唐代飛+劉揚(yáng)洪

摘 要：文章介紹了6英寸小規(guī)?？蒲猩a(chǎn)線特氣系統(tǒng)的系統(tǒng)組成，對(duì)日常特氣系統(tǒng)的維護(hù)進(jìn)行了分析與闡述，同時(shí)對(duì)特氣系統(tǒng)的質(zhì)量控制做了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：特氣系統(tǒng)；質(zhì)量控制；管理與維護(hù)

引言

6英寸半導(dǎo)體生產(chǎn)線制程設(shè)備種類多，每類設(shè)備應(yīng)用的工藝氣體都不相同，一條6寸工藝線工藝氣體大約有30多種，按照氣體的種類可分為：大宗氣體如氧氣，氮?dú)?，氫氣等；特殊氣體如砷烷，硅烷，溴化氫等，由于大多數(shù)特殊氣體都是有毒、易腐蝕性、易燃易爆等氣體，加上氣體的純度也會(huì)影響工藝的品質(zhì)，因此半導(dǎo)體生產(chǎn)線的特氣系統(tǒng)顯得特別重要，本文主要從特氣系統(tǒng)的維護(hù)、氣體質(zhì)量控制兩個(gè)方面做一些分析與探討。

1 特氣系統(tǒng)的基本構(gòu)造與組成

高純特氣系統(tǒng)的供應(yīng)方式一般有多種，如現(xiàn)場(chǎng)制氣，用管道輸送供氣，槽車輸送供氣，外購(gòu)氣體鋼瓶或鋼瓶組輸送供氣等。具體采用哪種供氣方式，主要考慮的因素是工廠的生產(chǎn)規(guī)模和用氣要求。無論哪種方式都是要確保供氣質(zhì)量、運(yùn)行管理方便，還要降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，以便安全、可靠、高效地供應(yīng)氣體。目前在小規(guī)模6英寸晶圓廠應(yīng)用最為廣泛的是采用外購(gòu)氣體鋼瓶輸送供氣，因?yàn)樗哂型顿Y較少，使用方式靈活的優(yōu)點(diǎn)，但在氣體輸送的過程中氣體比較容易受到污染，這就要求整個(gè)供應(yīng)系統(tǒng)得到嚴(yán)格的管理和維護(hù)。

常見小型特氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成如下：

氣瓶柜（GC）一般集中設(shè)置在主體廠房一樓的氣體房?jī)?nèi)，在氣體房中技術(shù)人員要進(jìn)行鋼瓶更換和日常的維護(hù)保養(yǎng)工作。對(duì)于毒性氣體還要求設(shè)有專用的廢氣處理裝置（Scrubber），以便安全處理各種作業(yè)過程中產(chǎn)生的有毒氣體，以確保工作環(huán)境的安全。特種氣體從氣瓶柜流出先經(jīng)過各種閥門以及壓力調(diào)節(jié)器（Pressure Gegulator）等，由特殊氣體輸送管道（一般都是316L EP管）供應(yīng)到位于廠房一樓（Sub-Fab）的多個(gè)閥門分配柜VMB（Valve Manifold Box）中。然后制程氣體再由VMB的各個(gè)機(jī)臺(tái)的位置，而對(duì)于工作臺(tái)工作使用的部分尾氣也還要進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)尾氣處理裝置（Local Scrubber）進(jìn)行處理。在特氣輸送系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行氣體泄漏檢測(cè)與聯(lián)動(dòng)互鎖，一旦發(fā)生氣體泄漏，應(yīng)自動(dòng)切斷輸出閥門，打開應(yīng)急排風(fēng)系統(tǒng)，保證生產(chǎn)廠房的人員安全。

2 特氣系統(tǒng)的維護(hù)

由于特氣系統(tǒng)是一種具有高風(fēng)險(xiǎn)的供應(yīng)系統(tǒng)，因此在生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)需要專業(yè)、有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員完成。特氣系統(tǒng)的維護(hù)主要包含氣體柜維護(hù)和管路維護(hù)。

（1）特氣柜又分為全自動(dòng)特氣柜與半自動(dòng)特氣柜，每種氣柜的維護(hù)方法有一定的區(qū)別。全自動(dòng)氣柜維護(hù)自動(dòng)化程度較高，并且安全可靠。在維護(hù)前關(guān)閉鋼瓶閥門，設(shè)置換瓶吹掃，程序自動(dòng)進(jìn)行抽氣，置換等動(dòng)作，根據(jù)氣體性質(zhì)的不同，一般至少吹掃60次以上，負(fù)壓保壓30分鐘以上，確保氣柜各管路與閥門吹掃干凈。

