大宗气体及特殊气体

GAS 系 /

统 基 础 知 识

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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.

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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）。

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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。

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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

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Methods: GAS Produced on-site TYP CDA N2 O2 Ar H2 He - O O - O - Storage tank - O O O - - Container - - - - O O Trailer - - - - O O Bundle - - - - O O Compressor O - - - - - Bulk Gas Supply System before Fab

Bulk Gas Supply System in Fab

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大宗气体(BULK GAS)虽然不像特殊气体(SPECIALITY GAS)，有的具有强烈的毒性、腐蚀性。但是我们使用大宗气体时，仍然要注意安全。GN2、PN2、PAr、PHe具有窒息性的危险，这些气体无臭、无色、无味，如大量泄出而相对致空气中含氧量（一般为21﹪）减少至16﹪以下时，即有头痛与恶心现象。当氧气含量少至10﹪时，将使人陷入意识不清状态，6﹪以下瞬间昏倒，无法呼吸，6分钟以内即死亡。PH2因泄漏或混入时，其本身之浓度只要在H2之爆炸范围(4%－75%)内（如对空气），只要一有火源，此气体乃会因相混而燃烧。PO2会使物质易于氧化产生燃烧，造成火灾的不幸事件。因此，身在半导体工厂工作的我们，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。

1.2 特殊气体特性及系统简介

半导体厂所使用的特殊气体种类繁多，约有四五十种，依危险性可区分为以下数类：

* 易燃性气体 Flammable Gas * 毒性气体 Toxic Gas

* 腐蚀性气体 Corrosive Gas * 低压性/保温气体 Heat Gas

* 惰性气体 Inert Gas

1. 特殊气体特性简介

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* 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 System

Specialty Gas Supply System- Equipment in every floor

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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）

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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 Cover

2.1.4 FITTINGS 配件：

?1.材质同管件?2.常用种类 :

a.Nut + Gland + Gasket b.Elbow,Tee,Reducer c.Cap,Plug d.Connector e.others…

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?3.型式及规格 :

一般可分为 VCR / SWG / WELDING /螺牙接头/FLANGE 尺寸从 1/8―~1‖(VCR/SWG)及1/4―~300A(WELD/FLANGE) 皆有, 又分 短接头 SCM (micro) or 长接头 SCL (long) & SCF (以Kitz作说明):

Product Name Size Size for other side Type Specification

Material

SCM 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。一般型即为平时所见之焊接型式， Union型为对接型式（即直接以GLAND+NUT锁紧），Reducing型类似一般型，唯其两端（三端）尺寸不同。

一般组盘所用接头有两种，分别为VCR及SWG，其中VCR需锁紧1/8圈，SWG需锁紧1 1/4圈(1/4‖以下需锁紧3/4圈)，方能有效锁紧。 大部分的气体使用之GASKET为Ni材质，CO对Ni具侵蚀性* CO & O3 – Gasket must be SUS.。

2.1.5 VALVE 阀件：

?1.材质同管件?2.常用种类 :

* 手动阀 ( Manual Valve )

a.Ball Valve 球阀

b.Bellows Valve 波纹管阀

c.Diaphragm Valve 膜片阀 /

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*气动阀 ( Air Valve )

*逆止阀 ( Check Valve ) CHECK VALVE选取主要依据其尺寸及两

端接头型式决定。Cracking Pressure为Check Valve使气体通过之最小压力。通常选用3 psig以下之型式。NH3必需使用特殊之Check Valve， * NH3 – Check valve must be AFLAS type.。

* 其他

?3.常用厂牌 : KITZ / OHNO / IHARA / MOTOYAMA / NUPRO….?4. 备注: * 高压阀 / 低压阀 -- 依使用场所不同来选择

* 两通阀 / 三通阀 / 四通阀 / ….. : 依需求来选择,注意流向选择

2.1.6 REGULATOR 调压阀：

?1.材质同管件?2. Seat 材质: PCTFE , SS316L , Kel-F81… * N2O – Seat material must be Vespel.?3.常用种类 : * 高压 / 低压 / 一般压力 * 2P 无表头 / 3P or 4P 单表头 或双表头 * VCR / SWG / Flange / 12/37

?4. REGULATOR一般分高压与低压选取，但尚有高流量型式可供选取，另外可依表头（Gauge）需求加以搭配。?(以 KITZ 为例)

* Bulk Gas 一般使用 316L BA 或 316L EP 等级 / VCR 或SWG 1/4‖ - R25 系列 3/8‖ - R35 系列

1/2‖ - RH1 系列 * Specialty Gas :

