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高純氣體輸送系統(tǒng)中氣體與管道的關系
高純氣配管技術是高純氣體供氣系統(tǒng)的重要組成部分,，是能否將合符要求的高純氣體送至用氣點仍保持質(zhì)量合格的關鍵技術,；所謂高純氣配管技術包括系統(tǒng)的正確設計,、管件及附件的選擇,、施工安裝和試驗測試等內(nèi)容,。近年來以大規(guī)模集成電路為代表的微電子產(chǎn)品生產(chǎn)對高純氣體的純度和雜質(zhì)含量的日益嚴格的要求,，使高純氣體的配管技術日益受到關注和重視,。
常見氣體的種類
電子行業(yè)中常見氣體的分類：
普通氣體,，也稱大宗氣體 （Bulk gas ）：氫氣（H2）、氮氣（N2）,、氧氣（O2）,、氬氣（A2）等；
特種氣體（Specialty gas ）主要有：SiH4,、PH3,、B2H6、A8H3,、CL,、HCL、CF4,、NH3,、POCL3,、SIH2CL2、SIHCL3,、NH3,、BCL3、SIF4,、CLF3,、CO、C2F6,、N2O,、F2、HF,、HBR,、SF6……等等；
特殊氣體的種類一般可分為腐蝕性,、毒性,、可燃性、助燃性,、惰性等,，一般常用的半導體氣體分類如下：
1、腐蝕性 / 毒性：HCl ,、BF3,、 WF6、HBr,、SiH2Cl2,、NH3、 PH3,、Cl2,、 BCl3 …等；
2,、可燃性：H2,、 CH4、 SiH4,、PH3,、AsH3、SiH2Cl2,、B2H6,、CH2F2、CH3F、CO…
3,、助燃性：O2,、Cl2、N2O,、NF3…等,；
4、惰性：N2,、CF4,、C2F6、C4F8,、SF6,、CO2、Ne,、Kr,、He…等。
半導體氣體很多是對人體有害的,。特別是其中有些氣體如SiH4的自燃性,，只要一泄漏就會與空氣中的氧氣起劇烈反應，開始燃燒,；還有AsH3的劇毒性,，任何些微的泄漏都可能造成人員生命的危害，也就是因為這些顯而易見的危險,，所以對于系統(tǒng)設計安全性的要求就特別高。
氣體的應用范圍
氣體產(chǎn)品作為現(xiàn)代工業(yè)重要的基礎原料,，應用范圍十分廣泛,，在冶金、鋼鐵,、石油,、化工、機械,、電子,、玻璃、陶瓷,、建材,、建筑、食品加工,、醫(yī)藥醫(yī)療等部門,，均使用大量的常用氣體或特種氣體。氣體應用,，特別對這些領域的高新技術有重要的影響,，是其*的原料氣或工藝氣,。也只有各種新興工業(yè)部門和現(xiàn)代科學技術的需要和推動，氣體工業(yè)產(chǎn)品才能在品種,、質(zhì)量和數(shù)量等方面得到飛躍發(fā)展,。
氣體在微電子、半導體行業(yè)中應用
氣體的使用在半導體制程中一直扮演著重要的角色,，特別是半導體制程目前已被廣泛的應用于各項產(chǎn)業(yè),，凡舉傳統(tǒng)的ULSI、TFT-LCD到現(xiàn)在的微機電(MEMS)產(chǎn)業(yè),，皆以所謂的半導體制程為產(chǎn)品的制造流程,，其中的制程包括如干蝕刻、氧化,、離子布植,、薄膜沉積等皆使用到相當多的氣體，而氣體的純度則對組件性能,、產(chǎn)品良率有著決定性的影響,，氣體供應的安全性則關乎人員的健康與工廠運作的安全。
高純管道在高純氣體輸送中的意義
在不銹鋼熔煉制材過程中,，每噸可吸收大約200g的氣體,。不銹鋼材加工完畢，不僅其表面粘有各種污染物,，而且在其金屬晶格內(nèi)也吸留有一定量的氣體,。當管路中有氣流通過時，金屬所吸留的這部分氣體會重新進入氣流中,，污染純凈氣體,。當管內(nèi)氣流為不連續(xù)流動時，管材對所通過的氣體形成壓力下吸附,，氣流停止通過時,，管材所吸附的氣體又形成降壓解析，而解析的氣體同樣作為雜質(zhì)進入管內(nèi)純凈氣體中,。同時,，吸附、解析周而復始,，使得管材內(nèi)表面金屬也會產(chǎn)生一定的粉末,，這種金屬粉塵粒子同樣污染管內(nèi)純凈的氣體。管材的這一特性至關重要,，為了確保輸送的氣體的純凈度,，不僅要求管材內(nèi)表面有一個*的光滑度，而且，應當具有很高的耐磨特性,。
