特气系统报告课件.ppt

1 1IVO Confidential特气系统设计特气系统设计1特气系统报告2 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2特气系统报告3 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、H2O2￿、He￿￿￿￿￿￿Ar￿、He￿…3特气系统报告4 4氣體氣體ArArArArH2H2H2H2HeHeHeHeN2N2N2N2O2O2O2O2B2H2B2H2B2H2B2H2CF4CF4CF4CF4Cl2Cl2Cl2Cl2HClHClHClHClHFHFHFHFNF3NF3NF3NF3NH3NH3NH3NH3N2ON2ON2ON2OPH3PH3PH3PH3SiH4SiH4SiH4SiH4SiH2Cl2SiH2Cl2SiH2CSiH2Cl2l2SF6SF6SF6SF6AirAirAirAir:相容；￿:危险；:激烈反应；:爆炸1.2￿气体相互反应表4特气系统报告5 51.3￿气体供应方式￿大宗气体桶槽钢瓶N2、O2H2、He特殊气体液态气态NH3CL2NF3SIH45特气系统报告6 6GR氣瓶櫃VMBVMPPOU1.4￿特气供应流程6特气系统报告7 71.5a￿特气系统流程图7特气系统报告8 81.5b￿特气系统流程图8特气系统报告9 91.5c￿特气系统流程图9特气系统报告10101.5d￿特气房间平面图10特气系统报告11111.5c￿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 SLPM511特气系统报告1212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12特气系统报告1313 ▼气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9/4/202413特气系统报告14141.7气瓶柜之操作功能14特气系统报告1515ProcessVENT1%PH3/H2N2N2VGSLPIREGPGIREGPGBVHPAHPVLPVHPI 吹扫区真空产生区供应区P1P4P3P21.7a气瓶柜之操作示意图特气系统报告1616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16特气系统报告17172.1a￿三钢式气瓶柜17特气系统报告18182.1b￿三钢式气瓶柜18特气系统报告19192.2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℃)19特气系统报告20202.3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20特气系统报告21212.4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、Local￿Scrubber、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21特气系统报告22222.5气瓶柜功能设计气气瓶瓶钢数钢数3 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22特气系统报告2323￿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23特气系统报告24242.6重要的管路组件气动(N2)控制阀（Air￿Valve）手动控制阀￿ （Manual Valve）逆止阀(Check￿Valve)调压阀(Regulator)￿压力传感器(Pressure￿Transmitter)真空产生器(Vacuum￿Generator)气体过滤器(Line￿Filter)流量侦测器(Flow￿Sensor)限流孔(Orofice)24特气系统报告25252.7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(Valve￿Shutter)过流量开关装置高压测试管路设计现场EMO、远端停机开关25特气系统报告2626排气管保温棉消防管EMOValve￿Shutter加热线触控面板2.8气瓶柜附属配件26特气系统报告2727￿￿￿￿￿￿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0.51￿m/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27特气系统报告28282.91气瓶柜的紧急关断时机气柜关断28特气系统报告2929»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Cycle￿Purge。

另外，若为惰性气体，则不需进行Vent动作注二：具Valve￿Shutter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29特气系统报告3030»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30特气系统报告3131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 < 2×10-9 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. 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31特气系统报告32323.管路分类单套管：惰性气体双套管：腐蚀性/可燃性/毒性一般要求SiH4、PH3、AsH3316L￿EP管(Electro-Polish)316L￿BA管(Bright￿Anneal)316￿AP管(未经处理之素管)依气体特性依制程需求32特气系统报告3333»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˃双套管需求3.1管路安全设计安全安全稳定稳定33特气系统报告34343.2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/s34特气系统报告35353.2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、成本昂本昂贵贵泄露源位置难以确认、维护困难且费用高35特气系统报告3636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36特气系统报告3737»減少滯留点：环状配管、purge机构»減少焊接点：规格化、bulk￿valve、拔曲成型管»減少弯曲点：bulk￿valve、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37特气系统报告3838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)  -105℃O2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)38特气系统报告3939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 0.1m3.51￿管路验收测试作业(二)39特气系统报告4040»VMB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(±5￿psi)»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/VMP40特气系统报告41414.1￿VMB/VMP照片41特气系统报告42424.2￿VMB/VMP￿PID42特气系统报告43434.3传统式与集体化阀盘之比较43特气系统报告4444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44特气系统报告4545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(Ceiling)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￿45特气系统报告46465.1常用气体侦测器的种类电化学式试纸帶反应式红外线(IR)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46特气系统报告4747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47特气系统报告4848»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48特气系统报告4949»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49特气系统报告5050Q&A50特气系统报告。