半导体芯片厂——气体分配系统介绍

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2021-04-29 环球过滤分离技术网 nanotech9


     1. 大宗气体系统（Bulk Gas）
定义：为惰性气体进行存储和压力控制
气体种类：典型的惰性气体（氮气、氩气、压缩空气等）管线尺寸：从1/4（监控管线）至 12 寸主管线系统主要产品为：隔膜阀/波纹管阀/球阀、高纯接头（VCR、焊接形式）、卡套接头、调压阀、压力表等。目前新的系统中还包括大宗特气系统，该系统利用固定的气体钢瓶或槽罐车来存储和运输。
2. 纯化系统（Purification）定义：为高纯气体管路去除大宗气体中的杂质3. 气柜（Gas Cabinets)定义：为特气源（毒性、易燃性、易反应、腐蚀性气体）提供压力控制和流量监控，并且具备更换气瓶的能力。
位置：位于 Sub-fab 楼层或最底层存储特气气源：NF3, SF6, WF6 等管线尺寸：内部气体管路，一般情况工艺管线为 1/4 英寸，1/4-3/8 英寸主要是高纯氮气吹扫管路。主要产品：高纯隔膜阀、单向阀、压力表、压力计、高纯接头（VCR、焊接形式）这些气柜基本含钢瓶自动切换能力，保证持续的气体供给和安全更换钢瓶。
4. 分配（Distribution）定义：连接气源至气体汇总盘管线尺寸：在芯片厂内，大宗气体分配管路尺寸范围一般在 1/2 英寸至 2 英寸。连接形式：特气管路一般情况下是利用焊接形式进行连接，不含任何机械连接或其他移动部件，主要原因是焊接连接密封可靠性强。在一个芯片厂，就包含上百公里的卡套管连接传输气体，长度基本在 20 英尺左右，焊接在一起。有部分卡套管弯管以及管状焊接连接也是非常常见的。5. 多功能阀箱（Valve Manifold Box，VMB）
定义：是分配特气从气源起至不同设备端内部管路尺寸：1/4 英寸工艺管线，以及 1/4 - 3/8 英寸的吹扫管线。系统可能会使用电脑控制要求驱动阀门或者带手动阀门的较低成本的情况。系统产品：高纯隔膜阀/波纹管阀、单向阀、高纯接头（VCR、微焊形式）、调压阀、压力表和压力计等。有些惰性气体的分配，主要使用 Valve Manifold Panel - VMP（多功能阀盘），敞开式气体盘面，无需密闭空间设计和额外的氮气吹扫。
6. 二次配阀盘/盒（Tool Hookup Panel）
定义：将半导体设备所需气体由气源连接至设备端，并提供相应压力调节，该盘面是相比 VMB（多功能阀箱）更接近设备端的气体控制系统。气体管路尺寸：1/4 - 3/8 英寸液体管路尺寸：1/2 - 1 英寸排放管路尺寸：1/2 - 1 英寸主要产品：隔膜阀/波纹管阀、单向阀、调压阀、压力计、压力表、高纯接头（VCR、微焊）、卡套接头、球阀、软管等。7.  芯片厂特气系统输送路径

半导体芯片厂新建工程项目的挑战

• 产品的及时性
  

半导体芯片厂新建工程需要使用大量的高纯流体系统管阀件产品。由于芯片厂项目投资巨大，工期控制严格，一旦项目延后，损失是非常巨大，所以每个阶段的产品的及时供应是至关重要。一般在国外，工程公司往往会在工程现场设立专门的产品仓库，以便及时提取。

• 安全性
  

由于芯片厂内大量使用各类特殊介质（腐蚀性、毒害性、易燃易爆性特气和各类化学品），所以在为这些特殊介质设计传输系统时，密封可靠性是先要考虑的。例如，针对 SiH4（硅烷），PH3（磷烷）这类易燃气体在传输中就需要采用双套管设计（内管 EP 高纯卡套管，外管内夹层充氮气并配压力表侦测），以做到双重保护。除此之外，在特气柜以及特气的管路和阀件的材质选择必须是高纯不锈钢 6LV 或6LVV，以及内表面 EP（电抛光）处理的超高纯管阀件，以防止腐蚀性气体的泄漏

• 正确的安装与测试
  

芯片厂新建项目中，存在大量的现场安装、测试工作。其中大部分是焊接，VCR 连接，卡套接头安装以及氦气测漏等工作。这些工作需要正规的安装指导培训，只有具备该培训证书的工程人员才有资格上岗作业。规范且专业的施工安装是芯片厂将来平稳运营的保障。


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