毒性 / 易燃性 / 惰性 气体 – 316L EP - L25 or R25 系列 腐蚀性 气体 – VIM + VAR - L25SVA 系列

低压性气体 – 需选择可调负压的 type - L96SSA 系列

(-30‖Hg~0~30 psi)

2.1.7 about Pressure Gauge & Transducer

?1.常用种类区别 :

* Pressure Gauge ( PG ) 压力表头 , 指针式 , C122

* Pressure Switch ( PS ) 压力开关 , 指针式 , 带传输线 ,IPS 122 * Digital Pressure Gauge ( PID ) 电子式压力表头

* Pressure Transducer ( PT ) 压力传送器

?2. 使用于: 盘面 及 管路上?3. 压力范围大致可分为 : * 高压 (0~3000 psi)

* 低压 (-30‖Hg~0~30 psi)

(-30‖Hg~0~160 psi)? 4. 常用电源 : 24V DC , 4~20 mA DC

2.1.8 FILTER 过滤器：

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?1. 功能: 过滤气体中的微粒子 ( Particle )

?2. 过滤等级选择 , 即滤径尺寸(particle size) , 可分为:

* 0.01um / 0.03um / 0.003um?3. 中心滤片 (Medium) 材质: PTFE / SS316L / NI * CO – 滤片材质为 PTFE?4. 流量考量 (flow rate) : 分 一般流量 及 大流量

30 slpm / 100 slpm / 300 slpm / 1500 slpm….?5. Connecting type: VCR or SWG or Welding ?6.注意: 一般常用 滤片材质 (以 Mykrolis 为例) * Bulk Gas – PTFE

* Specialty Gas :

毒性 / 易燃性 / 惰性 气体 – PTFE 系列 腐蚀性 气体 – PTFE , no SS316L

for CO - PTFE type 过滤效防漏性 抓取率 抗腐蚀效 PTFE (F) 好 不好 > 10.8 N/A SS316L 很好 好 很差 6.2 很好 很好 好 > 10.8 Nickel 2.1.9 VACUUM GENERATOR 真空产生器： 装于 G/C / G/R / VMB / VMP作为 Vent 抽气使用VACUUM GENERATOR的选取主要在于其接头的尺寸及型式。

Vent out 1/2‖

GN2 in ?‖

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2.1.10其他：

（1）氩气：纯度99.999以上，每个钢瓶6立方公尺或7立方公尺，通常一瓶每组可使用2~3天。

（2）C型钢：制作支撑架用，有高低脚、双并、有孔等型式。

（3）电工管夹：将管材固定于C型钢上，最大可使用至5/8‖之管子。 （4）管束：分单立、双立、P型等型式，固定管子用。 （5）牙条：吊挂、固定型钢用。

（6）型钢垫片：配合牙条、吊挂型钢用。

（7）弹簧螺帽：置于型钢槽内，锁螺丝或牙条用。

< 符号认识 : >

2.2 一次配管

2.2 一次配管（SPI）

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2.2.1 BULK GAS SPI

名词：

MAIN---主管

SUB MAIN ---副主管

TAKE OFF VALVE 一次配与二次配连接的阀 ISOLATION VALVE 隔离阀 BOTTOM VALVE 末端阀

·1 SCOPE

SP1：为由气体的起始流出点（Gas yard）至无尘室中的Take off Valve ·2 管路形式

Bulk Gas在Sub Fab中的供应系统按其形状可以分为 鱼骨式和回路式两种。

鱼骨式：MAIN 和Sub Main 以鱼骨的形状分布

回路式：MAIN 和Sub Main构成回路形式

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这两种BULK GAS的供应形式各有自己的优缺点，鱼骨式成本比较低，但是由于气体在Sub Main但方向供应的距离比较长，容易产生较大的压降，末端部分的TAKE OFF VALVE 容易产生压力不足的情况；回路式使用MAIN从两端向SUB MAIN 供气的方式，很大程度上降低了压降带来的不良影响，但是由于延长了MAIN的长度，成本比较高。 实际上，不管鱼骨式还是回路式，通过科学的计算，选择适当的压力和管径，都可以满足厂务的需求，选择哪种方式，主要看业主的需要和选择。 ·3 阀件的选择

*该图为各种阀件在供应系统中的应用位置

*选择的依据：

阀的类型：根据气体的种类

Purge Port：根据管路焊接时Ar Purge（防止管路内部焊道氧化）的需求 *各位置阀的选择

Isolation Valve (On Main /Submain) Welding with 2 purge port Bottom Valve (On Main /Submain)

