特气系统报告

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)
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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
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
H2、He
NF3 SIH4
NH3 CL2
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1.4 特气供应流程
POU
VMB
VMP
氣瓶櫃
GR
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6
1.5a 特气系统流程图
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1.5b 特气系统流程图
8
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1.5c 特气系统流程图
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1.5d 特气房间平面图
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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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式 参数设
定模式
历史记 录查询
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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
Baidu NhomakorabeaHPV P1
HPI PGI
吹扫区
1%PH3/H2
N2
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2.1气瓶钢数的设计
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
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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
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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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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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℃
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
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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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2.8气瓶柜附属配件
保温棉 排气管 消防管
Valve Shutter
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触控面板
EMO
加热线
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2.9气瓶柜排气量设计
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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
1.以PN2做测试 2.O2浓度值 10 ppb
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O2含量测试
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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
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
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
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
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2.1a 三钢式气瓶柜
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17
2.1b 三钢式气瓶柜
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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
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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
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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。
GR
2016/8/30
BSGS
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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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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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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
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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
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正压设计
开放式设计
316 AP管(未经处理之素管)
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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
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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
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
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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
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˃ 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)












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
B2H2

CF4 Cl2 HCl HF
NF3

NH3

N2O
PH3
SiH4
SiH2Cl2














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
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