半導(dǎo)體廠務(wù)項目工程管理項目七氣體的分類任務(wù)7.1大宗氣體的介紹任務(wù)7.1大宗氣體的介紹【相關(guān)知識】什么是大宗氣體在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，大宗氣體（BulkGases）是指大量使用的氣體，它們參與半導(dǎo)體產(chǎn)線幾乎全部的生產(chǎn)過程，主要用作環(huán)境氣、保護氣、清潔氣和運載氣等。大宗氣體的主要種類有壓縮干燥空氣CDA、氮氣N2、氧氣O2、氬氣Ar、氫氣H2、氦氣He等。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹【相關(guān)知識】大宗氣體的種類及工藝用途（1）CDACDA是指經(jīng)過空氣壓縮機壓縮后經(jīng)干燥壓力高于大氣壓的空氣。一般用作廠務(wù)系統(tǒng)氣動設(shè)備如空氣泵的氣源或者一般沖吹的氣體。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹【相關(guān)知識】大宗氣體的種類及工藝用途（2）氮氣氮氣是半導(dǎo)體制造過程中最常用的大宗氣體之一。根據(jù)氮氣純度的不同，氮氣可以分為純度為99.9999%的GN2（GeneralNitrogen）和純度更高的99.9999999%的PN2（ProcessNitrogen）。GN2一般用于裝置、氣體管道的吹掃，潔凈沖吹，以及稀釋裝排氣濃度。PN2一般用于稀釋調(diào)整氣瓶氣體濃度、超潔凈沖吹和制程反應(yīng)氣體。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹【相關(guān)知識】大宗氣體的種類及工藝用途（3）氧氣氧氣在半導(dǎo)體制造中主要用作氧化劑，參與多種化學(xué)反應(yīng)，提高半導(dǎo)體材料的性能和質(zhì)量。氧氣用于氧化工藝，在半導(dǎo)體制造中可以生成氧化層（如二氧化硅）以絕緣或保護芯片。也可用于等離子刻蝕工藝中作為反應(yīng)氣體。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹【相關(guān)知識】大宗氣體的種類及工藝用途（4）氬氣氬氣作為一種惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠提供穩(wěn)定的離子束和高溫環(huán)境，有利于半導(dǎo)體材料的沉積和加工。氬氣廣泛應(yīng)用于等離子體工藝、物理氣相沉積（PVD）以及濺射工藝中，可以提高沉積膜的質(zhì)量和可重復(fù)性，減少死區(qū)的形成。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹【相關(guān)知識】大宗氣體的種類及工藝用途（5）氫氣氫氣具有強還原性，能夠有效去除半導(dǎo)體材料表面的雜質(zhì)，提高材料的純凈度和性能。氫氣在半導(dǎo)體制造中主要用于外延生長（如硅、砷化鎵等材料的外延層沉積），可作為還原氣體與氧化物等表面雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，將其還原成氣體，從而去除半導(dǎo)體材料表面的氧化層，提高材料的純度和質(zhì)量。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹【相關(guān)知識】大宗氣體的種類及工藝用途（6）氦氣氦氣是一種稀有氣體，具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，能夠滿足半導(dǎo)體制造中一些特殊工藝的需求。氦氣在半導(dǎo)體制造中主要用于光刻、干刻、化學(xué)氣相沉積（CVD）等中的一些特殊工藝過程，如作為冷卻氣體或保護氣體。由于其極低的沸點和高熱導(dǎo)率，氦氣在超低溫環(huán)境中具有獨特的應(yīng)用價值。大宗氣體氣源的供應(yīng)任務(wù)7.1大宗氣體的介紹1.CDA制備任務(wù)7.1大宗氣體的介紹2.氮氣制備1）液氮儲罐供氣任務(wù)7.1大宗氣體的介紹2.氮氣制備2）現(xiàn)場制氮任務(wù)7.1大宗氣體的介紹3.氧氣制備1）鋼瓶組供氣這是目前應(yīng)用最為廣泛的一種方式，尤其在晶圓工廠中。直接購買氣體供應(yīng)商的成品高純氧氣鋼瓶供制造端使用。該方式具有投資較少、使用方式靈活的優(yōu)點，且電耗及制氣成本也比較低廉。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹3.氧氣制備2）超低溫液氧儲罐供氣任務(wù)7.1大宗氣體的介紹3.