高純氣體管道系統(tǒng)的配管及材質(zhì)要求

高純氣體管路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

1.對(duì)于不同特性的氣體，要規(guī)劃獨(dú)立的供應(yīng)區(qū)域，一般分為三個(gè)區(qū)：腐蝕性/毒性氣體區(qū)、可燃性氣體區(qū)、惰性氣體區(qū)，將相同性質(zhì)的氣體集中加強(qiáng)管理，可燃性氣體區(qū)要特別規(guī)劃防爆墻與泄漏口，若空間不足，可考慮將惰性氣體放置與毒性/腐蝕性氣體區(qū)。

2.管路設(shè)計(jì)需要考慮輸送的距離，距離越長(zhǎng)，成本越高，風(fēng)險(xiǎn)也越高，通常較合理的設(shè)計(jì)流速為20ml/S，可燃性氣體小于10ml/S,毒性/腐蝕性氣體小于8ml/S，在用量設(shè)計(jì)方面，則需要考慮使用點(diǎn)的壓力和管徑大小，前者與氣體特性有關(guān)，后者使用點(diǎn)的管徑一般為1/4”～3/8”。

3.根據(jù)用氣設(shè)備的分布情況，高純氣體的管網(wǎng)不宜過(guò)大或者過(guò)長(zhǎng)；宜采用不封閉的環(huán)形管路，在系統(tǒng)末端連續(xù)不斷排放少量的氣體，以便在管網(wǎng)中總有高純氣體流通，不會(huì)發(fā)生“死空間”引起高純氣體的污染。

4.管路中應(yīng)減少不流動(dòng)氣體的“死空間”，不應(yīng)設(shè)有盲管，在特種氣體的儲(chǔ)氣瓶與用氣設(shè)備之間應(yīng)設(shè)吹掃控制裝置、多閥門(mén)控制裝置、用以控制各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)順序、系統(tǒng)吹除，以確保供氣系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行和防止“死區(qū)”形成而滯留污染物，降低氣體純度。

5.對(duì)高純氣體純度要求不同的用氣設(shè)備，宜采用分等級(jí)高純氣體輸送系統(tǒng)；也可采用同等級(jí)輸送系統(tǒng)，但是在純度要求高的用氣設(shè)備鄰近處設(shè)末端氣體提純裝置。

6.為了檢測(cè)高純氣體的純度和雜質(zhì)含量，輸送系統(tǒng)除了設(shè)置必要的連續(xù)檢測(cè)儀器，如衡量水含量或者氧雜質(zhì)含量等分析儀外，還應(yīng)設(shè)置定期取樣用的檢測(cè)采樣口，以便按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行采樣，分析高純氣體中各種雜質(zhì)的含量。

7.在亞微米級(jí)的集成電路生產(chǎn)中，要求供應(yīng)10－9級(jí)的高純氣體，為了確保末端用氣工藝設(shè)備處的氣體純度，使氣體中的雜質(zhì)含量（包括塵粒）控制在規(guī)定的數(shù)值內(nèi)，一般在設(shè)備前設(shè)置末端純化裝置，或末端高精度氣體過(guò)濾器

高純氣體配管及附件材質(zhì)的選擇

選用滲透性小、出氣速率低、吸附性差的材料。目前超大規(guī)模集成電路前工序高純氣體輸送系統(tǒng)管道材料采用不銹鋼光亮退火管（SS304BA、SS316BA）、不銹鋼電拋光管（SS316L-EP）等，但是對(duì)要求控制高純氣體中總雜質(zhì)含量≤1.01.0×10－6及以下的管材應(yīng)用SS316L-EP管。

注：管路型式以氣體特性設(shè)計(jì)，惰性氣體使用一般的單層管，作為制程用的反應(yīng)氣體，則選用高級(jí)別的SS316L-EP管；使用與芯片接觸但不參與制程反應(yīng)的氣體則選用SS316L-BA管。

對(duì)于自燃爆炸，有劇毒的特種氣體，如SiH4、PH3、AsH3等則考慮使用雙套管，它的內(nèi)/外管材質(zhì)一般為SS316L-EP/SS316L-AP，此設(shè)計(jì)的主要目的有兩點(diǎn)，首先可保護(hù)內(nèi)管直接受到外力撞擊，其次能將由內(nèi)管滲漏的氣體阻絕于外管，并利用相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)，目前常用的設(shè)計(jì)有正壓和負(fù)壓兩種方式，負(fù)壓設(shè)計(jì)是將內(nèi)外管間抽成真空，正壓設(shè)計(jì)則是灌以氮?dú)饩S持正壓，兩者皆可接上壓力表或者壓力警報(bào)器檢知泄漏狀態(tài)。

通常采用的方法有機(jī)械噴砂、化學(xué)溶液清洗、化學(xué)拋光、電拋光等，目前廣泛應(yīng)用的管材有光亮退火管和電拋光管

高純氣體概述：

高純氣體(High Purity Gases)氣體工業(yè)名詞，通常指利用現(xiàn)代提純技術(shù)能達(dá)到的某個(gè)等級(jí)純度的氣體。對(duì)于不同類別的氣體，純度指標(biāo)不同，例如對(duì)于氫，氮，氦，氬而言，通常指純度等于或高于99.999%的為高純氣體；而對(duì)于氧氣，純度為99.199%即可稱高純氧；對(duì)于碳?xì)浠衔?，純度?9199%的即可認(rèn)為是高純氣體。高純氣體應(yīng)用領(lǐng)域極寬，在半導(dǎo)體工業(yè)，高純氮，氫，氬，氦可作為運(yùn)載氣，保護(hù)氣和配制混合氣的底氣。