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Welding with 2 purge port Take off Valve

3/4\

1/2\valve

We alse can choose VCR(SWG) valve as take off

vale with no purge port following supplying status

2.2.2 SPECIALTY GAS SPI

名词：

GC—Gas Cabinet 气瓶柜 GR—Gas Rack 气瓶架 VMB—Valve Manifold Box VMP—Valve Manifold Panel VDB—Valve Distribution Box VDP—Valve Distribution Panel ·1 SCOPE

为由气体的起始流出点（GC/R）至无尘室中的VMB/P ·2 气体设备的设计 ●设计流程介绍 : 1.客户提出需求 2.设计建议案提出:

a) Key-Point Introduction b) Flow Sheet Drawing c) Material Q’ty List 3.箱体,盘面发包组立: a) Material Chosen

b) Panel Layout Drawing c) Box Struct Drawing

●Gas Cabinet / Gas Rack 设计 :

1. 功能设计可分为 单钢 / 双钢 ( 2 Process ) / 三钢 ( 2 Process + 1

N2 )

气瓶柜内的钢瓶数设计可分为三种：分别为单钢、双钢、三钢。单钢的设计通常使用于研究机构或实验室等。制程尚未有量产，气体使用量小，现场可随时协调停机进行钢瓶之更换，其优点节省空间、成本低、但需透过日常之管理与协调以免中断制程造成损失。双钢与三钢常用于量产工厂，制程不允许停机情况，当一支钢瓶使用完后，另一支钢瓶stand by会自动转为供气，此两种形式最大的差别是在purge管路的纯化氮气是以钢瓶或厂务端供应，当purge用的PN2

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统一由厂务端来供应时，所有特殊气体供应系统不管是否相容，全部连接到同一个供应源，会有较高的风险值；万一中央供应系统的PN2中断，警报系统又损坏，恰巧两种不相容的气体同时使用purge，此时极有可能发生爆炸的事件发生，相同性质可使用同一瓶钢瓶来purge增加的成本及空间非常有限，是一种非常好的应变方式。三钢气柜成本不会差很多安全性会是最好的，只要空间允许应最优先选择。

2．操作性设计：

一般气瓶柜都设计有两个特殊气体钢瓶，需自动切换的功能以达到连续供应不断气的目的，气态气体通常以压力感应器来计算钢瓶的剩余量，若是液态蒸气压气体则以电子磅秤来侦测剩余量，当一瓶用完时会切换到另一瓶。操作上一般可分为全自动、半自动、手动三种方式通常换钢瓶时会执行下列几种Purge：

(a)Pre-purge(换钢瓶前)

首先将钢瓶阀关闭，测试是否有关紧，用真空产生器将特殊气体抽出，再用PN2来稀释管壁内的特殊气体，重复执行充吹的动作将管壁内的特殊气体稀释干净，此时即可更换钢瓶。

(b)Post-purge(换钢瓶后)

通常以PN2来进行保压测试，测试钢瓶接头是否衔接良好，再利用PN2重复执行充吹的动作来将钢瓶接头清洁干净。

(c)Process purge(用特殊气体)

直接用特殊气体来Purge管壁，主要的目的是要将PN2完全的清除让供气的品质更好，不会因更换钢瓶而供应品质受到影响。

(d)Hi pressure leak test(高压测漏)

通常高压燃烧性气体会建议使用高压测漏，因为经过高压测漏更能确保钢瓶接头衔接没问题。

一般钢瓶更换时机大约是剩余10%的残留量，但实际上应以制程的需求来决定，这样才会得到最佳的更换时间。再者，钢瓶都有使用期限，操过使用期限因为部分特殊气体会对钢瓶造成为腐蚀，污染气源。

为到达上述1-4项的功能，其管件的设计就会比较复杂，建议顾客尽量使用自动的供应系统，若使用手动的方式进行，人员操作需要非常的小心谨慎，只要任何一项步骤有疏失极可能影响供应的品质，严重时有可能造成人员伤亡。即使是气瓶架也应该采用自动的供应系统，虽然没危险性，人员操作不当极有可能造成污染，毕竟要人员重复动作可能几十次，不但需要耗很多的时间，人员也要集中很多精神来执行，风险等级也相对提高。 3. 气瓶柜管路设计：

