Primera introducción a Gas_Bulk Gas (1)
El gas utilizado en la fábrica de semiconductores Fab se divide principalmente en dos categorías: sistema de gas a granel y sistema de gas especial
Sistema de gas a granel (Bulk Gas): Varios gases que se utilizan en grandes cantidades , incluidos nitrógeno (N2), oxígeno (O2), hidrógeno (H2), argón (AR), helio (He) y aire comprimido (CDA).
1. Descripción general del sistema de gas a granel
El sistema de gas a granel se compone principalmente de un sistema de suministro de gas y un sistema de tuberías. El sistema de suministro de gas incluye la fuente de gas, la purificación, el monitoreo de calidad y otras partes. Generalmente, la fuente de gas se instala en una estación de servicio (Gas Yard) independiente de la planta de producción, y la purificación del gas generalmente se instala en una sala purificadora dedicada (Purifier Room) en la planta de producción. Este propósito es garantizar. La reducción de la distancia de transmisión del gas de alta pureza no solo puede garantizar la calidad del gas, sino también ahorrar costos. Generalmente, las tuberías para el transporte de gases de alta pureza utilizan tuberías de grado SUS 316L EP. El gas purificado de alta pureza se transporta desde la sala de purificación al piso de producción auxiliar (Sub Fab) o debajo del piso elevado del taller de producción para formar una red de tuberías, y finalmente se envía a cada equipo de producción por el sistema de tuberías secundario ( Conectar).
De entre ellos, el nitrógeno es el que se utiliza en mayor cantidad en toda la fabricación de Fab. Según los diferentes requisitos de calidad del punto de uso, se divide en nitrógeno ordinario (GN2) y nitrógeno purificado de proceso (PN2).
Esquema del sistema de suministro de N2
2. Sistema de suministro de gas a granel
2.1 Gasolinera
2.1.1 Primero, la selección más razonable debe realizarse en base al consumo de gas requerido por la fábrica y al suministro económico de gas.
Como se indica en la descripción general, el nitrógeno es el gas más utilizado. Dependiendo de su uso, se pueden considerar los siguientes métodos de suministro de gas:
1) Tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido, utilizando. un tanque El automóvil se llena regularmente y el gas líquido a alta presión se evapora a estado gaseoso a través del evaporador (vaporizador) para su uso en la fábrica. Este método es más adecuado cuando el consumo de gas de las fábricas generales de semiconductores es moderado y también es el método más utilizado en la actualidad.
Vaporizador
2) Utilice un dispositivo de separación de aire para producir nitrógeno en el sitio. Esto es adecuado para situaciones en las que se utiliza N2 en grandes cantidades. Las plantas de fabricación de chips de circuitos integrados suelen utilizar este método para suministrar gas y también instalan tanques de almacenamiento de nitrógeno líquido como respaldo.
3) El oxígeno y el argón suelen ser suministrados mediante tanques de almacenamiento de oxígeno líquido a temperatura ultrabaja equipados con evaporadores.
Diagrama esquemático del suministro de oxígeno y argón
4) El hidrógeno se suministra en forma gaseosa y, generalmente, se puede utilizar un paquete de cilindros (Bundle) para cumplir con los requisitos de producción. Si el consumo de gas es grande, se puede utilizar Tube Trailer para suministrar gas. Sin embargo, debido a factores como la aprobación de seguridad contra incendios en carreteras, este método rara vez se utiliza en China. Creo que con el rápido desarrollo de la industria microelectrónica de mi país, las normas de seguridad pertinentes serán más completas y el método de suministro de gas Tube Trailer se utilizará con más frecuencia. Si la cantidad de hidrógeno utilizada es bastante grande, se requiere producción de hidrógeno in situ, como por ejemplo mediante el uso de un dispositivo de electrólisis de agua.
Diagrama esquemático del suministro de hidrógeno y helio
5) El helio se suministra en forma gaseosa y, generalmente, se puede utilizar un paquete de cilindros (Bundle) para cumplir con los requisitos de producción. Si el consumo de gas es grande, se puede utilizar un remolque tubular o un camión cisterna ISO para suministrar gas.
6) El aire comprimido se produce principalmente a través del compresor en el Patio de Gas. Después de la adsorción por el secador, se obtiene aire comprimido seco y limpio, denominado CDA. El CDA se utiliza generalmente en todas las industrias. La presión utilizada en las fábricas de semiconductores es ligeramente superior a la de las industrias generales, normalmente por encima de 8,5 bar.
