芯片制造廠BSGS大宗供氣系統(tǒng)設(shè)計

　　BSGS大宗供氣系統(tǒng)作為半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中必不可少的系統(tǒng)，高純氣體系統(tǒng)直接影響整個工廠的運行和產(chǎn)品質(zhì)量。集成電路芯片制造廠工藝難度更高，生產(chǎn)過程更復(fù)雜，需要更多種類的氣體，更高的質(zhì)量要求和更大的消耗。該系統(tǒng)是在氣柜的基礎(chǔ)上開發(fā)的，可連續(xù)供應(yīng)大流量、不間斷供應(yīng)的特種氣體。

　　一、供氣系統(tǒng)設(shè)計

　　1.氣體站

　　2.首先，必須根據(jù)工廠所需的氣體消耗量選擇合理、經(jīng)濟的供氣方式。氮的含量通常很大。根據(jù)不同的氮氣量，可以考慮以下供氣方法:

　　(1)、液氮儲存罐，槽車定期灌滿，高壓液化氣體由汽化器汽化成氣態(tài)供工廠使用。這種方法更適合一般半導(dǎo)體工廠的氣體消耗適中的情況，也是目前應(yīng)用廣泛的方法。

　　(2)、用空氣分離裝置現(xiàn)場制取。這適用于N2量大的場合。集成電路芯片制造廠通常以這種方式供氣，并設(shè)置液氮儲罐備用。氧氣和氬氣通常在帶蒸發(fā)器的超低溫液氧儲罐中供應(yīng)，而氫氣以氣態(tài)形式供應(yīng)。一般來說，以鋼瓶組的方式用來滿足生產(chǎn)要求。

　　(3)、如果氣體消耗量大，可使用Tube Trailer供氣。然而，由于道路消防安全審批等因素，這種方法目前在我國很少使用。相信隨著微電子工業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)的安全法規(guī)將會更加完善，Tube Trailer供氣模式將會被更多的采用。如果使用的氫氣量相當大，需要現(xiàn)場制氫，例如水電解裝置。

　　由于低溫液氦儲罐的高成本和用量少，氦通常以鋼瓶組的形式供應(yīng)，以滿足生產(chǎn)要求。隨著大型集成電路工廠數(shù)量的增加，氦的量也在逐漸增加。外國已經(jīng)開始嘗試使用液氦罐。此外，氦在零下4500F時是液體。此時，液相中的所有雜質(zhì)實際上都凝結(jié)成了固體。理論上，從該罐蒸發(fā)的氮氣純度高，不需要純化。

　　隨著國內(nèi)半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將會出現(xiàn)一些半導(dǎo)體工廠相對密集的微電子生產(chǎn)園區(qū)。此時，可能使用集中管道供氣，即氣體公司將在園區(qū)內(nèi)建一個大型氣體站，通過地下管道向各工廠輸送散裝氣體。這種方法可以大大減少用地需求和每個工廠的用氣成本，從而創(chuàng)造一個氣體公司和半導(dǎo)體工廠雙贏的局面。

　　二、大宗氣體輸送管道系統(tǒng)的設(shè)計

　　凈化后的散裝氣體從氣體純化室輸送到子實驗室或工廠的架空地板下，在那里形成管道網(wǎng)絡(luò)，然后通過二次配管系統(tǒng)輸送到每個客戶點。根據(jù)我們的設(shè)計經(jīng)驗，在設(shè)計中應(yīng)考慮以下幾個方面。

　　(1)管道系統(tǒng)的靈活性設(shè)計:微電子工業(yè)發(fā)展非常迅速。工藝設(shè)備更新、移位和新增經(jīng)常發(fā)生。即使在整個工廠的建設(shè)中，工藝設(shè)備的分配也和設(shè)計時也會有很大出入。該行業(yè)的特殊性要求設(shè)計必須充分考慮其靈活性，以滿足未來的擴展需求。

　　(2)管道系統(tǒng)的基本設(shè)計原則是在主管上設(shè)置一定間隔的支管，然后在每根支管上設(shè)置一定間隔的支管出口，用于二次配管道。此外，主管的管徑不需要采用漸縮設(shè)計。不用說，這種管道系統(tǒng)確實具有足夠的靈活性，但是由于超高純度氣體管道的配件和閥的高價格，系統(tǒng)的高成本也是顯而易見的。一般來說，集成電路芯片工廠的建設(shè)通常分為幾個階段。一方面可以緩解一次性投資的巨大財務(wù)壓力，另一方面也可以根據(jù)市場情況做出相應(yīng)的調(diào)整決策。在新工廠建設(shè)的第一階段，設(shè)計產(chǎn)量通常不是很高，氣體消耗點也不是很多，特別是氫氣、氬氣、氧氣和氦氣。因此，我們必須考慮如何簡化管道系統(tǒng)以降低成本。

　　三、其他設(shè)計要點

　　設(shè)計中還應(yīng)遵循其他相關(guān)的國內(nèi)規(guī)范，如《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》、《氫氧站設(shè)計規(guī)范》、《氫供應(yīng)站設(shè)計規(guī)范》。主要設(shè)計要點如下:

　　(1)應(yīng)在主管的末端設(shè)計一個氣體取樣口。對于氫氣和氧氣，也應(yīng)該在主管的末端設(shè)置擴散管。放散管向外，應(yīng)高出屋面1米，并應(yīng)有防雨、防雜物侵入的措施;

　　(2)氫氣和氧氣管道之間的距離;

　　(3)氧氣管道及其閥門和附件應(yīng)嚴格脫脂，并提供靜電接地設(shè)施。

　　(4)連接氣體設(shè)備的氫氣管道支管和擴散管應(yīng)設(shè)置阻火器;通向室外的放空管應(yīng)設(shè)置防雷設(shè)施。應(yīng)提供傳導(dǎo)靜電的接地設(shè)施。

　　BSGS氣體系統(tǒng)設(shè)計注意事項

　　大宗氣體系統(tǒng)的設(shè)計是整個半導(dǎo)體工廠設(shè)計的重要組成部分。雖然整個系統(tǒng)的過程并不復(fù)雜，但任何環(huán)節(jié)的疏忽都可能導(dǎo)致嚴重的后果。在設(shè)計中，必須在穩(wěn)定不間斷供氣的前提下嚴格保證氣體質(zhì)量，以保證整個工廠的順利生產(chǎn)。此外，還應(yīng)考慮成本，以便在安全和經(jīng)濟之間取得平衡。