认识气瓶柜盘面上的一些设计，以下逐一介绍盘面上重要主件：

1. 气动阀气源：一般以GN2来进行控制，不建议使用CDA，因GN2的供应系统比较稳定，不会因停电或运转设备故障而中断，此气源是用于自动或半自动的气动阀件开关。

2. 手动控制阀：主要用于第二到防护作为第二次确认用，一般于供应气体的出口端。

3. 逆止阀：防止特气倒灌到清洁用的PN2系统和抽气用的GN2系统。 4. 调压阀：用于调整供应系统的供应压力。

5. 压力传送器：是防护系统中非常重要的零件，透过它我们可以判断管路是否泄漏，相关阀件是否正常开关，同时亦可检知钢瓶的剩余量。

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6. 真空产生器：利用GN2快速流动产生吸力，将管路中的气体抽出，以到达抽气的目的。

7. 气体过滤器：一般在钢瓶出口端会装比较粗的过滤器，在出端会装比较细的过滤器，有效过滤气体中的粒子，过滤器较不易purge所以一般不建议装在常purge的管路中。

8. 过流量侦测器：对管路异常流量进行侦测，若是操过设定值，即判断管路上可能大量泄漏，进而关闭供应系统停止供气。

9. 限流孔：是一种简易又有效的过流量控制装置，用以限制大量气体流过，一般使用于vent处，其主要功用大量的特殊气体排出，区域性的废气处理机无法处理的情况发生。

气瓶柜在管路设计上应该特别注意的事项如下：

1. 不相容的气体purge管路不可相连在一起。

2. 不相容的气体不能装在同一个气瓶柜内，即使各自独立的供应系统也严重禁止。

3. 管路大小应依实际制程所需的压力流量来设计。

4. 钢瓶接头型号应事先由业主告知我们以免有接头无法接上的问题。 5. 小钢瓶会使用可调整的支撑架。 6. 阀件材质应依气体特性来选择。

7. 如有考虑扩充性可在出口端加装一个预留扩充阀。

4.安全防护设施：

气瓶柜防护设计，包括外箱的防火与防爆设计、抽风孔、火焰侦测器、消防洒水头、毒气侦测器、紧急遮断开关、过流量侦测器、温度侦测器、烟雾侦测器、vent限流孔、远端遮断等。其中消防洒水头在气瓶柜内的温度操过65℃时，玻璃会自动破裂洒水，但要注意有些腐蚀性气体会与水产生强烈反映，建议不安装消防洒水头。

在气体房内也需装烟雾侦测器及洒水头，以防止气瓶柜以外的地方有火灾，所有系统应该与中央监控系统连线，并与广播系统连线，一有警报立即疏散相关人员，由厂区紧急应变小组来进行处理，以免发生危险。

这些相关防护设备在规划时应特别考虑其摆放位置及其实用，如紧急遮断按钮除气柜上需要外，在气体房外或中央监控系统亦需架设，避免气体外泄人员无法进入关闭源头的钢瓶；此外警报警示灯与警报声响亦需在气体房外面明显的位置架设，以利人员紧急处理时的识别，并规划相关防护器具，如更换钢瓶时所使用的空气面罩。

为防止地震会在气瓶柜的底部打上膨胀螺丝固定，使其在地震时不至于位移，地震仪的安装通常有三个感应器，分别装于厂区的三个角落，可避免当有外力的干扰时(如施工)即造成误动作，一般执行地震切断系统功能，通常会设定两个地震仪动作才会执行此功能，且设定地震等级为五级。

另一项比较特殊的就是紧急的废气处理设备适用于燃烧性气体，一般时抽风量只有一半，当特殊气体外泄时，抽风量会全数运转，需与侦测器配合使用，但受空间限制一般以吸附一瓶特殊气的量作为设计，因为其体积非常大。但因价格昂贵目前尚未普及。

5. 依 气体特性 来设计盘面功能 :

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GAS TypeCl2SiH2Cl2SiH4WF6 for example: smic fab2 SPECIFICATION CYLINDER SIZEAUTOFIREPRVHC-22HP-FHP-NiAFLASEFSL/CDPSDPGSPLI.TEMP.UV/IREMOESV SWITCH DAMPER 47 LYNYNNYYYYYYYYYOptionY 47 LYNYNNYYYYYYYYYOptionY 47 LYNYNNYNYYYYYYYOptionY YNYNNYYYYYYYYYOptionY 47 L 安全功能 : Shut Boy 钢瓶阀 , UV/IR 火焰侦测器 , Sprinker 洒水头 ,

EMO 紧急停气按钮 , DPS/DPG 泄漏侦测

器……

GC FLOW SHEET DRAWING

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SMOKE EMSOZ-PURGE DPS 2YYYYYYYY

