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1、1 1IVO Confidential特气系统设计特气系统设计12 2ALS 2.0ALS 2.0特气中央系统概述阀盘介绍管路设计气体侦测系统特气中央系统设计23 3类别气体名称腐蚀性/毒性CORROSIVE/TOXICHCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、 BCl3 等可燃性FLAMMABLEH2、 CH4、 SiH4、PH3、AsH3、 SiH2Cl2、 B2H6、 CH2F2、CH3F、CO等助燃性O2、Cl2、 N2O、NF3等惰性INERTN2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr 、He等1.1气体种类大宗气体特殊气体N2、
2、H2O2、HeAr、He34 4氣體氣體ArArArArH2H2H2H2HeHeHeHeN2N2N2N2O2O2O2O2B2H2B2H2B2H2B2H2CF4CF4CF4CF4Cl2Cl2Cl2Cl2HClHClHClHClHFHFHFHFNF3NF3NF3NF3NH3NH3NH3NH3N2ON2ON2ON2OPH3PH3PH3PH3SiH4SiH4SiH4SiH4SiH2Cl2SiH2Cl2SiH2CSiH2Cl2l2SF6SF6SF6SF6AirAirAirAir:相容；:危险；:激烈反应；:爆炸1.2气体相互反应表45 51.3气体供应方式大宗气体桶槽钢瓶N2、O2H2、He特殊气体液态
3、气态NH3CL2NF3SIH456 6GR氣瓶櫃VMBVMPPOU1.4特气供应流程67 71.5a特气系统流程图78 81.5b特气系统流程图89 91.5c特气系统流程图910101.5d特气房间平面图1011111.5c特气系统供应能力气柜名称气柜供应能力主管路供应能力VMB支供应能力单台设备需求量设备数量SIH480SLPM80SLPM12 SLPM6.8 SLPM5NH3200SLPM200SLPM42.8 SLPM42.8 SLPM5111212功能气瓶柜Gas Cabinet气瓶架Gas Rack防护箱体有无强制抽气有无安全防护有无自动化有有/无1.6气瓶安置方式121313 气
4、体依化学性质分类如下: 惰性气体(Inter gas): N2-使用GR (Gas Rack)易燃易爆性气体(Flammable gas): SiH4, NH3-使用BSGS (Bulk special gas supply system) 供应 目前厂区钢瓶供应方式:GRBSGS1.6a气瓶柜/架7/31/20241314141.7气瓶柜之操作功能141515ProcessVENT1%PH3/H2N2N2VGSLPIREGPGIREGPGBVHPAHPVLPVHPI 吹扫区真空产生区供应区P1P4P3P21.7a气瓶柜之操作示意图151616钢数钢数使用使用时机时机优缺点优缺点单钢单钢制程未
5、有量产之考量，常用于实验室简单、节省空间、成本低、需透过日常管理以避免制程双钢双钢制程有量产之考量，不允许停机由厂务端统一供应PN2风险高，亦可能造成交互污染3 3钢钢制程有量产之考量，不允许停机设计成本较高，但可避免不同气体相互污染，风险低2.1气瓶钢数的设计1617172.1a三钢式气瓶柜1718182.1b三钢式气瓶柜1819192.2低压气体供应设计重点供应流量设计供应流量设计考虑气体考虑气体特性、特性、钢钢瓶表面瓶表面积积、管路、管路长长度度等等钢瓶温度设计侧面加热套底部加热管路温度设计加热帶保溫棉越短越佳温控设备设计加热帶需有最高的加热溫度(65)一般加热溫度(30-40)1920
6、202.3空间设计依气体特性一般区分成三间：依气体特性一般区分成三间：腐蚀性/毒性气体房易燃易爆气体房惰性气体房设计重点防爆防爆墙墙、泄泄爆口爆口空调温控、大量排气、负力设计气体泄露侦测、独立监控室消防洒水、侦烟器、UV/IR、极早期侦烟一般及紧急防护具、地震仪与供应点距离近，但須有适当的安全区域与物料间距离近，但須有适当的安全区域2021212.4电力系统设计避免不正常之跳机包括气瓶柜、VMB、消防、洩漏侦测、LocalScrubber、排气等相关设施；1.可处理停电时之紧急状况；2.可于停电时处理管路之残存特气之排放可避免受其他系统之影响2122222.5气瓶柜功能设计气气瓶瓶钢数钢数3
