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高纯气体管路设计“七要点”
       高纯度气体由管道输送,能否将高纯气体送至用气点仍保持质量合格关键是供气系统设计合理、管件及附件选择正确、施工安装正确和试验检测合格。
       高纯气体管路设计要点
  1、气体特性
       了解气体特性,规划独立的供应区域。一般根据气体特性分为三个区:腐蚀性/毒性气体区、可燃性气体区、惰性气体区。将相同性质的气体集中加强管理,可燃性气体区要特别规划防爆墙和泄漏口,若空间不足,可考虑将惰性气体于毒性/腐蚀性气体放置同一区域。
  2、输送距离
       管路设计需要考虑输送至用气点的距离,距离越长,成本越高,风险越高。通常较合理的设计流速为20ml/S,可燃性气体小于10ml/S,毒性/腐蚀性气体小于8ml/S,在用量设计方面,则需要考虑使用点的压力和管径大小,前者与气体特性有关,后者使用点的管径一般为1/4”~3/8”。
 3、设备分布情况
       根据用气设备的分布情况吗,高纯气体的管网大小长短应适宜,不宜过大或过长;宜采用不封闭的环形管路,在末端连续不断排放少量的气体,以便在管网中总有高纯气体流通,不会发生“死空间”引起高纯气体的污染。
 4、减少管路“死区”
      管路中不应设有盲管,减少不流动气体的“死区”,在特种气体的储气瓶与用气设备之间应设吹扫控制装置、多阀门控制装置用以控制各个阀门的开关顺序、系统吹除,以确保供气系统的安全、可靠运行和防止“死区”形成而滞留污染物,降低气体纯度。
 5、输送系统“分等级”
      对高纯气体纯度要求不同的用气设备,宜采用分等级高纯气体输送系统;也可采用同等级输送系统,但是在纯度要求高的用气设备临近处设末端气体提纯装置。
 6、采样仪器及“采样口”
       为了检测高纯气体的纯度和杂质含量,输送系统除了设置必要的连续检测仪器,如衡量水含量或者氧杂质等分析仪外,还应设置定期取样用的检测采样口,以便按规定时间进行采样,分析高纯气体中各种杂质的含量。
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确保气体纯度
       在亚微米级的集成电路生产中,要求供应10-9级的高纯气体,为了确保末端用气工艺设备处的气体纯度,使气体中的杂质含量(包括尘粒)控制在规定的数值内,一般在设备前设置末端纯化装置,或末端高精度气体过滤器。
       一是主管路系统的设计。在确定好气体房和用气点后,主管路系统一般遵循管道线路最短,拐弯最少,布置紧凑合理,给人简单美观的感觉。输送系统的数量和管径的大小一般根据机台用气点的多少和流量大小确定,基本都采用小管径输送(1/4-3/4),而且多设计了备用系统。由于气体本身的危险性,许多地方采用把管道铺设在电缆桥架里,对于穿墙或穿过夹道的地方,周围有危险源和经常有危险作业的地方,露天的地方管道一般布置在全封闭的桥架里。对于低蒸汽压气体(WF6,DCS,BCl3,C5F8,ClF3等),需要考虑钢瓶加热,气体面板加热,管道伴热等。为了精确控制流量,在气源端一般会考虑配置高精度的压力变送器、电子秤、温控器等。在机台用气点也都配置了质量流量计,压力调节阀。对于剧毒、高反应性和自燃气体,应使用双套管输送。同时管道的设计要采用零死区设计,即整个管道系统从气柜到VMB、从VMB到用气点,要点对点,中间不允许有在气体置换时有残留空气的死角。因此,整个管路系统中由VMB完成气体的分配,中间没有三通,最后管道还要有良好的接地。
       二是辅助系统的设计。气体柜或控制面板在安装和运输的过程中由于搬运和震动,阀门、接头、过滤器等的更换、或其他原因、需要对其重新进行高压气密性试验和氦检,气体的置换也需要用到高压氮气或氦气,所以特气柜需设计接入高压惰性气体氦气或氮气。一般选择在特气房设置一台或多台惰性气体柜。
       三是材料的选择。特气管路系统普遍采用316L不锈钢电解抛光(EP)管道,阀门一般采用高纯调压阀、隔膜阀、高精密过滤器、(<0.003微米)、VCR接头等。接触气体的管路部件表面粗糙度可控制在5uin。对于某些高腐蚀性的气体如CL2等,采用经过特殊处理的耐腐蚀强的EP管 。



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