半導體芯片廠建設項目的挑戰——氣體分配系統

時間:2021-05-02 09:01:40 來源:藍天音樂廳點擊:

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隨著“中國制造2025”,“國家集成電路產業發展推進綱要”的頒布,以及國家半導體大基金的成立,中國開始了一波 Fab 集成電路芯片廠的建設浪潮。半導體芯片廠新建項目投資巨大,一座 12 寸廠的項目總投資約在

20 億美金以上,包括廠房基建、潔凈室、大宗氣體氣站、廠務主系統、特氣柜等氣體盤面、一次配/二次配建設、半導體設備等投入。作為其中重要的氣體系統建設,涉及眾多復雜的施工安裝調試環節,先讓我們重點梳理下芯片廠氣體分配系統的大致構成。

典型集成電路芯片廠氣體分配系統

芯片廠主要氣體傳輸系統構成

1. 大宗氣體系統(Bulk Gas)

定義:為惰性氣體進行存儲和壓力控制

氣體種類:典型的惰性氣體(氮氣、氬氣、壓縮空氣等)

管線尺寸:從1/4(監控管線)至 12 寸主管線

系統主要產品為:隔膜閥/波紋管閥/球閥、高純接頭(VCR、焊接形式)、卡套接頭、調壓閥、壓力表等。

目前新的系統中還包括大宗特氣系統,該系統利用固定的氣體鋼瓶或槽罐車來存儲和運輸。

2. 純化系統(Purification)

定義:為高純氣體管路去除大宗氣體中的雜質

3. 氣柜(Gas Cabinets)

定義:為特氣源(毒性、易燃性、易反應、腐蝕性氣體)提供壓力控制和流量監控,并且具備更換氣瓶的能力。

位置:位于 Sub-fab 樓層或最底層

存儲特氣氣源:NF3, SF6, WF6 等

管線尺寸:內部氣體管路,一般情況工藝管線為 1/4 英寸,1/4-3/8 英寸主要是高純氮氣吹掃管路。

主要產品:高純隔膜閥、單向閥、壓力表、壓力計、高純接頭(VCR、焊接形式)

這些氣柜基本含鋼瓶自動切換能力,保證持續的氣體供給和安全更換鋼瓶。

4. 分配Distribution

定義:連接氣源至氣體匯總盤

管線尺寸:在芯片廠內,大宗氣體分配管路尺寸范圍一般在 1/2 英寸至 2 英寸。

連接形式:特氣管路一般情況下是利用焊接形式進行連接,不含任何機械連接或其他移動部件,主要原因是焊接連接密封可靠性強。

在一個芯片廠,就包含上百公里的卡套管連接傳輸氣體,長度基本在 20 英尺左右,焊接在一起。有部分卡套管彎管以及管狀焊接連接也是非常常見的。

5. 多功能閥箱(Valve Manifold Box,VMB)

定義:是分配特氣從氣源起至不同設備端

內部管路尺寸:1/4 英寸工藝管線,以及 1/4 - 3/8 英寸的吹掃管線。系統可能會使用電腦控制要求驅動閥門或者帶手動閥門的較低成本的情況。

系統產品:高純隔膜閥/波紋管閥、單向閥、高純接頭(VCR、微焊形式)、調壓閥、壓力表和壓力計等。有些惰性氣體的分配,主要使用 Valve Manifold Panel - VMP(多功能閥盤),敞開式氣體盤面,無需密閉空間設計和額外的氮氣吹掃。

6. 二次配閥盤/盒(Tool Hookup Panel)

定義:將半導體設備所需氣體由氣源連接至設備端,并提供相應壓力調節,該盤面是相比 VMB(多功能閥箱)更接近設備端的氣體控制系統。

氣體管路尺寸:1/4 - 3/8 英寸

液體管路尺寸:1/2 - 1 英寸

排放管路尺寸:1/2 - 1 英寸

主要產品:隔膜閥/波紋管閥、單向閥、調壓閥、壓力計、壓力表、高純接頭(VCR、微焊)、卡套接頭、球閥、軟管等。

7. 芯片廠特氣系統輸送路徑

半導體芯片廠新建工程項目的挑戰

產品的及時性

半導體芯片廠新建工程需要使用大量的高純流體系統管閥件產品。由于芯片廠項目投資巨大,工期控制嚴格,一旦項目延后,損失是非常巨大,所以每個階段的產品的及時供應是至關重要。一般在國外,工程公司往往會在工程現場設立專門的產品倉庫,以便及時提取。

安全性

由于芯片廠內大量使用各類特殊介質(腐蝕性、毒害性、易燃易爆性特氣和各類化學品),所以在為這些特殊介質設計傳輸系統時,密封可靠性是先要考慮的。例如,針對 SiH4(硅烷),PH3(磷烷)這類易燃氣體在傳輸中就需要采用雙套管設計(內管 EP 高純卡套管,外管內夾層充氮氣并配壓力表偵測),以做到雙重保護。除此之外,在特氣柜以及特氣的管路和閥件的材質選擇必須是高純不銹鋼 6LV 或6LVV,以及內表面 EP(電拋光)處理的超高純管閥件,以防止腐蝕性氣體的泄漏

正確的安裝與測試

芯片廠新建項目中,存在大量的現場安裝、測試工作。其中大部分是焊接,VCR 連接,卡套接頭安裝以及氦氣測漏等工作。這些工作需要正規的安裝指導培訓,只有具備該培訓證書的工程人員才有資格上崗作業。規范且專業的施工安裝是芯片廠將來平穩運營的保障。

世偉洛克助力芯片廠新建工程

專業的倉儲物流系統,以及龐大的產品庫存,可為重要芯片廠新建工程項目提前備貨,以保證項目的順利進行。

超高純材料包括一次/二次熔煉高純不銹鋼 6LV/6LVV 以及部分合金材料,以及優異的內表面電化學處理工藝制造的管閥件產品可以滿足半導體芯片廠特氣苛刻應用的要求。除了可以提供雙套管/雙套管接頭之外,世偉洛克封閉式雙套管接頭(closure Swagelok tube fitting),利用簡易的安裝,可以有效減少之前大量的雙套管焊接次數,節約施工時間和成本,已被世界主流芯片廠廣泛使用。此外,世偉洛克軌道焊機系統 M200 所具有的便攜性和焊接快速性,可以幫助工程人員在復雜的芯片施工現場高效地進行焊接作業。

M200軌道式焊接系統

世偉洛克工程服務包括:

專業培訓:

芯片廠流體系統安全安裝的認證培訓:幫助芯片項目建設工程人員正確安裝流體系統產品,避免安裝不當造成的安全隱患。

焊機系統培訓:幫助工程人員熟練掌握焊機操作,提升現場焊接經驗。

現場安裝指導:現場工程師幫助客戶進行現場安裝指導

客戶定制服務:擁有百級潔凈室,可以為項目工程預制產品,提高項目完成效率

客戶定制產品:針對現有標準產品進行客戶定制優化功能

以下是世偉洛克為芯片新建工程焊接系統提供的裝置:

焊機系統氬氣吹掃輔助裝置

焊接系統車

本文網址:http://www.biparsciences.com//news/2848.html

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