特气系统报告
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24
24
2.7气瓶柜安全防护设计
抽气装置 UV/IR火焰侦测器
消防洒水头
气体泄露侦测器
高压测试管路设计
钢瓶紧急关断阀(Valve Shutter)
现场EMO、远端停机开关
过流量开关装置
25
25
2.8气瓶柜附属配件
保温棉 排气管 消防管
Valve Shutter
26
触控面板
EMO
加热线
26
2.9气瓶柜排气量设计
1.以PN2做测试 2.O2浓度值 10 ppb
38
O2含量测试
38
3.51 管路验收测试作业(二)
测试项目
He气密测试
测试內容
1.一般只做special gas 2.以管內抽真空至 10-9 atm.cc/sec 3.管外测试点喷He，包括所有管件、接点 1.测试前，以PN2 purge 2.一般以2 bar压力purge持续3hrs以上 3.测试时间至少30 min 4.每5 min一张记录，30 min后得出平均表 5.平均微粒子数量 5 EA/ft3 at 0.1m
316 AP管(未经处理之素管)
32
32
3.1管路安全设计
» 输送距离之考量 » 气体使用点之最佳规划
» 气体预留扩充点之评估
» 安全性之考量
˃紧急遮断系统 ˃管路位置设计 ˃使用与维护之设计 ˃双套管需求
安全 稳定
33
33
3.2管路流速与用量之设计
气体种类 一般气体 可燃气体
气体流速 10m/s 7m/s 6m/s 8m/s
优缺点
简单、节省空间、成本低、 需透过日常管理以避免制程 由厂务端统一供应PN2 风险 高，亦可能造成交互污染 设计成本较高，但可避免不 同气体相互污染，风险低
3钢
16
16
2.1a 三钢式气瓶柜
17
17
2.1b 三钢式气瓶柜
18
18
2.2低压气体供应设计重点
供应流量设计 钢瓶温度设计 管路温度设计 温控设备设计
23
˃ 如腐蚀性、高压/低压
23
2.6重要的管路组件
气动(N2)控制阀（Air Valve） 手动控制阀 （Manual Valve） 逆止阀(Check Valve) 调压阀(Regulator) 压力传感器(Pressure Transmitter) 真空产生器(Vacuum Generator) 气体过滤器(Line Filter) 流量侦测器(Flow Sensor) 限流孔(Orofice)
气瓶钢数 自动切换 日常操作与Purge功能
3钢：一瓶使用、一瓶stand by、一
瓶purge管路清洁用PN2
由气体压力 由钢瓶重量 自动、半自动、手动
控制系统
PLC自动控制、警报输出至远 端 人机触控面板控制
22
22
2.6 气瓶柜管路设计
不相容气体不可设计在同一气瓶柜 不相容气体的purge管路不可相连 考虑使用压力与流量之需求 CGA接头需与钢瓶接头同一型号 盘面零件需考虑钢瓶高度 依照气体特性选择适当零件 注意管路死角purge的问题 考虑未來零件更换的方便性
气瓶柜內可能漏气处(例如:钢瓶头、压力调整 器、压力控制器…等)提供至少0.51 m/sec风速
钢瓶模式 2钢式之气瓶柜 3钢式之气瓶柜 排气量 300 立方英尺／每分钟 450立方英尺／每分钟
排气量会影响防爆半径
27
27
2.91气瓶柜的紧急关断时机
气体
泄露 EMO 火灾
气柜关断
报警
过流量 报警
地震仪 器作动
12
12
1.6a气瓶柜/架
▼气体依化学性质分类如下: 惰性气体(Inter gas): N2-----使用GR (Gas Rack)
▼易燃易爆性气体(Flammable gas): SiH4, NH3-----使用BSGS (Bulk special gas supply system) 供应
目前厂区钢瓶供应方式:
35
35
3.3管路流速与用量之设计
设计方式
负压设计
优点
缺点
1.需要抽真空 1.灵敏度较高 2.若泄露，易造成外管腐 2.若泄露，不会影响制程 蚀
1.以PN2保压方便 1.灵敏度较差 2.若泄露，较不易造成外 2.若泄露，会污染制程 管腐蚀 1.危险性较高 2.无法迅速判定泄露源
36
正压设计
开放式设计
考虑气体特性、钢瓶表面积、管路长度…等 侧面加热套 底部加热 加热帶 保溫棉
越短越佳
加热帶需有最高的加热溫度(65℃) 一般加热溫度(30-40℃)
