特种气体系统的设计与施工

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序言:一个工艺技能先进的大范围集成电路工场的硅片建造过程中,一齐工艺大概要利用50种不同的电子气体。此中大部份为特种气体。本文就特种气编制统的计划与动工方面做一个简朴刻画。

一:主张

特气运送系统是指:将特种气体从气源端、依据工艺装备的工艺须要、经由对流量和压力等参数的管束,经由管道、无二次浑浊、安定的运送到工艺装备的用气点。

其根基过程是:气源→管束柜→管道传输→VMB→用气点

二:分类

特种气体依据气体性质不统寻常分为:惰性气体、易燃易爆气体、有毒气体和侵蚀性气体;依据供给包装的不同分为:特种气体和大量特种气体。

三:供气系统的抉择

1.简朴供气系统简朴供气系统要紧针对4英寸及如下半导体芯片厂、半导体材料的科研机构以及一些单台的工艺装备等。它们的制程简朴,常常不须要继续性供气,对气体供给系统的投资估算低。

由于气体流量小,不时时利用,特种气体气源多采取平常钢瓶(50L)。运送系统多采取半主动气瓶柜或气瓶架加简朴的管束面板;摆设继电器管束,主动切换,手动吹扫,手动放空,无益性气体装备危急堵截阀。惰性气体瓶架则采取全手动系统,有些以至用单瓶系统。一齐气体共用一个气体房,以至没有气体房,特气钢瓶和运送系统有意放在回风夹道,或直接放在工艺建造装备傍边或近邻。倘若没有希奇危险气体寻常共用一个抽风系统。简朴供气系统常常存在平安隐患。

2.向例供气系统向例供气系统要紧运用于4-6英寸大范围集成电路厂,50MW如下的太阳能电池临盆线,发光二极管的芯片工序线以及别的用心胸中等范围的电子行业。对气体纯度管束的请求不刻薄,系统装备在知足平安的前提下尽可能简朴,减省投资。

特种气体采取平常钢瓶(50L)供气。特气运送系统采取气瓶柜。摆设全主动PLC管束器,彩色触摸屏;气得体板采取气动阀门和压力传感器,可结尾主动切换,主动氮气吹扫,主动真空襄理放空;多重平安防备办法,走漏侦测,长途危急堵截;专用氮气吹扫发源等等。VMB采取歧路气动阀,氮气吹扫,真空襄理排空。惰性气体多采取半主动气瓶架,继电器管束,主动切换,手动吹扫,手动放空;VMB主管气动阀,氮气吹扫;歧路气动阀,氮气吹扫,真空襄理排空。气体房和抽风系统依据气体性质实行分类。

3.大量特气供气系统

大范围供气系统要紧针对大范围量产的8-12英寸(1英寸=25.4毫米)超大范围集成电路厂(气体品种包含SiH4、N2O、2、C2F6、NH3等),MW以上的太阳能电池临盆线(气体品种包含NH3),发光二极管的磊晶工序线(气体品种包含NH3)、5代以上液晶显示器工场(气体品种包含SIH4、CL2、NH3、NF3)等、光纤(气体品种包含SiCl4)、硅材料外表临盆线(气体品种包含HCL)等行业。它们的投资范围庞大,采取起初进的工艺制程装备,用气须要量大,对安定和不中断供给、纯度管束和平安临盆提议最矜重的请求。

这些工场的特种气体的供给,除了平常钢瓶(50L及如下)包装的特种气体外,再有多品种的特种气体都遍及采取大包装容器,由此它们被称为大量特气,包含Y-钢瓶(L),T-钢瓶(L),集装格(L),ISO罐(22,L),鱼雷车(13,L)等。

大量特气供给系统(BSGS)采取全主动PLC管束器,彩色触摸屏;气得体板采取气动阀门和压力传感器,可结尾主动切换,主动氮气吹扫,主动真空襄理放空;多重平安防备办法,走漏侦测,长途危急堵截;专用氮气吹扫发源等等。特种气体采取自力气源,多用点采取VMB或VMP分路供给,VMB或VMP采取歧路气动阀,氮气吹扫,真空襄理排空等。由于BSGS气源总量大,多采取自力的气体房,自力的抽风系统

四:气体房的抉择和计划

除了简朴的供气系统除外,特气房寻常都自力于主场房而独自建造,其谋划时需思考开发物的防火、泄爆、防火防爆间距、危险物的总量管束等。向例供气系统寻常也采取多种气瓶柜共设在一个气体室;

