半导体工厂(FAB)大宗气体系统的设计(精)
半导体厂GAS系统基础知识要点

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(SP1Hook-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)。
半导体工厂大宗气体系统的设计

半导体工厂大宗气体系统的设计引言:半导体工厂(FAB)生产过程中需要使用大量的气体,这些气体在各个工序中起着至关重要的作用。
因此,设计一个高效可靠的大宗气体系统对于确保半导体工厂的正常运行和产品质量至关重要。
本文将重点探讨半导体工厂大宗气体系统的设计。
一、系统需求分析:在设计半导体工厂大宗气体系统之前,首先需要进行系统需求分析。
这包括对半导体生产工艺的了解,对所需气体种类和流量的确定,以及对系统的可靠性和安全性的考虑。
1.工艺要求:不同的半导体生产工艺所需的气体种类和流量可能会有所不同。
因此,需要先了解工艺要求,确定所需的气体类型,如氮气、氧气、氢气等,以及其流量。
2.流程和流量:在确定所需气体类型后,需要进行系统流程和流量的设计。
这包括确定气体的输送、净化、储存和分配的流程,并根据工艺要求确定每个阶段所需的气体流量。
3.可靠性和安全性:大宗气体系统设计需要考虑系统的可靠性和安全性。
可靠性包括系统的稳定性和可持续性,确保气体供应稳定并能满足生产需求。
安全性考虑包括气体的安全处理和泄漏的防范。
二、系统设计方案:在进行系统设计时,需要根据前面的需求分析,结合实际情况,提出一个合理的设计方案。
1.气体配送系统:气体配送系统用于将气体从供应源输送到工艺设备。
它包括气体输送管道、阀门和流量计等设备。
为了确保气体的流量和压力稳定,可以使用压力传感器和流量控制阀进行控制。
此外,还应根据需要设计合适的管网结构,确保气体分配均匀。
2.气体净化系统:气体净化系统用于去除气体中的杂质和污染物,以确保气体质量符合生产要求。
它包括过滤器、吸附剂和催化剂等设备。
根据不同的气体类型和污染物种类,选择适当的净化设备和方法。
3.气体储存系统:由于气体供应可能会有时间和流量的波动,因此需要设计一个气体储存系统,以弥补供应的不稳定性。
气体储存系统可以包括储气罐、压缩机和气体储存器等设备。
通过合理的容量和流量的设计,确保气体供应的持续和稳定。
半导体废气系统设计

半导体废气系统设计
1. 废气成分分析,首先需要对半导体制造过程中产生的废气进行成分分析,了解其中包含的有害气体种类和浓度,比如氟化物、氨气、氮氧化物等。
这有助于确定需要采取何种处理方法。
2. 废气处理技术,根据废气成分分析结果,选择合适的废气处理技术,常见的包括吸附、吸收、氧化、还原、膜分离等方法。
比如对于含氟化物的废气可以采用干法或湿法吸收处理,对含氨气的废气可以采用氧化还原处理等。
3. 设备选择,根据废气处理技术选择相应的处理设备,比如吸附塔、吸收塔、氧化反应器、膜分离设备等。
需要考虑设备的处理效率、稳定性、操作成本等因素。
4. 排放标准,根据当地环保法规和排放标准确定废气处理系统的设计要求,包括排放浓度、排放量等。
5. 安全性考虑,废气处理系统设计需要考虑设备运行过程中的安全性,包括防爆、泄漏、有毒气体排放等方面的安全措施。
6. 运行与维护,设计完废气处理系统后,需要考虑系统的运行与维护,包括操作规程的制定、定期维护保养、设备故障处理等。
总的来说,半导体废气系统设计需要综合考虑废气成分、处理技术、设备选择、排放标准、安全性和运行维护等多个方面,以确保废气得到有效处理,符合环保要求,同时保证生产过程安全稳定运行。
半导体气体系统介绍

半导体气体系统介绍半导体气体系统是一种用于制造纯净半导体材料的机械设备,它通常包含气体供应系统、气体控制系统、气体分析系统和气体处理系统等部件。
半导体气体系统的主要功能是提供和控制具有高纯度和稳定性的气体,以满足半导体制造工艺的要求。
在半导体制造过程中,气体被广泛用于多种用途,如反应气体用于沉积薄膜、掺杂气体用于修改材料的电特性、稀释气体用于稳定反应等。
因此,半导体气体系统的设计和运行至关重要,它直接影响到半导体器件的质量和性能。
首先,气体供应系统是半导体气体系统的核心组成部分。
它通过设备的进气口将外部气体引入系统,并将其送到设备的不同部位。
为了确保高纯度的气体供应,气体供应系统通常配备了高效的气体净化装置,如过滤器、活性炭吸附器、电化学氧化器等,以去除气体中的杂质和杂气。
其次,气体控制系统对气体供应进行精确的调节和控制。
它通常包括气体流量控制器、压力调节器、温度控制器等设备,以确保气体在制造过程中的合适流量、压力和温度条件。
气体控制系统还可以实现自动化控制,根据制造工艺的要求动态调整气体输送参数。
此外,半导体气体系统还需要具备气体分析功能,以对气体的成分和纯度进行监测和分析。
气体分析系统通常包括气体检测仪、气体质谱仪、红外光谱仪等设备,它们能够检测气体中微量杂质和杂气的存在,并通过数据分析提供对气体纯度的定量评估。
最后,气体处理系统是半导体气体系统中的重要组成部分。
它主要用于处理和回收使用过的气体,以降低杂质和杂气的含量,节约气体资源。
气体处理系统通常包括气体净化装置、气体回收装置、气体贮存装置等,通过吸附、分离、压缩等处理手段,将废气中的有用组分捕获和回收,同时去除废气中的杂质和杂气。
总之,半导体气体系统是半导体制造工艺中不可或缺的设备之一、它通过提供高纯度、稳定性的气体,保证了半导体材料的质量和性能。
随着半导体制造工艺的不断发展,半导体气体系统将继续发展,并不断提高气体纯度、稳定性和自动化水平,以满足更高要求的半导体制造工艺。
Fab特气系统图