19
19
2.3空间设计
依气体特性一般区分成三间：
腐蚀性/毒性气体房
防爆墙、泄爆口
易燃易爆气体房
惰性气体房
设 计 重 点
空调温控、大量排气、负力设计 气体泄露侦测、独立监控室 消防洒水、侦烟器、UV/IR、极早期侦烟 一般及紧急防护具、地震仪 与供应点距离近，但須有适当的安全区域 与物料间距离近，但須有适当的安全区域
1
1
IVO Confidential
特气中央 系统概述
特气中央 系统设计 气体侦 测系统
ALS 2.0 应系统简介
特殊气体供
管路设计 阀盘介绍
2
2
1.1 气体种类
大宗 气体 特殊 气体
类别
腐蚀性/毒性
N2、H2 O2 、He Ar 、He …
CORROSIVE/TOXI C
气体名称
HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、 NH3、 PH3、Cl2、 BCl3 …等 H2、 CH4、 SiH4、PH3、AsH3、 SiH2Cl2、 B2H6、 CH2F2、CH3F、CO… 等 O2、Cl2、 N2O、NF3…等
39
微粒子测试
39
4.现场供气阀盘VMB/VMP
» VMB需裝設气体侦测器、抽气裝置 » 可设计同类或相容气体于同一阀盘 » 一般设计成4、8、10接点，供气至数个机台 » 需有独立的purge系统
˃PN2不建议由中央供应系统供应
» 可做为气体中间调压
˃可设定供气压力警报点(±5 psi)
» 机台维修时，能提供做为气体管路的隔绝功能 » 紧急状况如泄露、火灾、地震时，也可利用 VMB之气动阀进行气体系统的自动分段隔离
1. PN2流量 10 LPM 2. H2O浓度差 < 10 ppb
1. PN2流量 10 LPM 2. O2浓度差 < 10 ppb
31
31
3.管路分类
单套管：惰性气体 依气体特性 双套管：腐蚀性/可燃性/毒性 一般要求SiH4、PH3、AsH3
依制程需求
316L EP管(Electro-Polish) 316L BA管(Bright Anneal)
1.简单方便
36
3.4管路施工与设计要求
» 減少滯留点：环状配管、purge机构 » 減少焊接点：规格化、bulk valve、拔曲成型管 » 減少弯曲点：bulk valve、拔曲成型管 » 焊接點之位置：支架阀基、管路途径 » 管路行径之环境：耐震、耐蚀、外力、温湿度、 药品、电气…等 » 减少接头：零件之耐久性 » 操作性：阀之位置、压力計、流量计、purge » 维护性：零件之位置、检查、更换需容易， purge设计 37
3
可燃性
FLAMMABLE
助燃性
惰性
INERT
N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、 3 Kr 、He…等
1.2 气体相互反应表
氣體 Ar H2 He N2 O2 B2H2 CF4 Cl2 HCl HF NF3 NH3 N2O Ar H2 He N2 O2
14
式 参数设
定模式
历史记 录查询
14
1.7a气瓶柜之操作示意图
Process VENT N2 LPV VGS P3 LPI P2 PGBV REG
供应区
REG
P4
HPA
真空产生区
HPV P1
HPI PGI
吹扫区
1%PH3/H2
N2
15
2.1气瓶源自文库数的设计
钢数 单钢 双钢
使用时机
制程未有量产之考量，常用于 实验室 制程有量产之考量，不允许停 机 制程有量产之考量，不允许停 机
B2H2
CF4 Cl2 HCl HF
NF3
NH3
N2O
PH3
SiH4
SiH2Cl2
PH3
SiH4
SiH2C l2
SF6 Air
SF6
Air
4
:相容； :危险；:激烈反应；:爆炸
4
1.3 气体供应方式
大宗 气体
特殊 气体
桶槽
钢瓶
气态
液态
N2、O2
气体理想流速
液态气体 毒性气体
O2
7m/s
34
34
3.2双套管设计重点与优缺点
內/外管材质为SUS 316 AP/SUS 316L EP
设计重点
外管可抽成负压或灌氮气维持正压
外管接压力表或压力警报器
外管接气体侦测器
优点
可避免外管直接受到 撞击 可将泄露气体阻隔于 外管內
缺点
扩充不易、施工困难、成 本昂贵 泄露源位置难以确认、维 护困难且费用高