而关于大量特气,会依据气体特征和相容性将气体房分红可燃气体房、侵蚀性气体房、惰性气体房、硅烷气体房、毒性气体房等。气体房务必有优良的透风,气体房的抉择和计划寻常由计划院结尾。

五:管道系统的计划

1.材料的抉择

特气管路系统遍及采取L不锈钢电解抛光(EP)管道,阀门寻常采取高纯调压阀、隔阂阀、高周详过滤器、(<0.微米)、VCR接甲等。来往气体的管路部件表面毛糙度可管束在5uin。关于某些高侵蚀性的气体如CL2等,采取经由非凡处置的耐侵蚀强的EP管。

2.主管路系统的计划

在断定好气体房和用气点今后,主管路系统寻常奉命管道路线最短,拐弯起码,安置紧将就理,给人简朴鲜艳的发觉。运送系统的数目和管径的巨细寻常依据机台用气点的几何和流量巨细断定,根基都采取小管径运送(1/4-3/4)并且多计划了备用系统。由于气体自己的危险性,很多处所采取把管道铺设在电缆桥架里,关于穿墙或穿过夹道的处所,领域有危险源和时时有危险功课的处所,露天的处所管道寻常安置在全紧闭的桥架里。

关于低蒸汽压气体(WF6,DCS,BCl3,C5F8,ClF3等),须要思考钢瓶加热,气得体板加热,管道伴热等。为了正确管束流量,在气源端寻常会思考摆设高精度的压力变送器、电子秤、温控器等。

在机台用气点也都摆设了原料流量计,压力调度阀。关于剧毒、高反响性和自燃气体,应利用双套管运送。同时管道的计划要采取零死区计划,即一切管道系统从气柜到VMB、从VMB到用气点,重心对点,中央不答应有在气体置换时有残留空气的死角。是以,一切管路系统中由VMB结尾气体的分派,中央没有三通。结尾管道还要有优良的接地。

3襄理系统的计划

气体柜或管束面板在安置和运送的过程中由于搬运和晃荡,阀门、会商、过滤器等的替换、或其余道理、须要对其从新实行高压气密性实验和氦检,气体的置换也须要用到高压氮气或氦气,因而特气柜需计划接入高压惰性气体氦气或氮气。寻常抉择在特气房摆设一台或多台惰性气体柜。其联接形状为:

特气柜中装有各式气体启动阀,主管路在送气前务必实行管道的吹扫和空气的置换,因而还需襄理有高纯氮气和皎洁紧缩空气系统。氮气系统采取SUSL-EP管,CDA可采取SUSL-BA管,其管径依据气柜的几何来揣度决议。

气体房和睦柜还须有主动喷淋系统,但有的气体如三氟化氯,硅烷遇水反响,这时就还须要思考采取二氧化碳灭火系统。

排风系统和放空系统也是特气系统的要害构成部份。其排风系统也依据危险品行质分红平常排风系统(GEX)、酸性排风系统(SEX)、溶剂排风系统(VEX)、氨气排风系统(AEX)。

平常排风系统采取镀锌铁皮风管,酸性排风寻常采取玻璃钢风管,溶剂和氨气排风寻常采取不锈钢风管。气柜的排风也是依据其性质接入上头不同的排风系统。气体的放空是指特气管道和睦柜中的特气经氮气稀释后由放空管道排放到大气或排风系统中,有的剧毒性或高毒害性的气体创议排放到尾气处置器中经处置后排放至响应的排风系统中。放空系统寻常采取SUS不锈钢管道,延续蔓延到屋顶,超出屋面两米左右,并布防雨罩。

六:GMS和GDS系统

气体监控系统(GMS)经由揣度机网络,结尾对气体运送系统的及时监控,以保证系统的安定性。

气体侦测系统(GDS)是全厂性命平安系统(LSS)的要害构成部份。关于侦测器的请求,除了精度高,反响仓卒外,还应完备自检功用。关于这两个系统在这边只可做一个主张性的先容。

结尾、充足明白气体特征、进而公道摆设系统,公道抉择管径和材料,是咱们计划的中心,如承诺显著升高一切系统的成本。

七:特种气体管道的动工

特种气体管道的动工采取全主动轨道焊接,同时同意和施行矜重的超高纯动工和QA/QC保证程序,对动工的原料和程序实行矜重的监控和治理。结尾一切系统还要实行氦检漏、水份、氧分和颗粒度探测、以及其余请求做的气相杂质的测试。