高压放空阀
单向阀 氮气吹扫阀
单向阀 氮气吹扫阀
左路特气钢瓶
右路特气钢瓶
PH3(5%)/Ar F3
NH3 F4
CF4 F8
CO2 F7
PH3(5ppm)/Ar F1
HCl F2
说明
1. 钢瓶工艺气体压力均为 45±5psi。 2. C02 柜 HCl 剩余量为 6LB,C13 柜 Cl2 剩余量为 6LB。 3. N2、CF4、He、PH3/Ar5%、5ppmPH3/Ar、5%SiH4/N2 剩余压力为 200psi,SF6、100%SiH4 剩余压力为 60psi,CO2、NH3
Fab3 特气系统工艺流程图
送气阀
送气阀
过滤器 低压放空阀
左路调压阀
右路调压阀
放空 真空吹扫 N2
过滤器 低压放空阀
真
空
HCl F6
SF6 F11
CHF3 F9
Cl2 F13
He F10
SiH4(100%) F5
SiH4(5%)/N2 F12
送气阀
送气阀
PG 电磁启动阀
高压放空阀
PG
电磁启动阀
fab3特气系统工艺流程图送气阀送气阀放空真空吹扫n2sf6f11过滤器低压放空阀cl2低压放空阀he左路调压阀右路调压阀真空吹扫阀sih4100f5sih45n2f12f10f13过滤器chf3f9hclf6单向阀ph35arf3送气阀高压放空阀送气阀高压放空阀nh3f4pg电磁启动阀pg电磁启动阀cf4f8co2f7ph35ppmar单向阀氮气吹扫阀hclf1单向阀氮气吹扫阀f2左路特气钢瓶右路特气钢瓶说明1
剩余压力为 80psi,CHF3 剩余压力为 70psi。
集成电路芯片制造特种气体供应系统设计与施工工艺研究

集成电路芯片制造特种气体供应系统设计与施工工艺研究摘要:集成电路芯片制造业是目前世界上技术先进、竞争激烈的行业之一。
在芯片制造过程中,高纯度、高洁净度的特殊气体是必不可少的原料,如何将这些特种气体安全、洁净地输送到生产所需的机台中供其使用是当前研究的重点。
文章对集成电路制造工厂内特种气体供应系统深化设计、施工工艺和验收前的质量检测进行了研究,对特种气体管道供应系统中应重点关注的内容进行了论述,希望为相关研究人员提供参考。
关键词:集成电路芯片;制造特种气体供应系统设计;施工工艺引言近年来,随着国家对高校以及研究院所等科研经费的持续投入,集成电路、生物医药以及人工智能等产业迎来了快速发展。
气路系统作为电子芯片及半导体材料制造过程不可缺少的基础性支撑源材料,它的纯度和洁净度直接影响到各类元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率,并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性。
1特种气体供应系统深化设计意义工程得标后,首先应进行特种气体供应系统的深化设计工作。
深化设计是所有工程的施工单位进场后都必不可少的工作,是对招标设计的补充和完善,但对特种气体供应系统工程而言,其意义更重大,有时甚至决定了项目建设的成败。
由于集成电路生产中需要用到的特种气体种类多,且每种特种气体的使用特征又不尽相同,比如有些气体的瞬时流量需求很小,但需要(7×24)h 连续不断地供应,而有些特种气体却恰恰相反,总需求量不大但是每次使用时的瞬时流量要求又十分巨大,加上各种特种气体本身的化学物理性质又不相同,有的在常温下呈液态,就需要对其进行加热使其气态化后再进行传输供应等。
2特气的分类2.1易燃易爆气体把自燃、可燃气体等都归为这类气体。
如硅烷、乙硅烷、乙硼烷等这类气体一般只要与空气接触就会燃烧属于自燃气体。
可燃气体都有一定的着火点和爆炸范围(包括爆炸上限、爆炸下限),一般着火点温度越低、爆炸范围越大危险性越高,如H2,CH4,NH3都属于可燃气体。
半导体工厂大宗气体系统设计

半导体工厂大宗气体系统的设计搞要本文对集成电路芯片厂中的大宗气体系统的设计过程作了概括性的描述,对当前气体设计技术及其发展方向作了探讨,同时结合自己对多个FAB厂房的设计经验提出了设计中值得注意的问题和解决方案。
This paper introduces a general design process for Bulk Gas System in gas design technology and its development directionare also on the author抯 experience in FABdesign,several potential problems in design and relevant solutions are issued.1995年,美国半导体工业协会(SIA)在一份报告中预言:"中国将在10-15年内成为世界最大的半导体市场"。
随着中国经济的增长和信息产业的发展,进入21世纪的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势,中国有望在下一个十年成为仅次于美国的全球第二大半导体市场。
而目前的发展态势也正印证了这一点。
作为半导体生产过程中必不可少的系统,高纯气体系统直接影响全厂生产的运行和产品的质量。
相比较而言,集成电路芯片制造厂由于工艺技术难度更高、生产过程更为复杂,因而所需的气体种类更多、品质要求更高、用量更大,也就更具代表性。
因此本文重点以集成电路芯片制造厂为背景来阐述。
集成电路芯片厂中所使用的气体按用量的大小可分为二种,用量较大的称为大宗气体(Bulkgas),用量较小的称为特种气体(Specialtygas)。
大宗气体有:氮气、氧气、氢气、氩气和氦气。
其中氮气在整个工厂中用量最大,依据不同的质量需求,又分为普通氮气和工艺氮气。
由于篇幅所限,本文仅涉及大宗气体系统的设计。
1 系统概述大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成,其中供气系统又可细分为气源、纯化和品质监测等几个部分。
半导体气体特性及系统介绍