高純氣體根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同可以分為有機(jī)高純氣體，和無(wú)機(jī)高純氣體，

有機(jī)高純氣體。

1、烷烴類：

甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、環(huán)丙烷（cyc-C3H6）、正丁烷（n-C4H10）、異丁烷（i-C4H10）、正戊烷（n-C5H12)、新戊烷（neo-C5H12）、氯甲烷（CH3Cl）、氯乙烷（C2H5Cl）、三氟甲烷（CHF3）、環(huán)氧乙烷（C2H4O）、砷烷（AsH3）、磷烷（PH3）、硼烷（B2H6）、硅烷（SiH4）等；

2、烯烴類：

乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）、丙二烯（C3H4==）、1-丁烯（1-C4H8）、異丁烯（i-C4H8)、反-2-丁烯（t-2-C4H8）、順-2-丁烯（c-2-C4H8）、1.2-丁二烯（1.2-C4H6）、1.3-丁二烯（1.3-C4H6）、氯乙烯（C2H3Cl）等；

3、炔烴類：

乙炔（C2H2）、1-丁炔（1-C4H6）、2-丁炔（2-C4H6）、甲基乙炔（C3H4）、乙烯基乙炔（C4H4=≡）等；

4、其他：

二甲醚（C2H6O）、甲硫醇（CH4S）、熏蒸劑（C2H4O-CO2)等

無(wú)機(jī)高純氣體

1、空氣（Air）、氫氣（H2）、氧氣（O2）、氮?dú)猓∟2）、氬氣（Ar）、氦氣（He）、氖氣（Ne）、氪氣（Kr）、氙氣（Xe）等；　　2、氨氣（NH3）、氯氣（Cl2）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、二氧化氮（NO2）、氧化亞氮（N2O）、氧硫化碳（COS）、氯化氫（HCl）、溴化氫（HBr）、硫化氫（H2S）等；　　3、三氟化硼（BF3）、三氯化硼（BCl3）、四氟化碳（CF4）、四氟化硅（SiF4）、　四氯化硅（SiCl4）、六氟化硫（SF6）等

石化用特種氣體安全貯運(yùn)

1、瓶帽必須配戴好, 避免在汽車(chē)急剎車(chē)及裝卸過(guò)程中撞開(kāi)瓶閥發(fā)生危險(xiǎn), 特別是高純氫等易燃?xì)獾倪\(yùn)輸。

2、 危險(xiǎn)品專車(chē)運(yùn)輸，是廠家直接送貨并有合格的押運(yùn)員, 懂行的搬運(yùn)工, 輕裝輕卸。

3、夏季運(yùn)輸應(yīng)有遮陽(yáng)設(shè)施, 避免曝曬。

4、有專用氣體倉(cāng)庫(kù)貯存。氣瓶倉(cāng)庫(kù)應(yīng)通風(fēng)干燥、清潔, 避免陽(yáng)光直射, 氣瓶庫(kù)應(yīng)清楚地標(biāo)明“氣瓶貯存”字樣, 顯示適當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)標(biāo)記(例如易燃、易爆、有毒等) 。

5、禁止高純氧、空氣和可燃?xì)怏w混裝。同時(shí), 嚴(yán)禁煙火, 運(yùn)輸工具上應(yīng)備有滅火器材。

6、放置氣瓶時(shí)應(yīng)配戴好瓶帽。立放時(shí)要妥善固定, 防止倒瓶碰壞瓶閥。

7、氣瓶露天使用時(shí)應(yīng)加以防護(hù), 防止生銹和侵蝕, 庫(kù)存瓶要定期檢查, 色標(biāo)、合格證、泄漏等如不清楚、有疑問(wèn), 應(yīng)及時(shí)和廠家聯(lián)系, 分析確認(rèn)后才可使用。

8、有專人負(fù)責(zé)管理, 驗(yàn)收核實(shí), 登記發(fā)放做到有帳可查。

9、不管是倉(cāng)庫(kù)還是使用場(chǎng)所, 空瓶與實(shí)瓶都應(yīng)分開(kāi)放置, 并有明顯標(biāo)志。毒性氣體氣瓶和瓶?jī)?nèi)氣體相互接觸能引起燃燒、爆炸, 產(chǎn)生毒物的氣瓶應(yīng)分室存放, 并在附近設(shè)置防毒用具、滅火器材。

10、另外氣體采購(gòu)計(jì)劃按生產(chǎn)需要的實(shí)際情況盡量做到現(xiàn)購(gòu)現(xiàn)用, 以防止使用過(guò)期鋼瓶, 同時(shí)可減少很多不安全因素。

高純氣體管道選擇：

高純氣體管道是高純氣體供氣系統(tǒng)的重要組成部分，是將符合要求的高純氣體送至用氣點(diǎn)仍保持質(zhì)量合格的關(guān)鍵 ，包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、管件及附件的選擇、施工安裝和試驗(yàn)測(cè)試等內(nèi)容。半導(dǎo)體技術(shù)是 20 世紀(jì)以來(lái)偉大的也是具有生命活力的技術(shù)，半導(dǎo)體制造技術(shù)是貫穿高純氣體的提供、原料硅的提煉 、晶圓的制造 、IC 的封裝和測(cè)試的整個(gè)過(guò)程。反映當(dāng)今世界高科技水平的微電子產(chǎn)品，正以高性能、低成本為目標(biāo)，高速地向高密度、高集成發(fā)展，對(duì)氣體雜質(zhì)含量限制更加嚴(yán)格 ，相應(yīng) 的高純、高潔凈氣體及其管路的輸配系統(tǒng)變得十分需要和更加重要。