7、3钢钢：一瓶使用、一瓶一瓶使用、一瓶stand bystand by、一瓶一瓶purgepurge管路清管路清洁洁用用PNPN2 2自动切换自动切换由气体压力由钢瓶重量日常操作日常操作与与PurgePurge功能功能自动、半自动、手动控制系控制系统统PLC自动控制、警报输出至远端人机触控面板控制222323不相容气体不可设计在同一气瓶柜不相容气体的purge管路不可相连考虑使用压力与流量之需求CGA接头需与钢瓶接头同一型号盘面零件需考虑钢瓶高度依照气体特性选择适当零件如腐蚀性、高压/低压注意管路死角purge的问题考虑未來零件更换的方便性2.6气瓶柜管路设计2324242.6重要的管路组件气动
8、(N2)控制阀（AirValve）手动控制阀 （Manual Valve）逆止阀(CheckValve)调压阀(Regulator)压力传感器(PressureTransmitter)真空产生器(VacuumGenerator)气体过滤器(LineFilter)流量侦测器(FlowSensor)限流孔(Orofice)2425252.7气瓶柜安全防护设计抽气装置UV/IR火焰侦测器消防洒水头气体泄露侦测器钢瓶紧急关断阀(ValveShutter)过流量开关装置高压测试管路设计现场EMO、远端停机开关252626排气管保温棉消防管EMOValveShutter加热线触控面板2.8气瓶柜附属配件2
9、62727气瓶柜內可能漏气处(例如:钢瓶头、压力调整器、压力控制器等)提供至少0.51m/sec风速2.9气瓶柜排气量设计钢瓶模式钢瓶模式排气量排气量2钢式之气瓶柜300立方英尺每分钟3钢式之气瓶柜450立方英尺每分钟排气量会影响防爆半径2728282.91气瓶柜的紧急关断时机气柜关断282929停止气瓶柜供气由气瓶柜将一次侧管路Vent并Purge干净充填PN2保压记录钢瓶出口压力值与机台供应压力值关闭控制箱之電源断路器确认钢瓶阀关闭关断气体供应室相关电力注一：若有任何施工可能导致管路断裂以致于气体外泄之考量，除Vent外，尚須进行30次以上之CyclePurge。另外，若为惰性气体，则不需
10、进行Vent动作。注二：具ValveShutter裝置之钢瓶于断电后随即关闭出口阀，若无此裝置则需由人员手动将出口阀关閉。2.92长时间停电处理程序293030气体室裝侦烟感知器可燃性气体加裝UV/IR火焰侦测器可燃性气体加裝消防洒水头Cl2：因会与水起激烈反应，不可安裝喷水头与自动广播系统连线气体室环境可考虑加裝极早期火焰預警侦测器2.93消防设计303131测试项目验收內容出厂时1.出入口端加裝管帽2.盘面填充PN2 保压(1-2 bar)He泄露测试 210-9 atm.cc/sec微粒子测试1. PN2流量 30 ml/sec2. 微粒子 5 EA/ft3 at 0.1-0.3 m 3
11、. 微粒子 0 EA/ft3 at 大于0.3 m H2O含量测试1. PN2流量 10 LPM2. H2O浓度差 10 ppbO2含量测试1. PN2流量 10 LPM2. O2浓度差 10 ppb2.94气瓶柜的验收规格3132323.管路分类单单套管：惰性套管：惰性气体气体双套管：腐蚀性/可燃性/毒性一般要求SiH4、PH3、AsH3316LEP管管(Electro-Polish)316LBA管(BrightAnneal)316AP管(未经处理之素管)依气体特性依制程需求323333输送距离之考量气体使用点之最佳规划气体预留扩充点之评估安全性之考量紧急遮断系统管路位置设计使用与维护之设计
12、双套管需求3.1管路安全设计安全安全稳定稳定3334343.2管路流速与用量之设计气体理想流速气体理想流速气体种类气体种类气体流速气体流速一般气体10m/s可燃气体7m/s液态气体6m/s毒性气体8m/sO27m/s3435353.2双套管设计重点与优缺点设计设计重重点点內內/ /外管材外管材质为质为SUS 316 AP/SUS 316L EPSUS 316 AP/SUS 316L EP外管可抽成负压或灌氮气维持正压外管接压力表或压力警报器外管接气体侦测器优点优点可避免外管直接受到可避免外管直接受到撞撞击击可将泄露气体阻隔于外管內缺点缺点扩扩充不易、施工困充不易、施工困难难、成、成本昂本昂贵贵
