special gas 特氣(jorphine)演示幻燈片

,jorphineJul10th,2017,SpecialGas(特氣),Outlines,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體CVDToolProcessGas特氣傳輸與控制？,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體概要,在目前工藝技術(shù)較為先進(jìn)的半導(dǎo)體晶圓代工廠的制造過程中，全部工藝步驟超過450道，其中大約要使用50種不同種類的氣體。一般把氣體分為大宗氣體(BulkGas)和特種氣體(SpecialGas)兩種。大宗氣體一般是指集中供應(yīng)且用量較大的氣體，涵蓋制程用氣如PO2,PAr,PH2,PHe，以及非制程用氣如CDA,IA,GN2等。特種氣體主要有各種摻雜用氣體、外延用氣體、離子注入用氣體、刻蝕用氣體以及其他廣為各種制程設(shè)備所使用的惰性氣體等。如擴(kuò)散工藝中作為工藝腔清潔所用的ClF3，干層刻蝕時(shí)常用的CF4,CHF3與SF6等，以及離子注入法作為n型硅片離子注入磷源、砷源的PH3和AsH3等1。從以上的應(yīng)用可以看出，氣體在半導(dǎo)體晶圓代工廠有著非常重要的作用。因?yàn)楦鞣N氣體的特性不同，所以要設(shè)計(jì)出不同的氣體輸送系統(tǒng)來滿足各種不同制程設(shè)備的需求。本文主要討論特種氣體的分類、供應(yīng)和相關(guān)的關(guān)鍵管件等。,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體種類與用途,大宗氣體(BulkGases)：N2,O2,H2,He,Ar，壓縮空氣(CompressedAir).,特殊氣體(SpecialtyGases):1.可燃性：B2H6，SiH2Cl2，NH3，TEOS，CO.2.自燃性：SiH4，PH3，Si2H6.3.助燃性：N2O，NF3，CL2.4.腐蝕性：Cl2，HBr，BCl3，WF6，NH3.5.毒性：SiH4，SiH2Cl2，PH3，Si2H6，WF6，TEOS.6.惰性：C2F6，CF4，CHF3，C4F8，SF6(同一物質(zhì)，可能同時(shí)具備多種不同之特性),半導(dǎo)體制造業(yè)所使用的特種氣體一般按其使用時(shí)的特性，可分為五大類：,（1）易燃性氣體（FlammableGas）把自燃、易燃、可燃?xì)怏w等都定義為這類氣體。如常溫下的SiH4氣體只要與空氣接觸就會燃燒，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到一定時(shí)，PH3與B2H6等氣體也會產(chǎn)生自燃。可燃易燃?xì)怏w都有一定的著火燃燒爆炸范圍，即上限、下限值。此范圍越大的氣體起爆炸燃燒危險(xiǎn)性就越高，如B2H6的爆炸上限為98%，爆炸下限為0.9%。屬于易燃?xì)怏w有H2,NH3,PH3,DCS,ClF3等等。,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體特種氣體分類,（2）毒性氣體（ToxicGas）半導(dǎo)體制造行業(yè)中使用的氣體很多都是對人體有害、有毒的。其中又以AsH3,B2H6,PH3等氣體的毒性最大，它們的閾限值TLV（ThresholdLimitedValve）分別只有5010-9,10010-9,30010-9。這些氣體在工作環(huán)境中的允許濃度極微，因此在貯存、輸送以及使用的過程中都要求特別的小心。一般都應(yīng)該采取特定的技術(shù)措施來控制使用這些氣體。NO,C4F6,C5F8,NF3,CH3F等都屬于毒性氣體。,（3）腐蝕性氣體（CorrosiveGas）這些腐蝕性氣體通常同時(shí)也兼有較強(qiáng)的毒性。腐蝕性氣體在干燥狀態(tài)下一般不易侵蝕金屬，但在遇到水的環(huán)境下就顯示出很強(qiáng)的腐蝕性，如HCl,HF,PCl3,SiF4,ClF3，WF6等。,（4）惰性氣體(InertGas)：隋性氣體本身一般不會直接對人體產(chǎn)生傷害，在氣體傳輸過程中，相對于安全上的要求不如以上其他氣體嚴(yán)格。