● VMB/VMP 的设计：

VMB内气体种类配置的设计基本上有两种方式：一种以供应机台为主，另一种以气体种类进行分类，前者较少用也比较不好，虽然它有空间上的优点，但不相容气体装于同一个箱子内万一泄漏或人员误动作极有可能激烈反应严重甚至爆炸，相对侦测器的点数会增加，造成成本的负担，未来扩充性也较差，后者的设计是目前最普遍采用的方式，虽然无法集中，操作可能比较不方便，但气体侦测点少，安全性高，VMB设计及操作容易，扩充性佳。

基本上VMB与气瓶柜的设计是大同小异的，只要气瓶柜有的功能在VMB亦可以做，但由于经费的问题一般功能不会做那么好，以手动为主加一个气动阀可做紧急遮断用。一般VMB不常会去操作或动到所以发生泄漏的机率比较低，设计一般以节省成本为主。

VMB一般是以业主实际上的需求来设计2、3、4、5或其他点数的数目，同时供应数台机台，亦可加调压阀做二次调压让压力更加的稳定，设定上下警报讯号做更有效的供应控制。

* Function & Future:

1.2 sticks ~ 10sticks Process Lines –for customer 2.依操作方式可分为 ― 自动‖ 及―手动‖

3.With 1 Pn2 purge line and 1 vacuum line来洁净管路及相关阀件 ( vacuum line 可省略而经由机台pump来抽气) 4.依制程需求可再次调压

5.Main line 扩充阀 / Stick扩充阀 , 视需求可供未来扩充 6.VMB之电控箱藉由GIS集中控制,并与厂务中控系统衔接

*VMB/VMP 之 Safety :

1.Process Line 供气状况经 PLC (option)与中控系统连线,如有紧急状况可自动切断气源

2.所有阀件接点及焊道均在箱内,可经由 Damper 抽风功能来减少气体外漏之危险

3．VMB for Flammable or Pyrophoric gases has UV Detector (option)

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4.Local Shut Down Button (for VMB) 5.防爆钢丝玻璃

6.配置门锁以防不当操作

2.3 二次配管（SPII / Hookup） ·1 SCOPE

为由Take off Valve 或 VMB/VMP开始至生产机台设备处为止（Hookup） ·2Hookup 配管之设计：

1、 类型：

1) 草图：依业主提供之基本资料（厂务需求单，机台、VMB/P、TAKE-OFF、LAYOUT图面等），简单绘制之图面。

2) 施工图：依据草图协调Hookup事宜，经确认无误后绘制而成。发至现场施工小组，即可依图施工。

3) 竣工图：施工完毕，现场负责人会将现场施工图面收回。依现场施工修正之施工图，绘制竣工图。

2、 工作程序及方法：

1) 先期工作：

以建立所需之BLOCK为主。对绘图而言，底图是重要且必需的参考依

据，同时也希望业主能够提供。至于如何做分区、界定，则与客户厂 务工程师协调后，再进行底图之分割及最后之图档管理。

2) 工作进行中：

a) 以业主提供之Hookup图面及资料，进行统合及绘制草图的工作。原则上草图的统合，是由现场负责人负责－包括资料汇整、位置及水、气、化、电的点数确认，手绘草图的工作等等。再与设计人员进行实际的电脑绘图工作。

b) 电脑绘图完成之草图，经现场负责人确认后，交予客户相关之设备及厂务工程师。协调相关之厂商负责人及客户相关之设备或厂务工程师，至现场实际套图。为求图面准确性高，则希望业主提供做为参考之图面及资料能愈详细愈好，以做为最后确认草图的重要依据。

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若业主提供的图面及资料有修改时，立即进行修改以利完成工作任务。

c) 协调、修改后经业主相关设备或厂务工程师确认之图面，即为施工图，可发至现场施工。

3) 后期工作：

a) 现场施工小组依图面施工，施工路径与施工图有异时，施工小组将在图面上作修正。完工后，依现场施工小组修正之图面，绘制竣工图。

b) 现场负责人与设计人员依竣工图至现场核对，修正后完成竣工图面。

Hookup工程，人员及设备之需求视现场实际需要而调配。例如人员工作量之负荷，是否进驻现场，上下班情况等等，皆须配合业主之要求及预定Schedule之时程。一切以正确完成工作为原则。

客户所需提供之图面及资料（以下为参考资料，实际需求以工程为主） 一、图面：

1、 客户厂区LAYOUT（最好各楼层皆有） 2、 GAS：TAKE-OFF，DP，VMB/P LAYOUT 3、 CHEMICAL：TEE-BOX，V-BOX LAYOUT 4、 WATER DP LAYOUT 5、 EXHAUST LAYOUT

