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光亨流体浅析高纯气供气系统的重要组成部分

作者: 点击:93 时间:2021-01-16

高纯气配管技术是高纯气供气系统的重要组成部分,也是能否将符合要求的高纯气送到用气点,并保证质量合格的关键技术;所谓高纯气配管技术,包括系统的正确设计、管件和附件的选择、施工安装和试验检测等。目前,以大规模集成电路为代表的微电子产品的生产

高纯气配管技术是高纯气供气系统的重要组成部分,也是能否将符合要求的高纯气送到用气点,并保证质量合格的关键技术;所谓高纯气配管技术,包括系统的正确设计、管件和附件的选择、施工安装和试验检测等。目前,以大规模集成电路为代表的微电子产品的生产,对高纯气体纯度和杂质含量的要求越来越高,使得高纯气体管道技术越来越受到人们的关注和重视。下面就高纯气体传送从选材到施工,验收,日常管理等方面做一个简单概述。

普通气体种类

电子业中常见气体的分类

一般气体(Bulkgas),又称大宗气体,如氢(H2)、氮(N2)、氧(O2)、氩(A2)等;

特殊气体(特殊气体)主要有:SiH4PH3B2H6A8H3CLHCLCF4NH3POCL3SIH2CL2SIHCL3NH3BCL3SIF4CLF3COC2F6N2OF2HBRSF6等;

特种气体的种类一般可分为:腐蚀性、毒性、易燃、助燃、惰性等。半导体气体一般常用的种类如下:

1.腐蚀性/毒性:HCl,BF3,WF6,HBr,SiH2Cl2,NH3,PH3,Cl2,BCl3…等;

2.可燃性:H2,CH4,SiH4,PH3,AsH3,SiH2Cl2,B2H6,CH2F2,CH3F,CO…等;

③,助燃性能:氧气,氢气,N2O,NF3等。

④,惰性:N2,CF4,C2F6,C4F8,SF6,CO2,Ne,Kr,He…等;

许多半导体气体对人体有害。尤其是其中一些气体,如SiH4的自燃,只要一有泄漏,就会与空气中的氧气发生剧烈反应,开始燃烧;还有AsH3的毒性,任何微小的泄漏都会导致生命危险,这也是由于这些明显的危险,因此对系统设计的安全性要求尤其高。

天然气的使用范围

气态产品是现代工业的重要基础原料,其应用范围非常广泛,在冶金、钢、石油、化工、机械、电子、玻璃、陶瓷、建材、建筑、食品加工、医疗等行业中,经常使用到大量的普通气体或特殊气体。天然气的应用,尤其是高新技术在这些领域的应用具有重要的意义,是其不可或缺的原料气或过程气。同时,由于各种新兴行业的需求和现代科技的推动,气体工业产品在品种、质量和数量上也有了长足的发展。

气态应用于微电子、半导体工业。

在半导体制程中,气体的使用一直起着重要作用,尤其是半导体制程目前已被广泛应用于各种工业领域,从传统的ULSI、TFT-LCD到现在的微机电(MEMS)工业领域,均以所谓的半导体制程作为产品的生产过程,其中的生产过程包括干蚀刻、氧化、离子布植、薄膜沉积等,都要使用大量的气体,而气体的纯度对组件性能、产品良率有决定性的影响,而气体供应的安全性关系到工人的健康和工厂操作的安全。

输气管道传送高纯气体的意义。

炼钢不锈钢制材时,大约每吨能吸收200g的气体。钢丝经过加工后,不仅表面粘有各种污染物,而且在钢丝的金属格子内还吸附着一定数量的气体。这部分被金属吸收留下的气体,在管道中有空气流经时,又重新进入气流,污染了纯气体。在管道内气流为间断性流动时,管子对所通过的气体形成压力,气流停止通过时,管子对所吸附的气体形成稳压解析,解析的气体也作为杂质进入管子内纯净气体。与此同时,由于吸附性、解析性等原因,使管内表面金属产生一定的粉末,这种金属尘粒同样会污染管内的纯净气体。管道的这种特性是非常重要的,为了保证所传送气体的纯净度,不仅要求管道内表面有极高的光滑度,而且还要求其具有高的耐磨性。

对于具有较强腐蚀性的气体,一定选择耐腐蚀的不锈钢管材作配管,否则,管会因腐蚀在其表面产生腐蚀斑,严重时会出现大面积的金属剥离甚至穿孔,从而污染输配的纯净气体。

高纯、高洁净、大流量气体传送管道的连接,原则上都是焊接工艺的,所要求的管子,在施焊时组织不会改变。含碳量过高的材料在焊接工艺时,受焊接工艺部位透气性的影响,使管子内部和管外的气体互相渗透,破坏了传送气体的纯净度、干燥度和洁净度,使我们所有的努力都失去意义。

总之,对于高纯气体和特殊气体传送管道,一定采用特殊处理的高纯不锈钢管,以使高纯气体传送系统(包括管道、管件、阀门、VMB、VMP)成为高纯气体传送的关键任务。

输配管净化技术的一般概念

高纯净、洁净的气体传送配管,是指对气体传送“三度”有一定要求或控制。气纯度:杂质气氛在气体中的含量,通常以气纯度百分之99.9999%表示,杂质气氛含量的体积比值ppm,ppb,ppt表示;

干性:气体中的痕量水分,或称为湿量,通常用露点来表示,露点-70℃通常被压扁。

纯净度:指气体中含有污染物颗粒的数量,颗粒的粒径为μm,用多少粒/M3来表示,对于压缩空气来说,通常也用不可避免的固体残留物的mg/m3来表示,它包含了含油物质。

高纯供气系统传送原则。

全部高纯度、高清洁度的气体都需要通过管道输送到设备用点(POU),为了达到工艺要求的气体质量,在有一定气体出口指标的情况下,更需要重视配管系统的选材和施工质量。除了依赖于制气或净化设备的度外,还受到管道系统诸多因素的影响,因此,管道的选择应遵循相关行业的原则,并在图纸中说明管道的材质。

管道材料的选择取决于使用的需要,若用于制程的反应气体,则选用316LEP高质量的管子,经电解抛光处理,耐腐蚀,表面粗糙度低,Rmax(maximumpeaktovalleyheight)在大约0.3μm以下,而Rmax(maximumpeaktovalleyheight)在经过光辉烧结处理的316LBA管中,其值远低于0.8μm,因为平整度越高,越不易形成微涡流,从而使污染颗粒被带出。在316LBA管中,通常用来与芯片接触而不参与制程反应的气体,例如GN2,CDA。管道内部表面粗糙度是管道质量的重要指标。粗糙度越低,颗粒的携带能力就越低。另外一个未经特别处理的AP管(Annealing&Picking),被用在两个不用作供气管道的套外管上。

当前国内洁净管路可参照的标准较少,一般我们除参考《洁净厂房设计规范》《氢气站设计规范》《氢氧站设计规范》《压缩空气设计规范》等行业技术和工业技术规范外,选用本行业常用的材料和配料。


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