• 2. 主要用途介紹:* CDA–作為Fab中氣動設備(如Pump )的氣源及吹淨( Purge )作為Local Scrubber 助燃的氣源* IA–作為廠務系統氣動設備的氣源及吹淨( Purge )* HPCDA–黃光區Scanner 機台專用( 移動平台/ 使Filter 緊靠) * GN2/ PN2-作為部分氣動設備氣源及提供惰性的氣體環境Pn2 主要的功能為吹淨( Purge )* PO2 -提供製程中氧化的作用* PAR–作為製程中濺渡的傳導介質* PHE-作為製程中冷卻晶片的氣源* PH2-提供燃燒,烘烤的作用及其他反應V VVPHE VVPH2V V V PAR V V VV PO2VV V V V PN2V V V V V GN2V HPCDA VVVV VCDA Implant ThinfilmEtch Photo DiffusionGas Name • 3. 製程與氣體的分佈:以SMIC FAB2 為例Vaporizer• 4. Bulk Gas 供應系統介紹:VVVHeV V V VH2VAr V VO2V V N2VCDA Compressor 壓縮機Bundle 集束鋼瓶Trailer 槽車Container 儲存罐Storage tank 桶槽Produced on-siteGAS TYPECDA flow sheet:N2 flow sheet:O2 flow sheet:Ar flow sheet:H2 flow sheet:He flow sheet:Liquid Gas Toxic,Corrosive,YellowColor,NonflammableChlorine 氯氣Cl 2Liquid Gas Toxic,Corrosive Trifuorochloride 三氟化氯ClF 3Compressed Gas Flammable,Colorless,Combustible Methane 甲烷CH 4Liquid Gas Flammable,Colorless,Liguefied Methylsilane CH 3SiH 3Liquid Gas Toxic,Flammable,Colorless,Odorless Halocarbon-32CH 2F 2Compressed Gas Flammable,Colorless,Incombustible Methyl Fluoride 氟代甲烷CH 3FLiquid Gas Colorless,Incombustible,Nonflammable Halocarbon-23三氟甲烷CHF 3Liquid Gas Colorless,Incombustible Monochlorodifluoromethane CHClF 2Compressed Gas Inert,Colorless,Incombustible,Nonflammable Halocarbon-14四氟化碳CF 4Liquid Gas Toxic,Corrosive,Colorless,Nonflammable Boron Trichloride 三氯化硼BCl 3Liquid Gas Toxic ,Flammable ,Colorless,Combustible Arsine 砷化氫AsH 3Compressed Gas Inert,Colorless,Incombustible,Nonflammable Argon 氬氣Ar性質特性Product Name ChemicalSymbol氣體特性表V C4F8V CL2V CLF3V V NH3V WF6V F2/KR/NE V V SIH4V V DCSV NF3V V N20V He/O2(0.5%)V CF4Implant Thimfilm Etch Photo Diffusion Gas Name• 3. 製程與氣體的分佈:以SMIC 為例• 4. Specialty Gas 供應系統介紹:SP1 SCOPE -* Gas Cabinet 氣瓶櫃* Gas Rack 氣瓶架* Y-Cylinder* Bundle 集束鋼瓶* Trailer 槽車SP2 SCOPE -* VMB 閥箱* VMP 閥盤Gas Cabinet / Gas Rack 概述:1. 可分為單鋼/ 雙鋼( 2 Process ) / 三鋼( 2 Process + 1 N2 )2. 依氣體特性來設計盤面功能:for example: smic fab23. 安全功能: Shut Boy 鋼瓶閥, UV/IR 火焰偵測器, Sprinker 灑水頭,EMO 緊急停氣按鈕, DPS/DPG 洩漏偵測器……V V DCSV 高壓測漏HP 加熱裝置HEAT V 冷卻裝置COOLV V CL2V WF6V SIH4電子磅秤LC 過流量計EFSVMB / VMP 概述:1. VMB —Valve Manifold Box (閥件分流箱)VMP—Valve Manifold Panel (閥件分流盤)2. 一般可設計成4-stick / 8-stick / 10-stick , 視各案情況3. 依氣體特性及業主需求來設計盤面功能4. 安全功能: EMO 緊急停氣按鈕, DPS/DPG 洩漏偵測器, 防爆鋼絲玻璃……•SMIC FAB2 GAS PIPING SPEC. :Single S.S.316L-EPEP4%H2/N2S.S.316L VIM+VAR Heat tracing V+V Heat SiH2Cl2Single S.S.316L-EPEP NO Double Wall S.S.316L-EP stainless steel fiting Double EP CO Single S.S.316L-EPEP 10%CH4/Ar Double Wall S.S.316L-EP stainless steel fiting EP NF3Single S.S.316L-EPEP C5F8Single S.S.316L-EP EP CH2F2Single S.S.316L-EP EP CH3F Single S.S.316L-EP EP N2O Toxic/Flammable gasGas piping type Gas piping type Gas name Gas typeDouble Wall S.S.316L-EPDouble EP1%PH3/N2Double Wall S.S.316L-EP Double EP SiH4Pyrophoric gasSingle S.S.316L-EP EP HCl Single S.S.316L-EP EP SiF4Single S.S.316L-EP EP 0.9F2/1.2%Kr/Ne Double Wall S.S.316L-EP Heat tracing Double EP Heat WF6S.S.316L VIM+VARV+VHBr S.S.316L VIM+VAR V+V Cl2S.S.316L VIM+VAR V+V NH3Double Wall S.S.316L VIM+VAR Heat tracing Double V+V Heat ClF3S.S.316L VIM+VAR Heat tracingV+V Heat BCl3Corrosive gasGas piping typeGas piping type Gas name Gas typeSingle S.S.316L-EPEP1.2%Kr/NeSingle S.S.316L-EP EP He/O2(30%)Single S.S.316L-EP EP He/O2(0.5%)Single S.S.316L-EP EP CO2Single S.S.316L-EP EP 1.2%HE/N2Single S.S.316L-EP EP SF6Single S.S.316L-EP EP C2F6Single S.S.316L-EP EP C4F8Single S.S.316L-EP EP CHF3Single S.S.316L-EP EP CF4Inert gasGas piping type Gas piping type Gas name Gas Room type。
半导体气体系统组成

半导体气体系统组成摘要:I.半导体气体系统概述- 半导体气体系统的定义和作用- 半导体气体系统的组成II.半导体气体系统的主要组成部分- 气体供应系统- 气体排放系统- 气体混合和调节系统- 气体监测和控制系统III.半导体气体系统的功能- 供应半导体制造过程中所需的气体- 排放半导体制造过程中产生的废气- 调节气体的压力、流量和成分- 监测和控制气体的质量和安全性IV.半导体气体系统的应用- 半导体制造过程中的氧化、还原和掺杂- 半导体器件的封装和测试- 半导体工厂的安全和环保V.半导体气体系统的发展趋势- 高效节能的气体系统- 环保安全的气体排放技术- 智能化和自动化的气体监测和控制正文:半导体气体系统是半导体制造过程中的重要组成部分,它对半导体产品的性能、质量和生产效率有着重要的影响。
半导体气体系统主要由气体供应系统、气体排放系统、气体混合和调节系统以及气体监测和控制系统组成。
气体供应系统是半导体气体系统的核心部分,它负责向半导体制造过程供应各种气体,如氮气、氧气、氩气、氯气等。
气体供应系统通常由气瓶、压缩机、阀门、管道等组成,它们将气体从气瓶压缩后输送到半导体制造设备中。
气体排放系统是半导体气体系统的另一重要部分,它负责将半导体制造过程中产生的废气排放到大气中。
气体排放系统通常由排放管道、阀门、风机等组成,它们将废气从半导体制造设备中收集后排放到大气中。
气体混合和调节系统是半导体气体系统的重要组成部分,它负责将不同种类的气体按一定的比例混合,以满足半导体制造过程的要求。
气体混合和调节系统通常由混合器、调节阀、流量计等组成,它们可以精确地控制气体的压力、流量和成分。
气体监测和控制系统是半导体气体系统的安全保障,它负责监测和控制气体的质量和安全性。
气体监测和控制系统通常由传感器、控制器、报警器等组成,它们可以实时地监测气体的成分、压力、流量等参数,并及时地报警和调节,以保证半导体制造过程的安全和稳定。
半导体工厂(FAB)大宗气体系统的设计(精)