6、 ELECTRIC POWER DISTRIBUTION LAYOUT

二、DATA：

1、 EQUIPMENT DETAIL LIST（机台设备详细资料） （1）I.D NUMBER （2）TOOL NUMBER

（3）INLET POINT，SIZE，FLOW，PRESSURE 2、 各机台使用之 BULK GAS TAKE-OFF 点 3、 各机台使用之 VMB/P 三．S．G气体使用区域：

氣體種類Gas Type氧化性NF3vCl2 HBrSiF4F2/Kr/Ne F2/Ar/Ne C5F8BCl3NOvWF6易燃性危害性毒性vvvvvvvvvv腐蝕性窒息性CVDvPVDv使用區域DIFFIMPvvv vvv

ETCHvvvPHOTOvvvvvvv24/37

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氣體種類Gas TypeCH2F2CH3FCOC4F6氧化性易燃性vvvv危害性毒性vvvv腐蝕性窒息性CVDPVD使用區域DIFFIMPETCHvvvvPHOTO

四．B．G使用区域：

CDA： T/F PHOTO DIFF ETCH CMP IMP GN2； T/F DIFF ETCH CMP IMP LAB PN2： T/F PHOTO DIFF ETCH CMP IMP

HPCDA： PHOTO

五．S．G适用机台及制程：

气体种类 5%H2/HE F2/KR/NE KR/NE 适用机台及制程 AMT ENDURA-SEED LAYER(CU)(SPUTTER) SCANNER AR/H2/O2 CO2 AMT ENDURA-SPUTTER NOVELLUS VECTOR-CU；DNS FC3000 WET BENCH-ST CLEAN、B CLEAN；DNS SCRUBBER-WAFER SCRUBBER、WAFER RECYCLE H2/CL2/HBR KE (Z-III)-START OXIDE；TEL ALPHA 3031-GATE OXIDE、PAD/SAC SIH4/WF6 OXIDE；AMAT ECP(CU)-CU ECP；NOVELLUS ALTUS-W PLUG DEP；AMT RTP-RTA(IMP) HE/SF6/NF3 AMT PRODUCER-NOSI、PESN(COSIX、CU)、BD(CU)、BP TEOS、PE CF4/SF6/HCL TEOS、PEOX；AMT RTP-RTA(CVD)、RTA(IMP)；AMT ENDURA-METAL /

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SPUTTER(CVD/TIN)；TEL ALPHA 3031-LP TEOS N2O PH3/HE DCS AMT PRODUCER；AMT RTP；TEL ALPHA 3031-LP NITRIDE、GATE OXIDE；NOVELLUS VECTOR-SIC(CU)、FSG(CU) NO/SIH4 CL2 TEL ALPHA 3031-GATE OXIDE O2/DCS/NF3 KE Z(III)-FLOW/REFLOW、POLY CURING、PAD/SAC OXIDE、START HBR OXIDE；TEL ALPHA 3031-GATE OXIDE；DNS FC3000-B CLEAN、STD CLEAN；NOVELLUS VECTOR-PEFSG、FSG(CU)、SIC(CU)、PEOX/PESN；AMT RTP-RTA(IMP)

