一、前言
超净气体输送管道系统是指具有超净化要求的运输高纯气体和混合气体管道系统，广泛应用于集成电路设备生产、太阳能光伏电池PDF显示面板生产等微电子领域。该系统输送的气体主要包括高纯大宗气体（高纯氧、高纯氢、高纯氦、高纯氢等气体）、特殊气体（硅烷、磷烷、砷烷、氯化氢、氢气等工艺气体），以下简称“超净气体”。
随着微电子产业的不断发展，特别是超大型集成电路制造的晶圆尺寸不断增大，线距尺寸从微米级进入亚微米（小于1um）级和深亚微米（小于0.18um）级。因此，半导体制造过程中超净气体的质量要求越来越高，对这些气体中颗粒、杂质和泄漏点的控制要求极为严格，已达到ppb、ppt级，粉尘粒度要求控制小于0.1um的颗粒，因此对超净气体运输管道系统的清洁度提出了非常高的要求。工艺气体中的杂质对半导体制造的整个过程有影响。例如，在高温处理中，重金属颗粒扩散到硅的内部侵入，导致晶体缺陷，这是半导体器件特性裂变的原因。在腐蚀过程中，由于颗粒粘在硅片上，接触部分和周围的腐蚀加工精度会降低。
在热处理过程中，碱金属颗粒使氧化膜与硅的界面特性异常，导致耐压性差或电气特性差。
因为一旦气体输送管道污染，很难完全清除污染物，通常被迫更换污染管道，因为系统成本昂贵，损失会很大，因此，超净气体管道系统清洁度要求甚至检查其纯度要求在一定程度上更重要，清洁管理的重点是控制颗粒污染，已成为超净气体运输管道的关键内容。颗粒污染源来自两个方面：一是附着在管壁上的颗粒，二是管道内壁因磨损或腐蚀而产生的颗粒。本文从气体管道系统设置、管道系统材料选择、管道技术等方面，结合工程实践，提出了一些措施，避免管道系统对超净气体颗粒的污染，供同行关注和参考。
二、系统设置；
超净气体管道除特殊气体外，管道系统应分段配备气体过滤器去除粉尘颗粒，一般采用二次以上气体过滤器，洁净厂房一般设置预过滤器和高精度尾气体过滤器，预过滤器位于洁净厂房气体室管道上，预过滤．为了减轻尾气过滤器的负荷，延长使用寿命．高精度终端气体过滤器应设置在燃气点。在管道系统设计中，应充分考虑系统末端的排气管、主管和支管的未端吹扫阀和必要的取样口，以便干燥运行前的吹扫、气体置换和维护管理，尽量减少系统中气体空间的停留．盲管段等不易吹扫的盲区不宜出现，防止颗粒堆积：
特气管道系统一般在供气起点(气柜内)和终端设置气体过滤器．
三、配管材料的选择
1．主材挑选：
超高纯气体管道．极低碳不锈钢管(SUS3I6)应采用内壁电解抛光LEP)，表面粗糙度Ra10uin。一般单真空熔化不锈钢不能满足高纯气体的要求，因为单真空熔化不锈钢制成的附件和管道表面相对粗糙．容易吸附和释放颗粒。应使用更先进的双真空熔化不锈钢，进一步减少316L不锈钢中的不纯杂质，减少成品中坑的数量和吸附气体。此外，严格控制双真空熔化不锈钢的化学成分，降低了污染的潜在性，提高了附件的可焊性。
管道表面粗糙度对颗粒物吸附或释放的影响最为重要，在BA管内壁．附着在管道表面的颗粒物不能被吹走，因为在颗粒隐藏的区域（管道表面凹陷）基本上没有液体通过，当弯曲时，成千上万的颗粒物会被检测到。
管道附件的特殊要求是无渗漏、无杂质、无气体释放、无死区、无聚合物。闸阀选用波纹管阀或隔膜阀。由于波纹管阀和隔膜阀漏气少，特别是隔膜阀体死亡空间小，易吹，应优先考虑。阀座的突出表面通常是内部泄漏的主要原因。常见的阀座密封材料是塑料，如3MKel-F或杜邦Teflon。这些塑料会像其他塑料一样渗透，阀门的频繁运动必然会在突出表面产生细小的颗粒。高纯气体的外部泄漏必须减少到至少低于泄漏检查的极限，只能通过金属表面密封来实现。在必须拆卸的地方，选择可靠性高的金属垫片-端面密封(VCR）连接，其他采用全自动脉冲氩弧焊路轨焊机焊接连接。全自动脉冲氩弧焊轨道焊机焊接，不含焊条，可保证焊接质量，焊缝对称美观，最大限度地减少焊缝对气体颗粒的影响，减少焊接工人水平不同造成的焊接质量差异。
四、施工工艺：
管道安装前，应绘制管道轴侧图，标明管道长度和焊口的具体位置。制图时应多考虑焊接作业空间，并尽量按气流方向施工。为避免颗粒污染，应在临时净化室进行管道的所有预装配加工。切割过程中应避免管道变形或划痕，切割过程中应用高纯氩吹扫，避免污染。切割后，用专用刮刀工具将端口刮至平整、光滑，如端面不平，用专用工具将未端平整。焊接接口的质量将直接影响焊缝的质量，进而影响整个管道的安全。为保证焊缝质量，正式焊接前及焊接过程中的任何参数(位置、气流、管径等。〕如果发生变化，必须进行焊接试验，即样品）。样品的焊接记录也应登记在日常焊接记录上，经检验合格后方可正式焊接。焊缝必须匀称美观．不得有未焊透、未熔合、焊面内凹、气孔、错边等缺点。预制管道附件的两侧必须用干净的塑料盖连接塑料膜，并用干净的胶带拧紧，以减少大气对管道的污染。
现场作业时，周围环境会污染清洁管道，因此应尽可能在临时净化室焊接，减少现场焊点数量。在自动脉冲氩弧焊焊接过程中，如果管道中残留氧气或水，则在焊接位置形成氧化膜，成为颗粒的来源。因此，在焊接过程中和焊接前后，用高纯氮充分更换管道中的氧气或水是非常重要的。焊接保护气体通过0.05um过滤器过滤。每次现场管道的一部分完成，两侧的闸阀都必须关闭（如果没有闸阀，管道应始终充满氩气保护）。在设备施工过程中，颗粒不可避免地进入管道系统。管道系统的吹扫是一个不可缺少的过程；高纯气体管道用高纯氮气吹扫，先吹干管，再吹干管．最后吹扫各立管。吹扫时间根据气体质量的不同要求确定，直至纯度合格。非氮气管道，用氮气吹扫合格后更换，再吹扫，直至更换后的气体达到纯度要求。根据气体工艺标准，应进行各种试验，包括管道系统整体外部泄漏试验、整体内部泄漏试验、颗粒物、泄漏点、含氧量试验氦泄漏试验等。高纯氮气通过管道试验后通过管道进行保护。