半导体工厂(FAB)大宗气体系统的设计(精)半导体工厂(FAB)大宗气体系统(Gas Yard)的设计1995年,美国半导体工业协会(SIA)在一份报告中预言:"中国将在10-15年内成为世界最大的半导体市场"。
随着中国经济的增长和信息产业的发展,进入21世纪的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势,中国有望在下一个十年成为仅次于美国的全球第二大半导体市场。
而目前的发展态势也正印证了这一点。
作为半导体生产过程中必不可少的系统,高纯气体系统直接影响全厂生产的运行和产品的质量。
相比较而言,集成电路芯片制造厂由于工艺技术难度更高、生产过程更为复杂,因而所需的气体种类更多、品质要求更高、用量更大,也就更具代表性。
因此本文重点以集成电路芯片制造厂为背景来阐述。
集成电路芯片厂中所使用的气体按用量的大小可分为二种,用量较大的称为大宗气体(Bulk gas),用量较小的称为特种气体(Specialtygas)。
大宗气体有:氮气、氧气、氢气、氩气和氦气。
其中氮气在整个工厂中用量最大,依据不同的质量需求,又分为普通氮气和工艺氮气。
由于篇幅所限,本文仅涉及大宗气体系统的设计。
1 系统概述大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成,其中供气系统又可细分为气源、纯化和品质监测等几个部分。
通常在设计中将气源设置在独立于生产厂房(FAB)之外的气体站(Gas Yard),而气体的纯化则往往在生产厂房内专门的纯化间(Purifier Room)中进行,这样可以使高纯气体的管线尽可能的短,既保证了气体的品质,又节约了成本。
经纯化后的大宗气体由管道从气体纯化间输送至辅道生产层(SubFAB)或生产车间的架空地板下,在这里形成配管网络,最后由二次配管系统(Hook-up)送至各用户点。
图1给出了一个典型的大宗气体系统图。
2 供气系统的设计2.1 气体站2.1.1 首先必须根据工厂所需用气量的情况,选择最合理和经济的供气方式。
半导体工厂大宗气体工业纯化管道系统

GGas
PGas
由于液晶面板厂制程上的需要,工厂会使用许多种类的气体。一般我们以气体的特性来区分。 可分为特殊气体和一般气体,前者使用量较小,如SiH4,NF3等;后者使用量较大,如N2等。因而使用量较大的气体 我们称之为“大宗气体”,即Bulk Gas。
1.大宗气体及CDA概述
➢ CDA气体:
CDA : Compressed/Clean dry air 干燥压缩空气
气体 过滤 系统
用来过滤气体 中的 Particle等 杂质
G-GAS在经过专业纯化器,纯化得到P-GAS.纯化间设置在4B栋东北角。 (除H2,H2纯化在大宗气站内完成)
G-GAS
2.大宗气体与CDA系统概述
相关的名词解释
➢ 桥架或地下沟渠:
气体管路的架装方式:生产厂房与气站之间均会设有安全区隔,管路输送系统从气站拉到生产厂房时,须经过 Tunnel (地下管沟) 或 Trench (地面 or 高架管桥) .
缩空气气管内部污染等),当洁净车间内大量使用压缩空气时,对其洁净度将有所影响。
2、化学品输送压力介质
P-GAS
3、制造惰性环境
4、参与反应
5、去除杂质
6、其他制程功能
2.大宗气体与CDA系统概述
2.大宗气体与CDA系统概述
将大气经过滤、压缩、冷却(液化) 、过滤、分馏、过滤、压缩、冷 却(液化)后,可分别取得 N2, O2,Ar 等气体,此过程称之为空 气分离技术。
2.大宗气体与CDA系统概述
相关的名词解释
➢ CQC 房间和 CQC 系统( Continuously Quality Control) 亦或称为气体监控系统 实时在线监测气体品质
GN2
半导体气体系统组成

半导体气体系统组成半导体气体系统组成在讨论半导体气体系统的组成之前,我们首先需要了解半导体以及其在电子器件中的重要性。
半导体是一种电导能力介于导体和绝缘体之间的材料,具有比普通物质更低的导电率,同时能够通过施加外部电场或光照来改变其电学特性。
由于半导体的独特性质,它被广泛应用于现代电子器件,如计算机芯片、太阳能电池等。
而半导体气体系统则是一种用于半导体生产和加工过程中的气体体系,起着至关重要的作用。
那么,半导体气体系统由哪些组成部分构成呢?让我们一起深入探讨。
1. 气体供应系统:半导体气体系统最基本的组成部分之一是气体供应系统。
这个系统包括气体储存和输送设备,负责提供所需的气体。
在半导体生产和加工过程中,常用的气体包括氮气、氢气、氧气、氩气等。
这些气体在半导体器件的制造过程中起着关键的作用,例如用于清洗、保护和沉积等。
确保气体供应系统的稳定性和可靠性对于保证半导体生产的质量至关重要。
2. 气体净化系统:由于半导体对气体的纯度要求非常高,因此半导体气体系统中必须配备气体净化系统。
气体净化系统主要用于去除气体中的杂质和有害物质,以确保半导体生产过程的纯净性和稳定性。
净化系统通常包括过滤、吸附和化学反应等步骤,以消除可能对半导体器件产生负面影响的有害物质。
通过采用高效的气体净化系统,可以有效提高半导体器件的可靠性和性能。
3. 气体分配和控制系统:半导体气体系统中的气体分配和控制系统负责将净化后的气体分配到具体的工艺设备中,并对气体的流量、压力和浓度等参数进行精确控制。
这些参数的准确控制对于保证半导体生产的一致性和稳定性至关重要。
气体分配和控制系统通常配备了高精度的仪表和自动化控制设备,以满足半导体生产过程的要求。
4. 废气处理系统:半导体生产和加工过程中会产生大量的废气,其中包含一些有害物质。
为了保护环境和人员健康,半导体气体系统需要配备废气处理系统。
废气处理系统通过吸收、燃烧、催化氧化等方法对废气进行处理,以将有害物质转化为无害物质,并满足环保法规的要求。
排烟防火阀和排烟阀的区别与设置【最新版】