其现场根基的动工程序为:动工图纸会审﹣→动工布局编写﹣→预制间的搭设﹣→动工机具的预备﹣→动工人员的培训﹣→预制图纸的编写﹣→管道的预制﹣→管道的现场安置﹣→系统探测﹣→系统验收

1.预制间的抉择

特种气体管道的动工对处境的请求对照高,管道动工采取大量量预制而后现场安置的办法。依据准则,预制功课须要在皎洁度到达百级的净化间实行,功课人员也依据百级净化间的治理着装。是以关于大量特气项目,寻常都建有一个准则的预制间。

但咱们在理论的动工中,大量特气项目很少,寻常都是简朴系统和向例系统,为了节省成本和资本,在请求不是很高的处境下、寻常采取在动工现场找一齐相对皎洁的房间抉择肯定的防尘办法马上动工,除功课人员和察看人员外,应阻拦无关人员进出。倘若业主请求对照矜重,也采取彩钢板搭设一个简朴的预制件,房间内铺上地板革,在屋顶用皎洁塑料布封出一齐装上两台层流罩,做一个简朴的净化空间,实行管道的预制劳动。

2.要紧的动工机具

特种气体管道的要紧动工机具备:全主动轨道焊机(D、MIOO等)管道切割机(GF锯)、管子割刀、平口机、弯管器、倒角器、管口毛刺补葺刮刀、有的须要摆设电源稳压器、避让动工现场电流摇动对焊接原料形成影响、台虎钳、配电箱、拖线盘、台钻、电钻、攻击钻、切割机、电焊机、手工氩弧焊机、其余襄理器械。

3.动工治理和现场动工的几个重视点

项目治理人员和动工人员都要实行动工平安和动工原料的培训,明白特种管道的施劳动业要乞降样板,明白特种气体的根基学识,进而加深对特种管道动工原料要害性的明白。

特气管道寻常采取小管道运送,为了升高成本,管道采取直接用弯管器煨弯的方法,弯管器寻常采取5-10倍的,但不小于5倍。是以对管道动工人员要实行各式角度下的弯管培训,对焊工也务必实行焊接程序的培训,熟习各式焊接参数的调度,结尾监工和焊工都务必经由测试,由特意的原料治理人员确认及格后,发给功课承诺证后方可动工,这也是QA/QC保证程序的构成部份。也是动工程序中人员培训的中心。

现场的原料治理人员要做好材料的原料检验纪录和天天的动工原料检验纪录,包含监工弯管的原料,尺寸能否正确,管道能否有划伤,弯头是不是压得太扁;捣毁包装的管道,预制好的管道,管口是不是封好;(管道封口应套上管帽,再采取EP管完备的内包装袋割下15-20公分长套在管口折回后用皎洁胶带缠好;倘若没有管帽,则采取套一层内包装袋用胶带封好,而后外表再套一层,也用胶带封好。)焊工的焊缝能否吻合原料请求,每个焊缝都务必认真检验,并做好焊接功课者和焊接数目纪录。

焊工天天在焊接前务必先做焊接试样,经检验及格后方可实行焊接动工,天天的动工收场后还务必做一个末试样,以确认当日的焊接功课能否存在焊接隐患。屡屡电源变动的功夫,都务必从新做试样。焊接试样要附上焊接参数。天天的焊接试样要妥帖保管。(焊缝原料的检验要紧有焊缝的宽笮度、焊缝的表里平匀度、焊缝的高低度、能否氧化、其余不答应的弊端)

架设到管架上的管道,在焊接功课发端后就要抉择不中断充气的方法,即从动工发端到动工收场管道内都要处于冲气爱护的状况,但在不实行焊接功课时可合适调小管内气压。但对请求不是很高的动工,为了升高成本,天天的焊接收场后,把两头用管帽和皎洁胶带封死。在这边要希奇提议的是对运送强侵蚀性气体的耐侵蚀性强的VM管实行对接施焊时,其充气工夫务必要到达4-5分钟,并且务必不中断充气。

4:系统探测

特气管道动工收场后都须要实行压力探测,氦检漏,颗粒度和水份、氧分测试。压力探测寻常采取对照周详的圆盘式压力探测仪或电子探测仪,不必压力表。如许大大升高了探测的周详度。水、氧测试采取水氧剖析仪;颗粒度测试暂时根基采取激光颗粒测试仪,精度到达0.1微米;而对请求更高的采取核固结技能(CNC)它可到达0.01微米。别的气相杂质的测试依据详细请求断定。

以上文章部份素材起因:皎洁工程同盟

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第期第4版

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