现场配管施工

一、概说：

1、Hook up配管的范围：

1-1、Bulk gas：由Take off valve至机台点。 1-2、Specialty gas：由VMB/P各stick出口端至机

台点。

1-3、Hook up配管常用的材料： 1-4、

1-5、tube and fitting：一般常用尺寸为：1/4〞、

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2、确定机台需求：

3、核对现场及机台：4、讨论事项：/

3/8〞、1/2〞、3/4〞，常用材质为：AP、BA、EP。

1-6、DP盘（distribution panel）：一般常用尺寸为：

1/4〞、3/8〞1/2〞、3/4〞；组合阀件常见有：手动阀、调压阀（regulator）；接头形式有：VCR、swagelok、welding。

设计人员依业主提供之机台需求单，包

含机台名称、位置、气体需求数据、气源点（take off valve及VMB/P）编号，绘制草图。

3-1、将legend图与现场状况核对，如气源点、管

路路径、上洞点、盘面、门型架、地板开孔及附属机台位置等。

3-2、待机台定位后，需再确认上述2-1项、机台位

置、门型架高度，及机台上各接点气体名称、接头尺寸、点数等（※在某些设备工程师为新进人员或机台为首次使用的情况下，经常无法提供完整的机台需求）。

管路在气源点与机台间是否安装盘面、相同

气体之各接点（或pump）是否共享盘面、盘面高度及如何固定等问题，均需与业主事前充分讨论，以免完

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工后再次修改。

5、确认legend图及layout图：将定稿之legend图及layout

图，交业主审核无误（或修改）后，再交工程人员备料施工。

6、绘制竣工图：现场完工后，设计人员需再次核对legend

7、8、确认9、备料：依/

图及layout图与现场状况是否相符，修正后绘制竣工图一份送交业主、一份存查。

HOOK UP 配管施工

legend图：自设计人员处取得legend图，至现场

确认图内各项资料是否相符，如气源点、管路路径、上洞点等。

legend图计算所需材料，备妥待用。

9-1、施工：

9-2、规划管路排列顺序：依各气源点与机台的相关

位置、盘面位置、配管路径及机台接点等，排列管路顺序（能绘制立体图者尤佳）。 9-3、安装盘面：在指定的高架地板下，依管路排列

顺序，将相同气体的盘面集中摆设。

9-4、安装门型架：将指定的高架地板，依需求尺寸

开孔后，安装门型架。

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9-5、配管：所排列管路顺序施工。 9-6、注意事项：

6-9-1、配管时使用弯管器或焊接elbow；弯管器使

用几倍弯；或部分使用弯管部分焊接elbow，/

均需事先了解。

6-9-2、某些机台的附属机台较为复杂，或摆设位置

较远，施工前均需仔细确认。

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现场施工规范

一 高层

1. ３Ｆ盘底到高架地板标高１７０ＭＭ。如现场无法架

盘，盘底标高５０ＭＭ。

2. ２Ｆ天花板往下６５０ＭＭ是ＨＯＯＫＵＰ高层；现

场CABLE RAY,管路爬高至天花板；不得穿越CABLE TRAY。

3． 2 F ＶＭＢ／Ｐ上方弯管为ＶＭＢ／Ｐ底盘上平面

向上３９０ＭＭ，弯长８０ＭＭ，高２０ＭＭ，角度＋ -15度。

4. 1F SUPPORT上方１００处弯管，ＢＡＬＬ ＡＬ

ＶＥ 底端与ＰＣＷ末端相平。

二 气体标签

1. ＧＡＳ气体标签有左右方向，不能混用（只有箭头方向正确，是不合规范的）。 2. 气体标签要贴正，贴牢

3. 管路标示贴纸其方向、字体、种类需正确不可马虎了事。黏贴样式依业 主要求不同的管径选择不同尺寸的管路标示贴纸及粘贴距离。

4. 各式SWG及VCR接头不可先行锁紧，仅需稍加施力，以免破坏管材。

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5. 管路施工，水平垂直误差应小于5%，如有不符，即需重新施作。

6. 附表则为管路支撑及标示间距表。 SIZE NO 1 <1/2＂ 2 15A-50A 3 >50A

三、材料类

1、ＦＩＴＴＩＮＧ类施工损耗要≤2﹪。

2、要按规定使用，不能乱用现场有疑问要与监工联系。 3、组要用各组自己领的料，不得乱用别组的料。 4、组要用各组自己领的料，不得乱用别组的料。 5、场所用ＳＵＰＰＯＲＴ现只有两种规格３００ＭＭ 和６００ＭＭ。

四、配管及焊接

1．现场焊接的焊工要经过认证，有焊工证的才可进行

焊接动作。

2.弯管要用５倍或１０倍弯管器，如现场有特殊情况.

（不要随意施工）。

3.盘面要按图架,管路到３Ｆ上洞要按图上的上洞点上

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DISTANCE 2M 3M 4M 洞（不要随意施工）。 4.切管时不可进刀过快。

5.切管，倒角，修端面应让被修端向下。

6.弯管的质量必须平顺，无划伤，压扁，严重变形等 情况。

7.禁止在焊道处作弯管动作。

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现场测试部分

测试流程

气体管路的QC指的是要确保管路的外观及管内的各项测试都合乎客户要求的标准并确保我们的产品的质量达到一定的水平。

一、 测试前的确认与检查： 1. 图面确认

当管路施工完成时，QA、QC人员要确认图面是否有依照工程图施工，以及施工气体管路种类和数量是否正确，及take off使用是否正确。若不正确，应立即要求下包厂商修改。 2. 外观的确认

阀件使用是否正确，管子尺寸是否正确，管路路径是否整齐美观，Gas名称标示是否有贴错气体名称，及是否依规定贴置，如有问体,立即要求下包商马上修改。 3. 焊道确认

QA/QC人员检查焊道之凹凸，或是否过于宽窄时，其判断的标准为,焊道的凹凸以1/4〞管子为例，在管壁厚度10％以内，3/8〞以上至3/4〞之管子是15％，15A以上管子为20％