排烟防火阀和排烟阀的区别与设置排烟防火阀1、概念安装在机械排烟系统的管道上,平时呈开启状态,火灾时当排烟管道内烟气温度达到280℃关闭,并在一定的时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求,起隔烟阻火作用的阀门。
2、组成排烟防火阀一般由阀体、叶片、执行机构和温感器等部件组成。
3、设置部位1)排烟管在进入排风机房处。
2)穿越防火分区的排烟管道上。
3)排烟系统的支管上。
4、安装要求排烟防火阀的安装应符合下列规定:1)型号、规格及安装的方向、位置应符合设计要求。
2)阀门应顺气流方向关闭,防火分区隔墙两侧的排烟防火阀距墙端面不应大于200mm。
3)手动和电动装置应灵活、可靠,阀门关闭严密。
4)应设独立的支、吊架,当风管采用不燃材料防火隔热时,阀门安装处应有明显标识。
5、其他1)排烟风机入口处的总管上设置的280℃排烟防火阀在关闭后应直接联动控制风机停止,排烟防火阀及风机的动作信号应反馈至消防联动控制器。
2)排烟防火阀在280℃时应自行关闭,并应连锁关闭排烟风机和补风机。
排烟阀1、概念安装在机械排烟系统各支管端部(烟气吸入口处),平时呈关闭状态并满足漏风量要求,火灾或需要排烟时手动或电动打开,起排烟作用的阀门。
带有装饰口或进行过装饰处理的阀门称为排烟口。
2、组成排烟阀一般由阀体、叶片、执行机构、弹簧机构等组成。
3、设置部位1) 机械排烟系统各支管端部处。
2) 机械排烟系统烟气吸入口处。
4、其他1)排烟口、排烟窗或排烟阀开启的动作信号,作为排烟风机启动的联动触发信号,并应由消防联动控制器联动控制排烟风机的启动。
2)当火灾确认后,担负两个及以上防烟分区的排烟系统,应仅打开着火防烟分区的排烟阀或排烟口,其他防烟分区的排烟阀或排烟口应呈关闭状态。
3)送风口、排烟阀或排烟口的安装位置应符合标准和设计要求,并应固定牢靠,表面平整、不变形,调节灵活;排烟口距可燃物或可燃构件的距离不应小于1.5m。
4)常闭送风口、排烟阀或排烟口的手动驱动装置应固定安装在明显可见、距楼地面1.3m~1.5m之间便于操作的位置,预埋套管不得有死弯及瘪陷,手动驱动装置操作应灵活。
半导体工厂(FAB)大宗气体系统的设计(精)

半导体工厂(FAB)大宗气体系统(Gas Yard)的设计1995年,美国半导体工业协会(SIA)在一份报告中预言:"中国将在10-15年内成为世界最大的半导体市场"。
随着中国经济的增长和信息产业的发展,进入21世纪的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势,中国有望在下一个十年成为仅次于美国的全球第二大半导体市场。
而目前的发展态势也正印证了这一点。
作为半导体生产过程中必不可少的系统,高纯气体系统直接影响全厂生产的运行和产品的质量。
相比较而言,集成电路芯片制造厂由于工艺技术难度更高、生产过程更为复杂,因而所需的气体种类更多、品质要求更高、用量更大,也就更具代表性。
因此本文重点以集成电路芯片制造厂为背景来阐述。
集成电路芯片厂中所使用的气体按用量的大小可分为二种,用量较大的称为大宗气体(Bulk gas),用量较小的称为特种气体(Specialtygas)。
大宗气体有:氮气、氧气、氢气、氩气和氦气。
其中氮气在整个工厂中用量最大,依据不同的质量需求,又分为普通氮气和工艺氮气。
由于篇幅所限,本文仅涉及大宗气体系统的设计。
1 系统概述大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成,其中供气系统又可细分为气源、纯化和品质监测等几个部分。
通常在设计中将气源设置在独立于生产厂房(FAB)之外的气体站(Gas Yard),而气体的纯化则往往在生产厂房内专门的纯化间(Purifier Room)中进行,这样可以使高纯气体的管线尽可能的短,既保证了气体的品质,又节约了成本。
经纯化后的大宗气体由管道从气体纯化间输送至辅道生产层(SubFAB)或生产车间的架空地板下,在这里形成配管网络,最后由二次配管系统(Hook-up)送至各用户点。
图1给出了一个典型的大宗气体系统图。
2 供气系统的设计2.1 气体站2.1.1 首先必须根据工厂所需用气量的情况,选择最合理和经济的供气方式。
氮气的用量往往是很大的,根据其用量的不同,可考虑采用以下几种方式供气:1)液氮储罐,用槽车定期进行充灌,高压的液态气体经蒸发器(Vaporizer)蒸发为气态后,供工厂使用。
半导体代工厂的特气供应系统探讨

半导体代工厂的特气供应系统探讨摘要:对在半导体晶圆代工厂中应用的特种气体及气体的不同特性进行了分类和讨论,进而对特种气体在晶圆厂的主要供应流程及其要点进行了阐述,并且对在晶圆厂有着重要作用的关键管件及重要设计进行了探讨。
关键词:晶圆代工;特种气体;大宗气体;阈限值1 引言在目前工艺技术较为先进的半导体晶圆代工厂的制造过程中,全部工艺步骤超过450道,其中大约要使用50种不同种类的气体。
一般把气体分为大宗气体(Bulk Gas)和特种气体(Special Gas)两种。
大宗气体一般是指集中供应且用量较大的气体,涵盖制程用气如PO2,PAr,PH2,PHe ,以及非制程用气如CDA,IA,GN2等。
特种气体主要有各种掺杂用气体、外延用气体、离子注入用气体、刻蚀用气体以及其他广为各种制程设备所使用的惰性气体等。
如扩散工艺中作为工艺腔清洁所用的ClF 3,干层刻蚀时常用的CF4,CHF3 与SF6等,以及离子注入法作为n型硅片离子注入磷源、砷源的PH 3和AsH3等[1]。
从以上的应用可以看出,气体在半导体晶圆代工厂有着非常重要的作用。
因为各种气体的特性不同,所以要设计出不同的气体输送系统来满足各种不同制程设备的需求。
本文主要讨论特种气体的分类、供应和相关的关键管件等。
2 特气的分类半导体制造业所使用的特种气体一般按其使用时的特性见图1,可分为五大类[2],(1)易燃性气体把自燃、易燃、可燃气体等都定义为这类气体。
如常温下的SiH4气体只要与空气接触就会燃烧,当环境温度达到一定时,PH3与B2 H6等气体也会产生自燃。
可燃易燃气体都有一定的着火燃烧爆炸范围,即上限、下限值。
此范围越大的气体起爆炸燃烧危险性就越高,如B 2H6的爆炸上限为98%,爆炸下限为0.9%。
属于易燃气体有H 2,NH3,PH3,DCS,ClF3 等等。
(2)毒性气体(Toxic Gas):半导体制造行业中使用的气体很多都是对人体有害、有毒的。
半导体特种气体供应系统设计纲要