腐蝕性能較強的氣體時,，必須選用耐腐蝕的不銹鋼管材作配管，否則,，管材將會由于腐蝕而在內(nèi)表面產(chǎn)生腐蝕斑,，嚴重時會出現(xiàn)大片金屬剝離甚至穿孔，從而污染輸配的純凈氣體,。大流量的高純,、高潔凈度氣體輸配管道的連接，原則上全部采用焊接,，要求采用的管材,，在施焊時組織不發(fā)生變化。含碳過高的材料在焊接時,，受焊接部位的透氣,，使得管內(nèi)外氣體的相互滲透，破壞輸送氣體的純度,、干燥度和潔凈度,，導致我們的各項努力全部失去意義。綜上所述,，對于高純氣體及特種氣體輸送管道,，必需采用一種特種處理的高純不銹鋼管，至使高純管道系統(tǒng)（包含管道,、管件,、閥門、VMB,、VMP）在高純氣體配送中占有至關重要的使命,。
輸配管道潔凈技術的一般概念
高純、潔凈氣體體輸送配管道,，是指對輸送氣體的“三度”有一定的要求或控制。
1,、氣體純度：氣體中雜質(zhì)氣氛的含量,，通常用氣體純度的百分數(shù)來表示，如99.9999%,也用雜質(zhì)氣氛含量的體積比ppm ,、ppb,、 ppt表示。
2,、干燥度：氣體中微量水分的含量,，或稱之為濕量，通常以露點表示，如常壓露點-70℃,。
3,、潔凈度：氣體中含有污染物粒子的數(shù)量，粒徑為µm的粒子,，多少粒/M3 來表示,，對于壓縮空氣，通常也用不可避免的固體殘留物的多少mg/m3來表示,，其中涵蓋了含油量,。
污染物大小分類：污染物粒子，主要指管道沖刷,、磨損,、腐蝕產(chǎn)生的金屬粒子、大氣煙塵粒子,，以及微生物,、噬菌體以及含濕氣體凝聚的液滴等，按其粒徑的大小分為：
a,、大粒子—粒徑在5μm以上,；
b、粒子—料徑在0.1μm-5μm之間,；
c,、超微粒子—粒徑小于0.1μm。
為增強應用本技術時,，能夠?qū)αＷ哟笮『?mu;m單位的感性認識,，現(xiàn)提供一組具體的粒子狀況，供對照參考
氣體輸配管道選材的原則
所有高純度,、高潔凈的氣體均需通過管路輸送到設備用點（POU）,，為了達到工藝對氣體的質(zhì)量要求，在氣體出口指標一定的情況下,，則更需重視配管系統(tǒng)的材料選用和施工質(zhì)量,。除取決于制氣或凈化設備的精度外，在很大程度上受到管路系統(tǒng)諸多因素的影響,，因此,，管材的選取應恪守相關行業(yè)原則，并在圖紙中注明管道材質(zhì),。
管路的材質(zhì)則依使用的需求進行選擇,，若為制程用的反應氣體則選擇高等級的316L EP管，經(jīng)電解拋光(Electro-Polish)處理,，耐腐蝕,，表面粗糙度低,，Rmax(maximum peak to valley height)約為0.3μm以下，其值遠低于經(jīng)過燒結(jié)(Bright Anneal)處理之316L BA管的0.8μm,，因平整度越高越不容易形成微渦流,，而將污染粒子帶出。316L BA管則常使用于和芯片接觸但不參與制程反應的氣體,，如GN2,、CDA。管內(nèi)表面粗糙度是衡量管材質(zhì)量的標準,。粗糙度越低,，其顆粒攜帶可能性大大降低。另一種未經(jīng)特殊處理的AP管(Annealing & Picking),，則用于不做為供氣管路的雙套外管,。