80SLPM 200SLPM 80SLPM 200SLPM 12 SLPM 42.8 SLPM 6.8 SLPM 42.8 SLPM
设备数量
5 5
11
11
1.6气瓶安置方式
功能 防护箱体 强制抽气 安全防护 气瓶柜 Gas Cabinet 有 有 有 气瓶架 Gas Rack 无 无 无
自动化
有
有/无
GR
2013-8-15
BSGS
13
13
1.7气瓶柜之操作功能
PrePurge 更换钢 瓶 Post Purge Process Purge 手动模
• 抽出管內特气 • 操作人员手动更换更评
• 更换钢瓶后清洁管路 • 清除N2、气体上线 • 故障排除时，可人为操作阀件开关 • 设定各种功能参数 • 查看历史报警
37
3.5 管路验收测试作业(一)
测试项目
耐压测试 持压气密测试
测试內容
1.以PN2加压达到使用压力的1.5倍，持续60min 2.以焊道及元件变形量判断 1.以PN2加压达到使用压力的1.2倍，持续24hr 2.无明显之压降现象(压降 1%)
H2O含量测试
1.以PN2做测试 2.露点溫度(Dewpoint) -105℃
30
30
2.94气瓶柜的验收规格
测试项目
出厂时
He泄露测试 微粒子测试 H2O含量测试 O2含量测试
验收內容
1.出入口端加裝管帽 2.盘面填充PN2 保压(1-2 bar) < 2×10-9 atm.cc/sec 1. PN2流量 30 ml/sec 2. 微粒子 5 EA/ft3 at 0.1-0.3 m 3. 微粒子 < 0 EA/ft3 at 大于0.3 m
注二：具Valve Shutter裝置之钢瓶于断电后随即关闭出口阀，若无此裝置则需由人员 手动将出口阀关閉。
29
29
2.93消防设计
» 气体室裝侦烟感知器
» 可燃性气体加裝UV/IR火焰侦测器
» 可燃性气体加裝消防洒水头 » 与自动广播系统连线
˃ Cl2：因会与水起激烈反应，不可安裝喷水头
» 气体室环境可考虑加裝「极早期火焰預警侦测 器
28
28
2.92长时间停电处理程序
» 停止气瓶柜供气 » 由气瓶柜将一次侧管路Vent并Purge干净 » 充填PN2保压 » 记录钢瓶出口压力值与机台供应压力值 » 关闭控制箱之電源断路器 » 确认钢瓶阀关闭 » 关断气体供应室相关电力
注一：若有任何施工可能导致管路断裂以致于气体外泄之考量，除Vent外，尚須进行 30次以上之Cycle Purge。另外，若为惰性气体，则不需进行Vent动作。
H2、He
NF3 SIH4
NH3 CL2
5
5
1.4 特气供应流程
POU
VMB
VMP
氣瓶櫃
GR
6
6
1.5a 特气系统流程图
7
7
1.5b 特气系统流程图
8
8
1.5c 特气系统流程图
9
9
1.5d 特气房间平面图
10
10
1.5c 特气系统供应能力
气柜名称
SIH4 NH3
气柜供应能 主管路供应 VMB支供应 单台设备需 力 能力 能力 求量
20
20
2.4电力系统设计
需接UPS电源 需接紧急发电电源 独立之电源
避免不正常之跳机
包括气瓶柜、VMB、 消防、洩漏侦测、 Local Scrubber、排 气…等相关设施； 1.可处理停电时之紧急 状况； 2.可于停电时处理管路 之残存特气之排放
可避免受其他系 统之影响
21
21
2.5气瓶柜功能设计
24
2.7气瓶柜安全防护设计
抽气装置 UV/IR火焰侦测器
消防洒水头
气体泄露侦测器
高压测试管路设计
钢瓶紧急关断阀(Valve Shutter)
现场EMO、远端停机开关
过流量开关装置
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25
2.8气瓶柜附属配件
保温棉 排气管 消防管
Valve Shutter
26
触控面板
EMO
加热线
26
2.9气瓶柜排气量设计
1.以PN2做测试 2.O2浓度值 10 ppb
38
O2含量测试
38
3.51 管路验收测试作业(二)
测试项目
He气密测试
测试內容
1.一般只做special gas 2.以管內抽真空至 10-9 atm.cc/sec 3.管外测试点喷He，包括所有管件、接点 1.测试前，以PN2 purge 2.一般以2 bar压力purge持续3hrs以上 3.测试时间至少30 min 4.每5 min一张记录，30 min后得出平均表 5.平均微粒子数量 5 EA/ft3 at 0.1m