半导体特种气体供应系统设计纲要特种气体站当生产厂房内的气体储量超过规定数量时,应设计独立的特种气体站。
如硅烷站、三氟化氮站、氨气站等。
特种气体间集合工艺设备的布置情况,生产厂房内的特种气体间应集中布置在生产厂房一楼靠外墙的区域。
根据气体性质宜分为可燃性气体间、毒性气体间/腐蚀性气体间、惰性气体间。
* 低蒸汽压力特种气体供应设施应尽可能靠近工艺设备。
中控室建议中控室(办公室)独立于特气站布置;当中控室与特气站相邻布置时,控制室应以耐火极限不小于3h 的隔墙和不低于1.5h 的楼板与特种设备间隔开,隔墙与屋顶之间应密封严密;不与其它房间共享风管,特气房内的排风管不得穿过中控室;建议采用清洁空气的正压通风系统,室内压力不应低于25Pa;空调系统温度控制范围夏季宜保持在25-30℃,冬季宜保持在18-20℃,湿度宜控制在40~70%。
电气间建议仪/电控制盘(柜)应设置在单独的机柜房间内,室内应安装空调进行温湿度调节。
特种气体设备布置不相容的特种气体应布置在不同房间里;具有相同或相近气体性质的设备应布置在一起,同时具有可燃性和毒性气体应布置在可燃性气体间;特种气体房间内的气瓶柜、气瓶架、就地尾气处理装置、气瓶集装格宜靠墙布置,且特气柜与墙体之间、特气柜与特气柜之间的距离宜大于0.1m;毒性、腐蚀性气体的特种气体间应设置紧急洗眼器;特种气体间的中间通道净宽度不得小于2 米,布置应考虑维修与运转空间;安放地磅的坑内应有排水管道。
特种气体输送系统不相容气体瓶严禁放置于同一气瓶柜或气瓶架中;气瓶柜闭门时应保持不低于100Pa负压,其排风换气次数不得低于300次/小时;气瓶柜的负压应持续监控;可燃与自燃性气瓶柜应设置水喷淋系统,但是ClF3气瓶柜不应设置水喷淋系统。
吹扫和排气系统特种气体系统吹扫氮气的设置,应符合下列要求:自燃、可燃、毒性、腐蚀性特种气体系统的吹扫氮气应与独立的氮气源连接,不得与公用氮气或工艺氮气系统相连;不相容性特种气体系统的吹扫氮气不得共用同一氮气源;吹扫氮气管线必须设置止回阀。
半导体工厂排气系统介绍

半导体工厂排气系统简介一、Exhaust 功能:由于半导体厂生产流程中会用到各种各样的化学品(液态、气态),所以从机台排气端把有异味的酸、碱、有机物等有害的气(或水气混合物)通过负压抽至主系统中,然后处理至达标是exhaust 系统的主要功能,同时也需要把配合真空系统将chamber/gas box 中可能泄露的有毒有害特气抽至主系统中,再经过净化或回收处理达到排放标准后排至大气。
当涉及exhaust hook up安装施工部分时,一般指从POU 到take-off point部分,因工艺设备move in时间与主系统施工并非同时进行,故一般不涉及主系统的排气系统,设备定位后,开始hook up部分施工。
按排气性质差别,一般分为如下几类:GEX:general exhaust (主要是机台的发热等产生的一般的空气,也包含bulk gas的gas-box的排气)SCX:scrubber exhaust(主要指酸气及其水气混合气,也包含大多数的特气的gas-box的排气以及备品柜的排气)AEX:ammonia exhaust(主要指氨水的排气,也包含DEV的排气) VEX:volatile organic compound exhaust(主要指有机物异味排气)二、Exhaust system 参数:•真空度:10~700Pa(150-200pa)••使用值/流量:200-500Pa/10~100,000 LPM;••尺寸:1/4“,3/8 “,1/2 “,2 “~ 12“;••材质:PFA,PVDF,SUS304,SUS304+coating,Galvanized ,帆布软管,铝薄软管,PVC。
••控制部件:damper 风压表;风速测量口;••主要的连接形式:法兰式,丝接式(union,flare,NPT) Clamp,喉箍式(推拔),承插式•三、风管安装前注意事项:1.风管安装的空间管理。
2.测试口的位置。
半导体工厂大宗气体系统的设计

