大宗气体及特殊气体
(完整版)大宗气体特气系统介绍
气瓶柜 流程图
• Gas Cabinet Flow Diagram
A : PROCESS B : PURGE N2 C : GENERAL N2 D : LEAK CHECK He E : EXHAUST
气体分流箱(VMB)
•在不用停止供气的条件下增加使用点 •降通过减少气瓶柜的数量来降低费用 •系统和安全选项类似于气瓶柜 •设计简洁 •1 X 8 输送
VMB P&ID
ⓐ : Process In ⓑ : Process Out ⓒ : Process Out ⓓ : Process Out ⓔ : Process Out ⓕ : Process Out ⓖ : Process Out ⓗ : Process Out ⓘ : Process Out ⓙ : Purge N2 In ⓚ : Gas In
12” TFT Color Display
Actual Pressure Gas Flow Diagram
Monitoring System
• GMS Concept Flow
Server Full Point I/O
Server Full Point I/O
Server Full Point I/O
Ethernet Transceiver
Gas Cabinet VMB
Gas Cabinet VMB
Gas Cabinet VMB
Monitoring System
• GMS
大众气体
• 定义:在空气中可以提取的气体,如氮 气,氧气,氩气,氦气等.
• 储藏方式:低温储罐,高压钢瓶
低温气体
• 低温液体
气体输送系统
尾气处理
Safety Design & System
大宗气体及特殊气体之欧阳地创编
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 ，VACUUM，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）。
气体特性及系统简介
课程内容：大宗与特殊气体特性介绍一、大宗气体种类：半导体厂所使用的大宗气体，以台积厂常见有：CDA、GN2、PN2、PAr、PO2、PH2、PHe等七种。
二、大宗气体的制造：CDA / ICA (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/ICA (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﹪，总共是6个9。
经纯化器纯化过的氮气纯度约为99.9999999﹪，总共是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℃。
三、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。
大宗气体特气系统介绍
气体供应方式
气体输送系统
特殊气体系统
气体输送系统
特殊气体系统-流程图
特殊气体集中输送系统 BSGS
气体输送系统
气瓶柜
安全设计 外壳 不锈钢 316L VIM/VAR 选用材料符合特殊气体需要 100% 内表面电子抛光 无颗粒 泄漏率: 1 x 10 – 10 Atm-cc/sec He PLC 控制 & 触摸瓶 操作 和 维护方便 全自动循环工艺 自动工艺钢瓶切换 安全选项 & 联动装置 显示器 : EL Mono or TFT Color
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Server
Full Point I/O
气体供应方式
流量计
Tank Lorry
N2 Plant
液态气体储罐
大宗气体及特殊气体之欧阳语创编
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 ，VACUUM，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）。
大宗气体及特殊气体
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 ，VACUUM，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）。
大宗气体特气系统介绍
大宗气体特气系统介绍大宗气体特气系统是指一种用于储存、输送和利用大量气体的系统。
这种系统通常涉及到工业生产、能源开发、科研实验以及其他一些需要大量气体的领域。
在这篇文章中，我们将介绍大宗气体特气系统的基本原理、组成部分以及应用领域。
大宗气体特气系统的基本原理是将气体储存在特气集中储罐中，并通过输送管道将气体送到需要使用的地方。
在储气罐中，气体通常被压缩或液化以提高储存密度，并保持稳定的储存状态。
输送管道可以根据需要进行设计，以确保气体在输送过程中的流量和压力变化控制在合适的范围内。
大宗气体特气系统的主要组成部分包括储气罐、输送管道、气体压缩或液化装置、调节阀以及使用终端设备。
储气罐通常是由高强度的材料制成，以承受高压气体的储存。
输送管道是用于输送气体的管道系统，可以按照需要进行布置和连接。
气体压缩或液化装置是将气体压缩或液化的设备，以便提高储气密度和便于输送。
调节阀用于控制气体的流量和压力，确保稳定的供应。
使用终端设备根据实际需求而定，例如燃烧设备、冷却设备、实验设备等。
大宗气体特气系统的应用领域非常广泛。
在工业生产中，特气系统通常用于提供能源或原材料，例如供应工厂的燃气、供应化工生产的原料气体等。
在能源开发领域，特气系统可以用于提供燃气、蒸汽和热能，用于发电、加热和蒸汽动力等。
在科研实验中，特气系统可以提供实验所需的稳定气体供应，例如实验室中的气氛控制、气体分析等。
此外，特气系统还可以应用于其他领域，如医疗卫生、高科技制造等。
在大宗气体特气系统的设计和运行中，需要注意一些关键问题。
首先，应确保气体的储存和输送安全可靠，因此需要采取适当的安全措施，如安装安全阀、压力传感器等。
其次，应根据实际需求和气体特性选择合适的储气罐、输送管道和终端设备，以确保系统的正常运行和高效利用。
此外，还应定期进行检查和维护，以确保系统的可靠性和安全性。
总之，大宗气体特气系统是一种用于储存、输送和利用气体的系统，广泛应用于工业生产、能源开发、科研实验以及其他领域。
大宗气体特气系统介绍
(N2, Air water)
Inlet port
(4 ports standard)
Plasma chamber Middle flange Water chamber
Controller of Gas and Chemical Supply System
Monitoring System
• GMS
大众气体
• 定义:在空气中可以提取的气体,如氮 气,氧气,氩气,氦气等. • 储藏方式:低温储罐,高压钢瓶
低温气体
• 低温液体
–在常压下一般沸点低于-180℃
• 例如