316 AP管(未经处理之素管)
32
32
3.1管路安全设计
» 输送距离之考量 » 气体使用点之最佳规划
» 气体预留扩充点之评估
» 安全性之考量
˃紧急遮断系统 ˃管路位置设计 ˃使用与维护之设计 ˃双套管需求
安全 稳定
33
33
3.2管路流速与用量之设计
气体种类 一般气体 可燃气体
气体流速 10m/s 7m/s 6m/s 8m/s
优缺点
简单、节省空间、成本低、 需透过日常管理以避免制程 由厂务端统一供应PN2 风险 高，亦可能造成交互污染 设计成本较高，但可避免不 同气体相互污染，风险低
3钢
16
16
2.1a 三钢式气瓶柜
17
17
2.1b 三钢式气瓶柜
18
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2.2低压气体供应设计重点
供应流量设计 钢瓶温度设计 管路温度设计 温控设备设计
23
˃ 如腐蚀性、高压/低压
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2.6重要的管路组件
气动(N2)控制阀（Air Valve） 手动控制阀 （Manual Valve） 逆止阀(Check Valve) 调压阀(Regulator) 压力传感器(Pressure Transmitter) 真空产生器(Vacuum Generator) 气体过滤器(Line Filter) 流量侦测器(Flow Sensor) 限流孔(Orofice)
气瓶钢数 自动切换 日常操作与Purge功能
3钢：一瓶使用、一瓶stand by、一
瓶purge管路清洁用PN2
由气体压力 由钢瓶重量 自动、半自动、手动
控制系统
PLC自动控制、警报输出至远 端 人机触控面板控制
22
22
2.6 气瓶柜管路设计
不相容气体不可设计在同一气瓶柜 不相容气体的purge管路不可相连 考虑使用压力与流量之需求 CGA接头需与钢瓶接头同一型号 盘面零件需考虑钢瓶高度 依照气体特性选择适当零件 注意管路死角purge的问题 考虑未來零件更换的方便性
气瓶柜內可能漏气处(例如:钢瓶头、压力调整 器、压力控制器…等)提供至少0.51 m/sec风速
钢瓶模式 2钢式之气瓶柜 3钢式之气瓶柜 排气量 300 立方英尺／每分钟 450立方英尺／每分钟
排气量会影响防爆半径
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27
2.91气瓶柜的紧急关断时机
气体
泄露 EMO 火灾
气柜关断
报警
过流量 报警
地震仪 器作动
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1.6a气瓶柜/架
▼气体依化学性质分类如下: 惰性气体(Inter gas): N2-----使用GR (Gas Rack)
▼易燃易爆性气体(Flammable gas): SiH4, NH3-----使用BSGS (Bulk special gas supply system) 供应
目前厂区钢瓶供应方式:
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3.3管路流速与用量之设计
设计方式
负压设计
优点
缺点
1.需要抽真空 1.灵敏度较高 2.若泄露，易造成外管腐 2.若泄露，不会影响制程 蚀
1.以PN2保压方便 1.灵敏度较差 2.若泄露，较不易造成外 2.若泄露，会污染制程 管腐蚀 1.危险性较高 2.无法迅速判定泄露源
36
正压设计
开放式设计
考虑气体特性、钢瓶表面积、管路长度…等 侧面加热套 底部加热 加热帶 保溫棉
越短越佳
加热帶需有最高的加热溫度(65℃) 一般加热溫度(30-40℃)
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2.3空间设计
依气体特性一般区分成三间：
腐蚀性/毒性气体房
防爆墙、泄爆口
易燃易爆气体房
惰性气体房
设 计 重 点
空调温控、大量排气、负力设计 气体泄露侦测、独立监控室 消防洒水、侦烟器、UV/IR、极早期侦烟 一般及紧急防护具、地震仪 与供应点距离近，但須有适当的安全区域 与物料间距离近，但須有适当的安全区域