半导体工厂大宗气体系统的设计随着半导体行业的迅猛发展,半导体工厂的大宗气体系统的设计变得尤为重要。
大宗气体在半导体制造过程中扮演着重要角色,包括制造环境的控制、材料的处理和设备的冷却等。
一个合理设计的大宗气体系统可以有效地提高生产效率、降低运营成本并确保产品质量。
本文将讨论半导体工厂大宗气体系统的设计。
首先,大宗气体系统的设计应该从工厂的需求出发。
在设计过程中,需要综合考虑各种气体使用量、工艺需求和设备容量等因素。
根据不同的工艺需求,选择合适的气体类别和纯度,并确定所需的气体流量和压力。
其次,大宗气体系统的设计应该注重安全性。
考虑到大宗气体的危险性,设计中应采取适当的安全措施,包括气体泄漏检测系统、报警系统、紧急切断装置等。
此外,应设计合理的气体管道布局,确保气体的流动畅通,并避免气体混合和火灾等安全风险。
第三,大宗气体系统的设计应充分考虑节能和环保。
在选择气体供应方式时,应优先考虑以废气回收和再利用为主,减少对环境的影响。
同时,设计中应采用高效的气体输送系统,减少能量损耗。
与此同时,应考虑系统的可持续性发展,确保气体供应的持久稳定。
第四,大宗气体系统的设计还应考虑维护和管理。
在设计过程中,应充分考虑系统的易维护性,包括易操作、易清洁和易维修,以减少工厂的停机时间和维护成本。
此外,应考虑建立一个完善的管理系统,包括对气体的监测、记录和管理,以确保系统的稳定运行和合规性。
最后,大宗气体系统的设计还需要与其他设备和系统进行整合。
半导体工厂是一个复杂的生产系统,各个系统之间需要紧密协调和配合。
在设计大宗气体系统时,应与供电系统、制冷系统、废物处理系统等其他系统进行协调和整合,确保整个工厂的高效运行。
综上所述,半导体工厂大宗气体系统的设计应综合考虑工厂需求、安全性、节能环保、维护管理和整体一体化等因素。
一个合理设计的大宗气体系统可以提高工厂的生产效率、降低生产成本并确保产品质量。
在设计过程中,需要与相关部门和专业人士进行合作,确保设计的科学性和实用性。
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半导体工厂(FAB)大宗气体系统(Gas Yard)的设计1995年,美国半导体工业协会(SIA)在一份报告中预言:"中国将在10-15年内成为世界最大的半导体市场"。
随着中国经济的增长和信息产业的发展,进入21世纪的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势,中国有望在下一个十年成为仅次于美国的全球第二大半导体市场。
而目前的发展态势也正印证了这一点。
作为半导体生产过程中必不可少的系统,高纯气体系统直接影响全厂生产的运行和产品的质量。
相比较而言,集成电路芯片制造厂由于工艺技术难度更高、生产过程更为复杂,因而所需的气体种类更多、品质要求更高、用量更大,也就更具代表性。
因此本文重点以集成电路芯片制造厂为背景来阐述。
集成电路芯片厂中所使用的气体按用量的大小可分为二种,用量较大的称为大宗气体(Bulk gas),用量较小的称为特种气体(Specialtygas)。
大宗气体有:氮气、氧气、氢气、氩气和氦气。
其中氮气在整个工厂中用量最大,依据不同的质量需求,又分为普通氮气和工艺氮气。
由于篇幅所限,本文仅涉及大宗气体系统的设计。
1 系统概述大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成,其中供气系统又可细分为气源、纯化和品质监测等几个部分。
通常在设计中将气源设置在独立于生产厂房(FAB)之外的气体站(Gas Yard),而气体的纯化则往往在生产厂房内专门的纯化间(Purifier Room)中进行,这样可以使高纯气体的管线尽可能的短,既保证了气体的品质,又节约了成本。
经纯化后的大宗气体由管道从气体纯化间输送至辅道生产层(SubFAB)或生产车间的架空地板下,在这里形成配管网络,最后由二次配管系统(Hook-up)送至各用户点。
图1给出了一个典型的大宗气体系统图。
2 供气系统的设计2.1 气体站2.1.1 首先必须根据工厂所需用气量的情况,选择最合理和经济的供气方式。
氮气的用量往往是很大的,根据其用量的不同,可考虑采用以下几种方式供气:1)液氮储罐,用槽车定期进行充灌,高压的液态气体经蒸发器(Vaporizer)蒸发为气态后,供工厂使用。
一般的半导体工厂用气量适中时这种方式较为合适,这也是目前采用最多的一种方式。
2)采用空分装置现场制氮。
这适用于N2用量很大的场合。
集成电路芯片制造厂多采用此方式供气,而且还同时设置液氮储罐作备用。
氧气和氩气往往采用超低温液氧储罐配以蒸发器的方式供应。
氢气则以气态方式供应,一般采用钢瓶组(Bundle)即可满足生产要求。
如用气量较大,则可采用Tube Trailer供气,只是由于道路消防安全审批等因素,目前在国内还很少采用此方式。
相信随着我国微电子工业的飞速发展,相关的安全法规会更完善,Tube Trailer供气方式会被更多地采用。
如果氢气用量相当大,则需要现场制氢,如采用水电解装置。
由于低温液氦储罐的成本相当昂贵,加以氦气用量不大,氦气一般采用钢瓶组(Bundle)的形式供应即可满足生产要求。
随着大型集成电路厂越来越多地出现,氦气的用量也逐渐上升,国外已开始尝试使用液氦储罐,而且由于氦气在低于-4500F时才是液体,此时所有杂质在此液相中实际均已凝结在固体,理论上从该储罐气化的氮气已是高纯度,不用再经纯化处理。
随着国内半导体集成电路产业的飞速发展,将会出现一些半导体工厂较为密集的微电子生产园区,这时有可能采用集中的管道供气方式,即由气体公司在园区内建一大型气站,将大宗气体用地下管线送往各工厂。
这种方式可以大大降低各厂的用地需求和用气成本,形成气体公司与半导体工厂多赢的局面。
在上海某生产园区,某气体公司即将采用该方式对园区内的几家工厂提供氦气,目前正在建设中。
2.1.2 在整个气体站的设计中,需要特别注意几个问题:首先,供氢系统和供氧系统的安全性问题是必须予以高度重视的,如气体站的平面布置必须符合相关安全规范。
其次,在设计供气压力时不仅要参照最终用户点的压力需求,而且必须考虑纯化器、过滤器以及配管系统的压力降。
另外,随着集成电路工艺的提升,对工艺氧气中的氮杂质含量要求也提高了。
值得注意的是,该杂质目前尚无法通过气体纯化器有效去除,必须在空分装置中增加专门的超低温精馏过程处理,这不可避免导致成本的上升,当然由此法制取的氧气纯度已足够高,不需要经纯化即可直接用于工艺设备。