（2）管路的維護(hù)，由于不同的氣體性質(zhì)不一樣，對(duì)管路維護(hù)的方法也不相同，對(duì)腐蝕性氣體的管道需要多次用高純氮?dú)獯祾撸∟2purge），一般至少反復(fù)30次，對(duì)于有吸附性的液態(tài)源氣體，由于管路容易堵塞，需要多次的反復(fù)的抽真空，抽完后關(guān)閉閥門，1小時(shí)后會(huì)出現(xiàn)壓力表回表的現(xiàn)象，會(huì)造成管道泄漏的誤導(dǎo)，遇到此情況打開真空器發(fā)生器繼續(xù)抽，直到?jīng)]有吸附氣體釋放為止。

以上兩種系統(tǒng)維護(hù)后都必須做正壓與負(fù)壓的保壓測(cè)試，一般正壓保壓壓力為使用壓力的1.2倍，負(fù)壓保壓為-12PSI，保壓時(shí)間至少120分鐘以上，由于壓力傳感器（PT）受溫度的影響，一般有2PSI的正負(fù)波動(dòng)。

3 氣體輸送的質(zhì)量控制

特氣輸送系統(tǒng)的質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)主要在于輸送系統(tǒng)的密封性、管道材質(zhì)、施工規(guī)范的控制，首先密封性的控制是保證氣體純度與輸送安全的先決條件，管道材質(zhì)決定了氣體純度中間過程的控制，施工規(guī)范保證了外來雜質(zhì)與顆粒的混入與干擾。

為了保證特氣系統(tǒng)質(zhì)量的可靠性，目前業(yè)界通過五項(xiàng)測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證與分析。五項(xiàng)測(cè)試是一項(xiàng)最基本特氣系統(tǒng)質(zhì)量控制手段，在半導(dǎo)體業(yè)界廣泛使用。

（1）壓力測(cè)試。壓力包括正壓測(cè)試與負(fù)壓測(cè)試，正壓一般是實(shí)際使用氣體壓力的1.2到1.5倍，測(cè)試時(shí)間最少24小時(shí)，考慮到溫度對(duì)氣體壓力的影響，一般壓力變化在2PSI之內(nèi)。負(fù)壓根據(jù)廠務(wù)實(shí)際提供的真空發(fā)生器產(chǎn)生的負(fù)壓值決定，一般在-15到-20PSI左右。

（2）氦泄漏檢查。利用氦氣檢漏儀進(jìn)行管路檢漏，漏率應(yīng)該控制在1E10-9cc/sec以上，此方法可以進(jìn)行內(nèi)漏，外漏等一些非常微小的漏率進(jìn)行檢漏，靈敏度比正壓保壓高很多倍，此項(xiàng)是確保管路不發(fā)生微露。

（3）顆粒測(cè)試。主要是為了檢測(cè)管道內(nèi)部的一些微小雜質(zhì)，一般標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是大于0.1um的顆粒數(shù)小于等于1顆/立方英尺。為了保證管道的潔凈，除了使用高質(zhì)量的管材、規(guī)范的施工外，對(duì)吹掃氣體的純度也有很大的要求，一般要求吹掃氮?dú)饧兌冗_(dá)到99.999%。

（4）水分分析。主要是測(cè)試管道內(nèi)部的水分含量。測(cè)試指標(biāo)為小于10ppbv，管道內(nèi)部的水含量對(duì)氣體的純度，特別對(duì)于一些工藝制程有很大的影響，嚴(yán)格執(zhí)行水分分析測(cè)試，是控制特氣質(zhì)量不可缺少得一項(xiàng)重要工作。

（5）氧分分析。氧分分析與水分分析比較類似，是對(duì)管道內(nèi)部氧分子含量的測(cè)試，一般標(biāo)準(zhǔn)為小于10ppbv。

4 結(jié)束語

在半導(dǎo)體小型化工廠里，特氣系統(tǒng)的管理與維護(hù)是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，在特氣純度的質(zhì)量控制上也沒有引起足夠的重視。特氣系統(tǒng)里面的高純氣體，大多數(shù)具有極高的毒性，腐蝕性及易燃性氣體，再加上無塵室的密閉作業(yè)環(huán)境及回風(fēng)系統(tǒng)，所有這些因素都大大增加了半導(dǎo)體廠房的安全風(fēng)險(xiǎn)。不論從安全還是質(zhì)量，管理或維護(hù)等方面，都要從思想上重視，行動(dòng)上管控，把特氣系統(tǒng)這個(gè)特殊的系統(tǒng)應(yīng)用好，管理好，使其在科研生產(chǎn)線上保質(zhì)保量、安全可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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