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IVO Confidential
特气中央 系统概述
特气中央 系统设计 气体侦 测系统
ALS 2.0 应系统简介
特殊气体供
管路设计 阀盘介绍
2
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1.1 气体种类
大宗 气体 特殊 气体
类别
腐蚀性/毒性
N2、H2 O2 、He Ar 、He …
CORROSIVE/TOXI C
气体名称
HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、 NH3、 PH3、Cl2、 BCl3 …等 H2、 CH4、 SiH4、PH3、AsH3、 SiH2Cl2、 B2H6、 CH2F2、CH3F、CO… 等 O2、Cl2、 N2O、NF3…等
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微粒子测试
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4.现场供气阀盘VMB/VMP
» VMB需裝設气体侦测器、抽气裝置 » 可设计同类或相容气体于同一阀盘 » 一般设计成4、8、10接点，供气至数个机台 » 需有独立的purge系统
˃PN2不建议由中央供应系统供应
» 可做为气体中间调压
˃可设定供气压力警报点(±5 psi)
» 机台维修时，能提供做为气体管路的隔绝功能 » 紧急状况如泄露、火灾、地震时，也可利用 VMB之气动阀进行气体系统的自动分段隔离
1. PN2流量 10 LPM 2. H2O浓度差 < 10 ppb
1. PN2流量 10 LPM 2. O2浓度差 < 10 ppb
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3.管路分类
单套管：惰性气体 依气体特性 双套管：腐蚀性/可燃性/毒性 一般要求SiH4、PH3、AsH3
依制程需求
316L EP管(Electro-Polish) 316L BA管(Bright Anneal)
1.简单方便
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3.4管路施工与设计要求
» 減少滯留点：环状配管、purge机构 » 減少焊接点：规格化、bulk valve、拔曲成型管 » 減少弯曲点：bulk valve、拔曲成型管 » 焊接點之位置：支架阀基、管路途径 » 管路行径之环境：耐震、耐蚀、外力、温湿度、 药品、电气…等 » 减少接头：零件之耐久性 » 操作性：阀之位置、压力計、流量计、purge » 维护性：零件之位置、检查、更换需容易， purge设计 37
3
可燃性
FLAMMABLE
助燃性
惰性
INERT
N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、 3 Kr 、He…等
1.2 气体相互反应表
氣體 Ar H2 He N2 O2 B2H2 CF4 Cl2 HCl HF NF3 NH3 N2O Ar H2 He N2 O2
14
式 参数设
定模式
历史记 录查询
14
1.7a气瓶柜之操作示意图
Process VENT N2 LPV VGS P3 LPI P2 PGBV REG
供应区
REG
P4
HPA
真空产生区
HPV P1
HPI PGI
吹扫区
1%PH3/H2
N2
15
2.1气瓶源自文库数的设计
钢数 单钢 双钢
使用时机
制程未有量产之考量，常用于 实验室 制程有量产之考量，不允许停 机 制程有量产之考量，不允许停 机
B2H2
CF4 Cl2 HCl HF
NF3
NH3
N2O
PH3
SiH4
SiH2Cl2
PH3
SiH4
SiH2C l2
SF6 Air
SF6
Air
4
:相容； :危险；:激烈反应；:爆炸
4
1.3 气体供应方式
大宗 气体
特殊 气体
桶槽
钢瓶
气态
液态
N2、O2
气体理想流速
液态气体 毒性气体
O2
7m/s
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3.2双套管设计重点与优缺点