QA/QC人员发现焊道质量有问题时，应立即要求下包商修改，待质量确认没问题,才可做测试。

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二、 测试流程

(一) 保压测试

侦测管路是否有漏气现象，值得注意的是氦测漏采用真空测试法，管路所承受的压力只有负大气压且时间短，衔接点或焊道有瑕疵极可能通过测漏，但在高压长时间考验下自然不可能维持原状而不被冲破，所以气密试验是绝 相当可靠的。

记录器之压力范围（如0~10Kg/cm2，或0~15Kg/cm2）应与记录纸之压力范围完全相符。

Helium Leak

测试时，务必遵行以 HLD为中心「由近而远，由上而下」的原则进行测漏，且VCR接头必须用一手手指压住测漏孔，喷枪则 贴紧另一测漏孔进行喷He之动作。若为焊道或Swagelok接头则应以手紧握住测试处与喷枪， 若可能最好使用无尘手套或PVC袋包裹住待测处与喷枪，以免He飘散而达不到测漏之效果与反应真实漏率。泄漏率的定义为在一已知分压下(pressure differential, mbar/atm)气体的流量

-9-9

1*10atm.cc/sec=1*10mbar l/sec 10-6 1cc/2 weeks 10-9 1cc/30 years 10-11 1cc/3000 years

氦气泄漏率1*10-9 mbar l.cc/sec大约等于 3*10-10 mbar l /sec 空气的泄漏率。

在做He Leak Test时务必每一个焊道均做喷氦气测试，并予以记录。

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(二) H2O含量测试：1)使用超纯度氮气作为purge gas。

2) H2O测试分析前，PN2管可

先加热器或加热带加热，以事先除去管壁吸附之水份。 (三) O2含量测试：

须使用超纯度氮气作为purge气体。

(四) Particle测试：

Particle Test方法在于气体管路使用N2吹净后,以管路的末端做为取样点，再和仪器取样气体入口端衔接，开始作测试，当N2气体流经仪器内部检测Particle 的雷射光轮感应器，并经电子式算出的量，每10分钟为一个Cycle （周期）即10分钟正好流过1立方尺的气体，仪器会自动打印出粒径的Particle ，每种共有几颗？除业主有特别规定外，一般测试流程为3个Cycle ，3 Cycle完成后，会再打印出一张总平均数之值。

TSMC测试标准与参照表格 GAS Bulk Gases Special Gas

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项目 Pressure test Helium leak test Particle test Pressure test Helium leak test Particle test O2 test H2O test 标准 8kg/cm2、4 H ，压降≦2% 1*10 9 mbar l/sec 0.1um 1 pcs/scft 8kg/cm2、4 H ，压降≦2% 1*10 9 mbar l/sec 0.1um 1 pcs/scft < 10 ppb < 10 ppb 气体种类 UCA.UN2.CDA.GN2. PN2 GN2.PN2 GN2.PN2 所有Special Gas 所有Special Gas 所有Special Gas 腐蚀/易燃/爆，毒性气体 腐蚀/易燃/爆，毒性气体

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异常事件预防及处理

1. 高架地板下方欲施工管路规划在其它机台下方，或常有无法施工的情形发生。

(一) 预防措施: 在看单一机台施工图面时，应确实将四周机台分怖状况及环境一并列入考虑，以免占到附近机台的盘面位置，上洞口，影响旁边机台的施工。

(二) 施工人员必须了解各系统施工方式及制作之特性各种基础座的形式 ，真空管路倾斜角度及路径是否与基座冲突。自 动焊接与手焊材料使用上差异与现场施工空间之影响。

2. 施工初期现场环境常与图面不符，造成和其它系统冲突。

在Hook up 初期，此种情形很难避免不发生。最好应施工前至现场确认图面的正确性。同时必须建立与厂务，设备，制程及一次侧信息的畅通管道，提高施工图的正确性。

3 . 对于设备需求不了解，无法判断业主给予的信息正确性，常

发生规划使用点不理想，造成路径太远或二次施工，浪费材料成本。

(一) 设计人员与监工必须要有较强的专业知识，以判断机台资料的正确性与否。

(二) 在会勘的时候与机台装机厂商多次确认与核对现场机台与机台需求表是否存在差异，没有的话我们就施工；有差异的话，一定要尽可能确认后，再施工；尽量减少错误施工，反复施工的机会。

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