另一折衷的方法是,目前200mm芯片生产工艺中,只有部分工艺设备对氧中氮的含量要求甚高,如果这些设备的用氧量不大,则可以考虑外购高纯氧气钢瓶专门对这些设备供气。
2.2气体纯化与过滤2.2.1气体的品质要求随着集成电路技术的不断发展,设计线宽不断微缩,这对气体品质的要求也越来越严格,目前对大宗气体的纯度要求往往达到ppb级,表1给出了某200mm芯片生产工艺线对大宗气体的品质要求。
因此,必须用不锈钢管道将大宗气体从气体站送至生产厂房的纯化室(purifier Room)进行纯化,气体经纯化器除去其中的杂质,再经过滤器除去其中的颗粒(Particle)。
出于安全考虑,一般将氢气纯化室设计为单独一室,并有防爆、泄爆要求。
2.2.2 纯化器目前国内采用的气体纯化器都是进口的,主要的生产厂家有SAES、Taiyo、Toyo、JPC、ATTO 等。
纯化器根据其作用原理的不同可以对不同的气体进行纯化。
我将目前市场上纯化器的情况作了整理,见表2。
一般说来,N2、O2纯化器较多采用触媒吸附式,Ar、H2纯化器则以Getter效果最佳,H2纯化器也多采用触媒吸附结合Getter式。
在设计中要注意的是,不同气体纯化器需要不同的公用工程与之相配套。
例如,触媒吸附式N2纯化器需要高纯氢气供再生之用;触媒吸附式纯化器需要冷却水。
因此,相关的公用工程管线必须在气体纯化间内留有接口。
2.2.3 过滤器半导体生产工艺过程不仅对气体纯度要求十分严格,而且对气体中的颗粒含量也有极高的要求,目前在集成电路芯片生产中,对大宗气体颗粒度的要求通常为:大于0.1μm的颗粒含量为零。
而去除颗粒则需采用气体过滤器。
一般的,经纯化的气体需经过两个串联的过滤器即可达到工艺要求,为方便滤芯更换,往往并联设置两组过滤器组,参见图1。
2.3 气体的品质监测大宗气体在经纯化及过滤后应对其进行品质监测,观察其纯度与颗粒度的指标是否已高于实际的工艺要求。
目前着重对气体中的氧含量、水含量和颗粒度进行在线连续监测,而对CO、CO2及THC杂质采用间歇监测,测试结果连同其他测试参数(诸如压力、流量等)都会被送往控制室中的SCADA(Supervisory Control and Date Acquisition)系统。
2.4 供气系统的可靠性问题由于微电子行业的投入与产出都是非常的大,任何供气中断都会带来巨大的经济损失,尤其对大型集成电路芯片生产厂而言。
因此在设计中必须充分考虑气体供应系统运行的安全可靠性。
若采用现场制气方式,往往还需要设置该种气体的储蓄供气系统作备用。
1)每一种气体的纯化器都需要有一台作备用。
2)氧气若采用现场制气方式,虽然可以不经纯化而直接供工艺设备使用,但仍应该设置一台纯化器作备用。
当然,以上这些措施必须会导致气体成本的急剧上升,虽然与供气中断造成的损失相比要小的多,但这必须要与业主讨论确定。
而且,每个项目都有其特殊性,不必强求一步到位,可以考虑在不同的建设阶段逐步实施。
另外,若有条件采用集中管道供气方式,还需要考察气体供应商的系统设计情况,是否有对供气中断、管路污染等突发事故的预防措施、应急措施和恢复手段。
有必要提请业主注意在该种经济便利的供气方式背后潜在的风险。
3 大宗气体输送管道系统的设计经纯化后的大宗气体由气体纯化间送至辅助生产层(SubFAB)或生产车间(FAB)的架空地板下,在这里形成配管网络,再由二次配管系统(Hook-up)送至各用户点。
以我的设计经验,在设计中要着重考虑以下几个方面。
3.1 配管系统的整体架构目前,较为常见的架构有树枝型(图2)和环型(图3)两种。
其中又数树枝型最为常用,其架构清晰,且与其它系统的配管架构相似,利于整体空间规划。
环型则能较好地保持用气点压力的稳定,但投资较高。
因此在设计中应根据用气点的分布情况及用气压力要求综合考虑。
例如,笔者在某200mm集成电路芯片生产厂的设计中,大宗气体配管系统均采用树枝型架构。
由于该FAB 厂房很大,管线较长,而工艺氮气用气点较多,有一些用气点对压力要求也较高,因此对工艺氮气管路系统特别采用了树枝型与环型相结合的方式(图4),环型主管主要保证用气点的压力稳定,其管径可小于树枝型主管的管径,从而降低成本。
3.2 配管系统的灵活性设计微电子行业的发展非常迅速,经常会发生工艺设备更新、挪位和新增等状况。
即使在整个工厂的建设中,最终的工艺设备分布也会与设计时相去甚远。
这种行业的特殊性要求设计必须充分考虑其灵活性(Flexibility),能满足未来的扩展需求。
配管系统的基本设计原则是在主管(Main)上按一定间距设置支管端(Branch),再在每个支管上按一定间距设置分支管(BranchTake-off)供二次配管使用。
另外,主管的管径不必随流量的递减而采取渐缩设计。
无庸讳言,这种配管系统的确具有充分的灵活性,但由于超高纯气体管路的管件和阀件价格昂贵,该系统的成本之高也是显而易见的。
通常,集成电路芯片厂的建设往往会分成若干个阶段,一方面可以缓解一次性投资的巨大资金压力,另一方面也可以根据市场状况作出相应的调整决策。
在新厂建设的第一阶段,设计产量往往不是很高,用气点也不是很多,尤其是氢、氩、氧、氦的用气点就更少。
因此必须考虑如何来简化该配管系统以降低成本。
下面以图5为例,对一些典型的工况作分析:工况一:支管I中,用气点a与b均在该支管的最远端,因此无法作简化。
即使c与d处目前暂无用气点,但还是应该设置分支管和阀门,以备将来之用。
工况二:支管II中,用气点e和f的远端没有其它的用气点,则支管线可以分别在e点和f点后结束。
注意,支管的终端阀必须带排气口,以供管线延伸使用。
工况三:支管III的二端都没有用气点,则只在该二端安装带排气口的隔膜阀,以备将来之用。
值得注意的是,工况三在设计中往往会被忽略。
另外,主管和支管的终端阀宜采用带排气口的隔膜阀,利于今后可能的扩展。
3.3 管径的设计计算管径的选择是基于气体流量的大小,同时也不能忽略气体的压力值对计算的巨大影响。
另外,管道中氧气的流速值要低一些,可选用8m/s。
在芯片厂的设计中,工艺设备的用气量往往会有二个数值,一个是峰值(Peak),一个是均值(Average),而且对不同的设备而言,峰值与均值之间的差异是完全不同的。
那么在管径计算中以何种流量作为基准呢?笔者在此给出一些自己的设计经验,以供参考:首先,芯片厂中工艺设备的运行方式是间歇式的。