,….
*低压性/保温气体:
属粘稠性液态气体,需包加热线及保温棉,将管内的温度升高以使其气化,才能充分供应气体,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,….
2.供应系统简介
*GC(GasCabinet)气瓶柜
*GR(GasRack)气瓶架
*BSGSSystem(BulkSepcialgassupplysystem)特殊气体大量供应系统
*Y-Cylinder,Bundle集束钢瓶
*Trailer槽车
*VDB主阀箱/VDP主阀盘(ValveDistributionBox/Panel)
*VMB阀箱/VMP阀盘(ValveManifoldBox/Panel)
SpecialtyGasSupplySystem
SpecialtyGasSupplySystem-Equipmentineveryfloor
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,如何避免泄漏、如何防患,则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)及二次配管(SP2,
又称Hookup)。
SP1:
为由气体的起始流出点(Gasyard/Gascabinet)至无尘室中的TakeoffValve或VMB(Valvemanifoldbox)/VMP(Valvemanifoldpanel)。
SP2:
为由TakeoffValve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BulkGas及SpecialityGas两大类。
2.1Material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(Material)
2.1.1材料区分:
1.TUBE&
PIPE(管件)
2.FITTINGS(配件)
3.VALVE(阀件)
4.REGULATOR(调压阀)
5.CHECKVALVE(逆止阀)
6.FILTER(过滤器)
7.VACUUMGENERATOR(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/….
•业主需求及预算
*有无指定厂牌或规格
•依机台所需用量及本身接点选定料件尺寸
*影响材料使用的尺寸–¼
”/¾
”/15A/…….
•依机台所需压力及流量不同选择材料型式
*选用压力范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…..
2.1.3TUBE&
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)及壁厚作为量度之尺寸.
*规格:
6M/stickor4M/stickor100M/roll
2.常用材质:
SS304/SS304L&
SS316/SS316L&
VIM+VAR&
HC-22…
3.表面处理等级:
BA–BrightAnneal表面研磨
EP–ElectroPolish表面研磨+电解研磨
•4.等级:
*BulkGas一般使用316LBA或316LEP等级
*SpecialtyGas:
易燃性/惰性气体–316LEP
毒性–双套管(304AP+316LEP)/单管316LEP
腐蚀性气体–VIM+VAR
低压性气体--316LEP+HeaterLine+WarmCover
2.1.4FITTINGS配件:
•1.材质同管件
•2.常用种类:
a.Nut+Gland+Gasket
b.Elbow,Tee,Reducer
c.Cap,Plug
d.Co
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