En toda la gasolinera, se debe prestar especial atención a varias cuestiones:
En primer lugar, se debe tomar en serio la seguridad del sistema de suministro de hidrógeno y del sistema de suministro de oxígeno, como como la seguridad de la gasolinera. El plano de planta debe cumplir con las normas de seguridad nacionales e industriales pertinentes.
En segundo lugar, al diseñar la presión del suministro de aire, no solo debemos hacer referencia a los requisitos de presión del punto del usuario final, sino también considerar la caída de presión del purificador, filtro y sistema de tuberías.
2.2 Purificación y filtración de gases
2.2.1 Requisitos de calidad del gas
En la actualidad, los requisitos de pureza para los gases a granel suelen alcanzar el nivel de ppb y el proceso de producción La línea tiene altos requisitos para los gases a granel. Los requisitos de calidad del gas son más altos.
Por lo tanto, se deben utilizar tuberías de acero inoxidable para transportar el gas a granel desde la gasolinera hasta la sala de purificación de la planta de producción para su purificación. El gas pasa a través del purificador para eliminar las impurezas y luego pasa a través del filtro. para eliminar partículas ( Partícula). Por razones de seguridad, la cámara de purificación de hidrógeno generalmente está diseñada como una habitación separada y tiene requisitos a prueba de explosiones y a prueba de explosiones.
2.2.2 Purificador
Actualmente los purificadores de gas utilizados en China son importados. Entre los principales fabricantes se encuentran SAES, Taiyo, Toyo, JPC, ATTO, etc. Los purificadores pueden purificar diferentes gases según sus diferentes principios de funcionamiento.
En términos generales, los purificadores de N2 y O2 utilizan principalmente el tipo de adsorción catalítica, los purificadores de Ar, H2 y He tienen el mejor efecto getter. Los purificadores de H2 también utilizan principalmente la adsorción catalítica combinada con el tipo getter.
CDA utiliza comúnmente secadores de adsorción calentados para secar aire comprimido. El secador de adsorción utiliza las características de adsorción de humedad de los adsorbentes (alúmina activada, gel de sílice, tamiz molecular) para reducir el contenido de humedad en el aire comprimido. En términos generales, puede hacer que el punto de rocío del gas de salida alcance más de -40 grados.
Lo que hay que destacar en el diseño es que diferentes purificadores de gas requieren diferentes obras públicas para igualarlos. Por ejemplo, un purificador de N2 por adsorción catalítica requiere hidrógeno de alta pureza para la regeneración; un purificador de adsorción catalítica requiere agua de refrigeración. Por lo tanto, las líneas de servicios públicos relevantes deben tener conexiones dentro de la sala de purificación de gas.
Las tuberías interiores en el extremo posterior de la secadora CDA deben prestar atención al problema de condensación. Muchas de ellas no se consideraron completamente durante las operaciones posteriores, algunas tuberías tuvieron condensación grave, especialmente las. Las tuberías cercanas a la pared, que causaron graves daños a la pared, causan cierto impacto.
2.3 Monitoreo de la calidad del gas
Después de la purificación y filtración, se debe monitorear la calidad del gas a granel para observar si sus indicadores de pureza y tamaño de partículas son superiores a los requisitos reales del proceso. Actualmente, la atención se centra en el monitoreo continuo en línea del contenido de oxígeno, el contenido de agua y el tamaño de las partículas en el gas, mientras que se utiliza el monitoreo intermitente para las impurezas de CO, CO2 y THC, y Fab también se monitoreará continuamente si las condiciones lo permiten. Los resultados de la prueba, junto con otros parámetros de la prueba (como presión, flujo, etc.), se enviarán al sistema SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Fecha) en la sala de control. Al mismo tiempo, los datos también se pueden compartir con las unidades u organizaciones necesarias.
2.4 Problemas de confiabilidad del sistema de suministro de gas
Dado que la entrada y la producción de la industria microelectrónica son muy grandes, cualquier interrupción en el suministro de gas causará enormes pérdidas económicas. Por lo tanto, en el diseño se debe considerar plenamente la seguridad y confiabilidad del funcionamiento del sistema de suministro de gas. Si se adopta la producción de gas in situ, a menudo es necesario establecer un sistema de suministro de almacenamiento de gas como respaldo.
Cada purificador de gas requiere uno como respaldo. Esto evita el cambio oportuno a un purificador de respaldo cuando un purificador se vuelve anormal. Garantizar la estabilidad del suministro de gas.