內/外管材质为SUS 316 AP/SUS 316L EP
设计重点
外管可抽成负压或灌氮气维持正压
外管接压力表或压力警报器
外管接气体侦测器
优点
可避免外管直接受到 撞击 可将泄露气体阻隔于 外管內
缺点
扩充不易、施工困难、成 本昂贵 泄露源位置难以确认、维 护困难且费用高
80SLPM 200SLPM 80SLPM 200SLPM 12 SLPM 42.8 SLPM 6.8 SLPM 42.8 SLPM
设备数量
5 5
11
11
1.6气瓶安置方式
功能 防护箱体 强制抽气 安全防护 气瓶柜 Gas Cabinet 有 有 有 气瓶架 Gas Rack 无 无 无
自动化
有
有/无
GR
2013-8-15
BSGS
13
13
1.7气瓶柜之操作功能
PrePurge 更换钢 瓶 Post Purge Process Purge 手动模
• 抽出管內特气 • 操作人员手动更换更评
• 更换钢瓶后清洁管路 • 清除N2、气体上线 • 故障排除时，可人为操作阀件开关 • 设定各种功能参数 • 查看历史报警
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3.5 管路验收测试作业(一)
测试项目
耐压测试 持压气密测试
测试內容
1.以PN2加压达到使用压力的1.5倍，持续60min 2.以焊道及元件变形量判断 1.以PN2加压达到使用压力的1.2倍，持续24hr 2.无明显之压降现象(压降 1%)
H2O含量测试
1.以PN2做测试 2.露点溫度(Dewpoint) -105℃
30
30
2.94气瓶柜的验收规格
测试项目
出厂时
He泄露测试 微粒子测试 H2O含量测试 O2含量测试
验收內容
1.出入口端加裝管帽 2.盘面填充PN2 保压(1-2 bar) < 2×10-9 atm.cc/sec 1. PN2流量 30 ml/sec 2. 微粒子 5 EA/ft3 at 0.1-0.3 m 3. 微粒子 < 0 EA/ft3 at 大于0.3 m
注二：具Valve Shutter裝置之钢瓶于断电后随即关闭出口阀，若无此裝置则需由人员 手动将出口阀关閉。
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2.93消防设计
» 气体室裝侦烟感知器
» 可燃性气体加裝UV/IR火焰侦测器
» 可燃性气体加裝消防洒水头 » 与自动广播系统连线
˃ Cl2：因会与水起激烈反应，不可安裝喷水头
» 气体室环境可考虑加裝「极早期火焰預警侦测 器
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2.92长时间停电处理程序
» 停止气瓶柜供气 » 由气瓶柜将一次侧管路Vent并Purge干净 » 充填PN2保压 » 记录钢瓶出口压力值与机台供应压力值 » 关闭控制箱之電源断路器 » 确认钢瓶阀关闭 » 关断气体供应室相关电力
注一：若有任何施工可能导致管路断裂以致于气体外泄之考量，除Vent外，尚須进行 30次以上之Cycle Purge。另外，若为惰性气体，则不需进行Vent动作。
H2、He
NF3 SIH4
NH3 CL2
5
5
1.4 特气供应流程
POU
VMB
VMP
氣瓶櫃
GR
6
6
1.5a 特气系统流程图
7
7
1.5b 特气系统流程图
8
8
1.5c 特气系统流程图
9
9
1.5d 特气房间平面图
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10
1.5c 特气系统供应能力
气柜名称
SIH4 NH3
气柜供应能 主管路供应 VMB支供应 单台设备需 力 能力 能力 求量
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2.4电力系统设计
需接UPS电源 需接紧急发电电源 独立之电源
避免不正常之跳机
包括气瓶柜、VMB、 消防、洩漏侦测、 Local Scrubber、排 气…等相关设施； 1.可处理停电时之紧急 状况； 2.可于停电时处理管路 之残存特气之排放
可避免受其他系 统之影响
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2.5气瓶柜功能设计