半导体厂GAS系统基础知识解读

GAS

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),藉由管路及电缆线连接至机台及其附属设备( 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，MOVE IN ，CORE DRILL，SEISMIC ，VACUU，GAS，CHEMICAL，

D.I ,PCW,CW,EXHAUST,ELECTRIC, DRAIN.

二、GAS HOOK-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 Hook-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VMB（Valve Mainfold Box.多功能阀箱）或VMP（Valve 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（BULK GAS）与特殊气体（SPECIALTY 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及炭氢化合物以供给无尘室CDA/IA (Clean Dry Air)。

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)，Local Scrubber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O3 Generator

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H2 BAKE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.BULK GAS 的供应系统

Methods:

Bulk Gas Supply System in Fab

大宗气体(BULK GAS)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