目前在國內(nèi)潔凈管道可參照標準比較少，通常我們除了參照《潔凈廠房設計規(guī)范》《氫氣站設計規(guī)范》《氫氧站設計規(guī)范》《壓縮空氣設計規(guī)范》等有關技術行業(yè)技術規(guī)范外,，在業(yè)內(nèi)我們慣用的選材與配管一般參照國際通用的行業(yè)標準,。
在半導體體行業(yè)線寬越做越小，其對氣體純度,、顆粒度,、雜質(zhì)含量、露點的要求也越來越高,。表1是各線寬下對超純氮氣的要求,。
1、高純氮氣（PN2）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管,，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥,。
2、氮氣（N2）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管或光亮退火（BA）低碳（316L）不銹鋼管,，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或球閥,。
3、高純氫氣（PH2）氫氣（H2）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管,，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥,。
4、氬氣（Ar）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管,，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥,。
5、氦氣（He）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L不銹鋼管）閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥,。
6、特氣系統(tǒng)：必要的還需做雙套管：外管酸洗鈍化（AP）處理,，內(nèi)管電解拋光（EP）,，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥,。
7、壓縮空氣（CDA）：系統(tǒng)管道采用光亮退火（BA）低碳（316L）不銹鋼管,，閥門采用相同材質(zhì)的球閥（要求不高的公司亦可采用銅管,，視工藝要求定）。
對于特殊氣體來講,，氣體品種多,，有毒有害氣體多，原來是一機臺配一氣柜,，高昂的裝備組合和維修費用大大增加了投資成本,，且有的還布置在工藝間內(nèi)，存在著泄漏的安全隱患?，F(xiàn)在廣泛采用集中供氣系統(tǒng),，氣柜集中，自控系統(tǒng)不斷完善,，其報警,、噴淋、切換,、吹掃多較為成熟,，特氣間也與工藝間隔離，并對房間有防爆要求,，工作的安全性大大提高 ,。
針對腐蝕性、毒性,、燃燒性的氣體,，通常設計將鋼瓶置于氣瓶柜(Gas Cabinet)內(nèi)，再透過管路將氣體供應至現(xiàn)場附近的閥箱(VMB, Valve Manifold Box),，而后再進入制程機臺的使用點(POU, Point of Use),，于進入機臺腔體之前，會有獨立的氣體控制盤(GB, Gas Box)與制程控制模塊聯(lián)機,，以質(zhì)流控制器(MFC, Mass Flow Controller)進行流量之控制與進氣的混合比例控制,，通常此氣體控制盤不屬于廠務系統(tǒng)的設計范疇，而是歸屬制程機臺設備的一部份,。一般的惰性氣體則是以開放式的氣瓶架(Gas Rack)與閥盤(VMP, Valve Manifold Panel)進行供應,。
超潔凈不銹鋼管道、管件,、閥門的定義
用途：不銹鋼潔凈管道用于輸送半導體業(yè)中高純或超純潔凈氣體,，及生物制藥產(chǎn)業(yè)中潔凈管道（各種水）。
表面處理方式：