13、泄露源位置难以确认、维护困难且费用高353636设计设计方式方式优点优点缺点缺点负压设计负压设计1.灵敏度较高2.若泄露，不会影响制程1.需要抽真空2.若泄露，易造成外管腐蚀正正压设计压设计1.以PN2保压方便2.若泄露，较不易造成外管腐蚀1.灵敏度较差2.若泄露，会污染制程开开放式放式设计设计1.简单方便1.危险性较高2.无法迅速判定泄露源3.3管路流速与用量之设计363737減少滯留点：环状配管、purge机构減少焊接点：规格化、bulkvalve、拔曲成型管減少弯曲点：bulkvalve、拔曲成型管焊接點之位置：支架阀基、管路途径管路行径之环境：耐震、耐蚀、外力、温湿度、药品、电气等减少
14、接头：零件之耐久性操作性：阀之位置、压力計、流量计、purge维护性：零件之位置、检查、更换需容易，purge设计3.4管路施工与设计要求373838测试项目测试內容耐压测试1.以PN2加压达到使用压力的1.5倍，持续60min2.以焊道及元件变形量判断持压气密测试1.以PN2加压达到使用压力的1.2倍，持续24hr2.无明显之压降现象(压降 1%)H2O含量测试1.以PN2做测试2.露点溫度(Dewpoint) -105O2含量测试1.以PN2做测试2.O2浓度值 10 ppb3.5管路验收测试作业(一)383939测试项目测试內容He气密测试1.一般只做special gas2.以管內抽真
15、空至 10-9 atm.cc/sec3.管外测试点喷He，包括所有管件、接点微粒子测试1.测试前，以PN2 purge2.一般以2 bar压力purge持续3hrs以上3.测试时间至少30 min4.每5 min一张记录，30 min后得出平均表5.平均微粒子数量 5 EA/ft3 at 0.1m3.51管路验收测试作业(二)394040VMB需裝設气体侦测器、抽气裝置可设计同类或相容气体于同一阀盘一般设计成4、8、10接点，供气至数个机台需有独立的purge系统PN2不建议由中央供应系统供应可做为气体中间调压可设定供气压力警报点(5psi)机台维修时，能提供做为气体管路的隔绝功能紧急状况如泄
16、露、火灾、地震时，也可利用VMB之气动阀进行气体系统的自动分段隔离4.现场供气阀盘VMB/VMP4041414.1VMB/VMP照片4142424.2VMB/VMPPID4243434.3传统式与集体化阀盘之比较434444传统式集体化空间大小焊接点、弯曲点多少安装复杂佳维护费用低高安全性稍差较佳4.3a传统式与集体化阀盘之比较444545气体項目特性TLV or TELCl2毒、腐、臭500 ppbPH3燃、毒、臭300 ppbAsH3燃、毒、臭50 ppbSiH4燃、毒、臭5 ppmB2H6燃、毒、臭100 ppbHBr毒、腐、臭3 ppmSiH2Cl2燃、毒、腐、臭5 ppm(Ceili
17、ng)NF3毒、腐、臭10 ppmBCl3毒、腐、臭5 ppm (Ceiling)GeH4燃、毒、臭200 ppbN2O助燃50 ppmHCl酸5 ppmNH3鹼25 ppmH2燃4% (爆炸下限值)CH4燃5% (爆炸下限值)1.TLV:一般工作人員每天工作8小時，每週工作40小時，終其一生不受傷之最高濃度2.警報設定值(一) Warm- 0.5 TLV Alarm- 1 TLV3.警報設定值(二) Warm- 1 TLV Alarm- 2 TLV4. TEL:爆炸下限5. Ceiling：最高容許濃度5.特殊气体的TLV值4546465.1常用气体侦测器的种类电化学式试纸帶反应式红外线(I
18、R)O3、O2、CO、CO2、SO2、NO、NO2、H2、HCN、H2S、Cl2、HCl、CCl4、COCl2、NH3、PH3、HF及一般可溶于水，且可解离成离子状态之化合物Cl2、HF、HCl、HBr、BCl3、SiH4、PH3、B2H6、AsH3、NH3等CH4、CO及碳氢化合物，除O2、H2、N2等双原子气体464747侦测方式优点缺点电化学式1.构造简单、操作容易2.低浓度输出为直线形3.对气体之选择性佳4.价格便宜5.高灵敏度1.需补充电解液2.需定期更换sensor试纸帶反应式(比色法)1.具低浓度侦侧2.具适当的选择性3.操作方便4.设备成本昂貴1.湿度影响色帶之颜色，造成校正困难2.需经常更换色帶3.反应时间较长红外线(IR)1.可作即時侦测1.若湿度太高，水气容易破坏腔体2.湿度易影响监测值5.2侦测器的优缺点比较474848气瓶柜之风管VMB之风管制程机器台之风管(非制程气体排气管)制程机台之周围环境气体供应室的环境备料钢瓶存柜其他(有机械接点的位置)5.3气体侦测器的布点位置484949需符合气流的方向需考虑侦测气体比空气轻或重是否会受到非目标物之影响是否会受环境污染物之影响是否会受环境的温湿度之影响是否会受电磁场之干扰是否方便日后之维护5.4气体侦测器的布点方式495050Q&A50