但惰性氣體具有窒息特性，在密閉空間若發(fā)生泄漏會使人窒息而造成工傷事故。屬于這類的氣體有C2F6,CF4,SF6,CHF3等。,（5）氧化性氣體（OxideGas）這類氣體有較強(qiáng)的氧化性，一般同時(shí)具有其他特性，如毒性或腐蝕性等。屬于這類的氣體有ClF3,Cl2,NF3等。,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體特種氣體分類,Outlines,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體CVDToolProcessGas特氣傳輸與控制？,N2PEOX2K,DARC320,SIN6K,DARC320,SRO1500,N2PEOX2K,CVDToolProcessGasAppliedMaterialProducer,FHDP24-6500,Clean:e-+NF3N+3F+e-F+SiO2SiF4+O2,CVDToolProcessGasAppliedMaterialCenturaUltima,CVDToolProcessGasSTI/USG/FSGConfiguration,CVDToolProcessGasPSGConfiguration,Outlines,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體CVDToolProcessGas特氣傳輸與控制？,特氣傳輸與控制氣罐,鋼瓶硅烷,瓶裝高純氨氣,特氣傳輸與控制氣瓶,特氣系統(tǒng)控制,氣柜,VMB/VMP,易燃易爆：SIH4/H4/B2H6/ASH3/PH3,無毒：AR/HE/CF4/N2O/C2F6/SF6/O2,有毒：CL2/HBR/NH3/NF3/SIH2CL2/BCL3,設(shè)備,特氣傳輸與控制系統(tǒng)控制,ValveManifoldBoxValveManifoldPanel,特氣傳輸與控制VMB/VMP,氣體管件在安裝時(shí)，施工原則是應(yīng)盡可能地以連續(xù)式且無接口的方式進(jìn)行，這樣可以減少使用接頭的數(shù)量，降低潛在的氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)。管件與管件間的連接最好以軌道式焊接法（OrbitalWelding）來接合，對于不銹鋼的焊接要采用氬弧焊，并向施焊管內(nèi)通入同等純度的氬氣，這樣可以確保連接的品質(zhì)，并防止管件內(nèi)壁因不當(dāng)?shù)暮附佣练e碳，從而造成氣體管件的污染。管件與各種配件之間的連接必須以金屬面對金屬面密封（Metaltometalfaceseal）的方式進(jìn)行。一般晶圓廠比較常用的氣體管路連接的接頭方式有VCR和Swagelok兩種，具體選用形式應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對高純度氣體的用氣要求和氣體本身特性進(jìn)行選擇。一般情況下，VCR式的接頭主要用在制程氣體以及危險(xiǎn)氣體的傳輸上，管路連接后接頭里面的墊圈（Gasket）將會適度變形以確保管路每秒低于10-9cc的氦氣泄漏率（LeakageRate）4。不過在接合時(shí)要避免因拴得太緊而導(dǎo)致不銹鋼墊圈過度變形造成接合不良或氣體外泄。Swagelok接頭通常用在惰性氣體、氮?dú)庖约癈DA等氣體的傳輸上，因?yàn)檫@些氣體可以容許一定的外泄率，所以不常用成本較高且須焊接的VCR式接頭?？偟膩碚f，管件的安裝原則是應(yīng)盡可能減少管件的長度、接頭和閥件的數(shù)量，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的危險(xiǎn)氣體的泄漏都發(fā)生在施工不當(dāng)?shù)慕宇^和閥件接合處。,特氣傳輸與控制氣體管件在安裝,特氣傳輸與控制TEOSinjectorsystem,特氣傳輸與控制氣體管路材質(zhì),特氣傳輸與控制大宗氣體管路配置,一般來講，我們將有三重保障來防范萬一有意外發(fā)生的危險(xiǎn)氣體外泄進(jìn)入到工作環(huán)境中。