–液氧 –液氩 –液氮 –液氦 (-182.9℃) (-185.7℃) (195.8℃) (-268.9℃)
Ethernet Transceiver Gas Cabinet VMB
Ethern WIRE WIRE WIRE et LINK LINK LINK Link P R R O PO WE U G P N R A O T T G E E B S S FUS R U EM K N M O R A O P T T LM E G
TRAINING FOR GAS
2011.5.18
Content
Section 1
Section 2 Section 3 Section 4 气体的类型 气体供应方式 气体设备 尾气处理 控制系统 大众气体输送系统
Section 5
Section 6 Section 7
压缩空气(CDA)
气体类型
Free Volt Main Power PLC Process Touch Panel Operation Display : EL Mono or TFT Color COM : RS-232C 422, 485, Data Highway Box Size W796 x D330 x H315
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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 ，VACUUM，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:* 腐蚀性气体Corrosive Gas* 低压性/保温气体Heat Gas* 惰性气体Inert Gas1.特殊气体特性简介* 易燃性气体: 燃点低, 一泄漏与其他气体相混,便易引起爆炸及燃烧如SIH4 , PH3 , H2 ,….* 毒性气体: 反应性极强,强烈危害人体功能, 如CO, NO,CLF3,….* 腐蚀性气体: 易与水份起反应而产生酸性物质,有刺鼻,腐蚀,破坏人体的危险性如NH3, SIF4,CL2,….* 低压性/保温气体: 属粘稠性液态气体,需包加热线及保温棉,将管内的温度升高以使其气化,才能充分供应气体, 如WF6, BCL3 , DCS,….* 惰性气体: 又称窒息性气体, 当泄漏出的量使空气中含氧量减少至16%~6%以下时,便会影响人体,甚至死亡, 如SF6 , C4F8 , N2O , ….2.供应系统简介* GC （Gas Cabinet）气瓶柜*GR （Gas Rack）气瓶架* BSGS System （Bulk Sepcial gas supply system）特殊气体大量供应系统* Y-Cylinder , Bundle 集束钢瓶* Trailer 槽车* VDB 主阀箱/ VDP 主阀盘（Valve Distribution Box/Panel）* VMB 阀箱/ VMP 阀盘(Valve Manifold Box/Panel) Specialty Gas Supply SystemSpecialty Gas Supply System- Equipment in every floor我们不排除这些气体会对我们有不良影响。
身在半导体工厂的我们，在设计上、施工中，如何避免泄漏、如何防患，则是我们努力的工作之一。
第二章一次配管和二次配管半导体厂的气体管路，我们一般区分为一次配管（SP1）及二次配管（SP2，又称Hookup）。
SP1：为由气体的起始流出点（Gas yard/Gas cabinet）至无尘室中的Take off Valve 或VMB（Valve manifold box）/VMP（Valve manifold panel）。
SP2：为由Take off Valve 或VMB/VMP开始至生产机台设备处为止（Hookup）。
所使用管材以1/4”、3/8”、1/2”、3/4”为主。
Piping之设计应配合气体类型考量，一般分为Bulk Gas及Speciality Gas 两大类。
2.1 Material 介绍了解半导体气体工程的配管，和管路设计，必须先了解材料（Material）2.1.1 材料区分：1. TUBE & PIPE（管件）2. FITTINGS（配件）3. VALVE（阀件）4. REGULATOR（调压阀）5. CHECK VALVE（逆止阀）6. FILTER（过滤器）7. VACUUM GENERATOR（真空产生器）8. 其他2.1.2 选料依据：气体种类, 气体特性* 影响材料使用的等级–AP / BA / EP / V+V / ….业主需求及预算*有无指定厂牌或规格?依机台所需用量及本身接点选定料件尺寸* 影响材料使用的尺寸–?” / ?” / 15A / …….依机台所需压力及流量不同选择材料型式* 选用压力范围适合或流量符合之阀件视盘面组装选择料件接头型式* VCR / SWG / Welding / Flange…..2.1.3 TUBE & PIPE 管件：1.定义:* Pipe :, 以公称内径(ID) 配合壁厚作为量度之尺寸.* Tube : 以外径(OD) 及壁厚作为量度之尺寸.*规格: 6M/stick or 4M/stick or 100M/roll2.常用材质: SS304 /SS304L & SS316 / SS316L & VIM+VAR & HC-22…3.表面处理等级: BA –Bright Anneal 表面研磨EP – Electro Polish 表面研磨+ 电解研磨4.等级:* Bulk Gas 一般使用316L BA 或316L EP 等级* Specialty Gas :易燃性/ 惰性气体– 316L EP毒性–双套管( 304 AP + 316L EP ) / 单管316L EP腐蚀性气体– VIM + VAR低压性气体-- 316L EP + Heater Line + Warm Cover2.1.4 FITTINGS 配件：1.材质同管件?2.常用种类:a.Nut + Gland + Gasketb.Elbow,Tee,Reducerc.Cap,Plugd.Connector:VCR / SWG / WELDING /螺牙接头1/8“~1”(VCR/SWG)及SCM (micro) or 长接头SCL (long) &Product Name Size Size for other sideMaterialSCM 4 0 E EP LE SCM：表示BANKEN公司对FITTING的分类，是属于短接头型式。
4：表示尺寸为1/4”。
0：表示另一端尺寸同前，为1/4”。
E：表示此料件型式为ELBOW。
EP：表示料件表面处理等极为EP。
LE：表示此料件为VIM+VAR等级的EP?4.常用厂牌: KITZ / HAM-LET / IHARA / SWAGELOK /FUJIKIN….?5.另外大部分FITTING又分为三种不同规格，分别为一般Type；Union Type及Reducing Type。