一個(gè)是特種氣體的氣瓶以及全部經(jīng)過正負(fù)壓測漏的氣體輸送管路。第二個(gè)是持續(xù)不斷的排氣抽風(fēng)系統(tǒng)（Exhaust），管路節(jié)點(diǎn)如氣瓶柜、VMB、工作臺等均具有很強(qiáng)排氣抽風(fēng)系統(tǒng)，以確保每一管路節(jié)點(diǎn)外圍都處于負(fù)壓環(huán)境。若發(fā)生微量的有毒氣體的泄漏，排氣抽風(fēng)系統(tǒng)將第一時(shí)間抽出。另外一個(gè)很重要的是處于抽風(fēng)口或環(huán)境點(diǎn)的毒性氣體偵測器系統(tǒng)，若發(fā)生任何有毒氣體的泄漏將會被氣體偵測系統(tǒng)所偵測到，這個(gè)控制系統(tǒng)將根據(jù)氣體外泄對人體危害的大小來確定整個(gè)氣體輸送系統(tǒng)的相關(guān)互鎖動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)緊急關(guān)閉上游所有氣源，同時(shí)會驅(qū)動(dòng)中央控制室和現(xiàn)場的相關(guān)報(bào)警系統(tǒng)LAU，甚至?xí)?qū)動(dòng)全廠的自動(dòng)語音廣播系統(tǒng)通知立即疏散，要求相關(guān)人員迅速撤離報(bào)警區(qū)域。因此只要工程技術(shù)人員嚴(yán)格按照所制定的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序操作，所有這些安全裝置都將確保人員不會有安全上的顧慮。,特氣傳輸與控制危險(xiǎn)氣體外泄防范,對于AsH3、PH3、B2H6、SiH4等劇毒氣體的傳輸，需要采用同軸式管件。這種管件是由兩根大小不同的管件組成，里面的一條是用來傳輸有毒或易爆氣體的主要管路。外管則作為內(nèi)管的保護(hù)管路，并且內(nèi)外管之間抽成真空負(fù)壓狀態(tài)。假如內(nèi)管因?yàn)槟撤N因素破裂時(shí)，外泄的有毒氣體會導(dǎo)致內(nèi)外管的壓力上升并觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警，從而確保氣體管路外泄能得到及時(shí)有效的處理。,特氣傳輸與控制危險(xiǎn)氣體外泄防范,1.送氣前準(zhǔn)備鋼瓶到VMB,以及VBM到設(shè)備finalvalve氦檢（腔體和管道1.010E-8mbar/ls,mfc2.010E-9mbar/ls）和保壓(80PSI24小時(shí)無漏)符合要求；SIH4,SIF4,PH3,NH3,N2O,NF4,C2F6等氣體已用GN2purge5times;并且這7種氣體管道已抽負(fù)壓；Scrubberstandby;Drypumpstandby;2.送氣流程（特氣吹掃管道一次）（1）送氣開始前確認(rèn)gasbox和vmb所有閥處于關(guān)閉狀態(tài)；（2）開鋼瓶氣閥，持探測儀檢漏；開VMB手閥，持手持探測器檢漏；開機(jī)臺gasbox氣閥；鋼瓶氣閥關(guān)，用pump開始抽氣直到負(fù)壓，purge一次完成；（3）重復(fù)（1）、（2）項(xiàng)動(dòng)作，完成送氣;3.特氣送完后，需粘貼警示牌，并對VMB上鎖。,特氣傳輸與控制特氣送氣流程,Outlines,半導(dǎo)體晶圓制造所使用的氣體CVDToolProcessGas特氣傳輸與控制？,什么是電子氣體？所謂電子氣體，顧名思義就是電子產(chǎn)品制造上的氣體，它主要是指半導(dǎo)體制造用氣.按其門類可分為純氣，高純氣和半導(dǎo)體特殊材料氣體三大類。特殊材料氣體主要用于外延，摻雜和蝕刻工藝；高純氣體主要用作稀釋氣和運(yùn)載氣。電子氣體是特種氣體的一個(gè)重要分支。電子氣體按純度等級和使用場合，可分為電子級，LSI（大規(guī)模集成電路）級，VLSI（超大規(guī)模集成電路)級和ULSI(特大規(guī)模集成電路）級。,？電子氣體,由于SiH4氣體的自燃性，一旦外泄將對廠房和人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大