氧氣制備3）現(xiàn)場制氧任務(wù)7.1大宗氣體的介紹4.氫氣制備1）鋼瓶組供氣這是最基本且常見的氫氣供應(yīng)方式。對于氫氣用量適中的半導(dǎo)體廠，鋼瓶組可以滿足生產(chǎn)需求。鋼瓶組通常由多個高壓氫氣鋼瓶組成，通過管道系統(tǒng)連接至生產(chǎn)線，實現(xiàn)氫氣的穩(wěn)定供應(yīng)。鋼瓶組供應(yīng)方式具有靈活性高、易于安裝和維護等優(yōu)點。任務(wù)7.1大宗氣體的介紹4.氫氣制備2）現(xiàn)場制氫任務(wù)7.1大宗氣體的介紹5.氬氣制備對于小型半導(dǎo)體廠，瓶裝氬氣是一種經(jīng)濟便捷的選擇。瓶裝氬氣通常由專業(yè)的氣體供應(yīng)商提供，通過鋼瓶進行儲存和運輸。使用時，將鋼瓶連接至生產(chǎn)線即可實現(xiàn)氬氣的供應(yīng)。半導(dǎo)體廠務(wù)項目工程管理項目七氣體的分類任務(wù)7-2特殊氣體的介紹任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】什么是特殊氣體特殊氣體是指那些在特定領(lǐng)域中應(yīng)用的，對氣體有特殊要求的純氣、高純氣或由高純單質(zhì)氣體配制的二元或多元混合氣。在目前工藝技術(shù)較為先進的半導(dǎo)體晶圓代工廠的制造過程中，全部工藝步驟超過450道，其中大約要使用50種不同種類的氣體。除了大宗氣體，特殊氣體主要指各種摻雜用氣體、外延用氣體、離子注入用氣體、刻蝕用氣體以及其他為各種制程設(shè)備所使用的惰性氣體等。任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】特殊氣體的分類（1）按特氣在壓力容器中的狀態(tài)分類特氣在運輸、儲存、輸送過程中都是充裝在壓力容器中。在一般填充壓力和溫度下始終保持氣體形式存在的稱之為永久性氣體，而發(fā)生液化現(xiàn)象的氣體，稱之為液化氣。液化氣又分為兩種類型，高壓液化氣如：HCl（氯化氫）、N2O（一氧化二氮）；低壓液化氣如：NH3（氨氣）、Cl2（氯氣）、PH3（磷烷）。監(jiān)控永久性氣體殘余量的方法————壓力監(jiān)控監(jiān)控液化氣的殘余量————————重量監(jiān)控。任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】特殊氣體的分類（2）按特氣比重分類以空氣分子量為分界點，工業(yè)中常見的比空氣輕的氣體有：H2、He、NH3、CH4（甲烷）等等；比空氣重的氣體有：AsH3（砷烷）、PH3、SiH4（甲硅烷）、CF4（四氟化碳）等等。比重輕————抽風(fēng)位置和氣體采樣點在鋼瓶上方比重重————抽風(fēng)位置和氣體采樣點在鋼瓶下方任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】特殊氣體的分類（3）按特氣的化學(xué)性質(zhì)分類易燃性氣體包含有自燃、易燃、可燃氣體等，如常溫下的SiH4氣體只要與空氣接觸就會燃燒；當(dāng)環(huán)境溫度達到一定時，PH3與B2H6（乙硼烷）等氣體也會產(chǎn)生自燃?？扇家兹細怏w都有一定的著火燃燒爆炸范圍，范圍越大的氣體其爆炸燃燒危險性就越高，如B2H6的爆炸上限為98%，爆炸下限為0.9%。代表性的易燃性氣體有SiH4、Si2H6（乙硅烷）、NH3、PH3、B2H6、ClF3等。任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】特殊氣體的分類（3）按特氣的化學(xué)性質(zhì)分類毒性氣體反應(yīng)性極強，嚴重危害人體功能。代表性的毒性氣體有NO（一氧化氮）、C4F6（六氟丁二烯）、C5F8（八氟環(huán)戊烯）、NF3（三氟化氮）、CH3F（氟甲烷）等。這些氣體在工作環(huán)境中的允許濃度極微，因此在貯存、輸送以及使用的過程中都要求特別的小心。一般都應(yīng)該采取特定的技術(shù)措施來控制使用這些氣體。任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】特殊氣體的分類（3）按特氣的化學(xué)性質(zhì)分類腐蝕性通常同時也兼有較強的毒性。腐蝕性氣體在干燥狀態(tài)下一般不易侵蝕金屬，但在遇到水的環(huán)境下就顯示出很強的腐蝕性，危害人體。常見的腐蝕性氣體有HCl、HF（氟化氫）、PCl3（三氯化磷）、SiF4（四氟化硅）、ClF3（三氟化氯）、WF6（六氟化鎢）等。任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】特殊氣體的分類（3）按特氣的化學(xué)性質(zhì)分類惰性氣體隋性氣體本身一般不會直接對人體產(chǎn)生傷害，但惰性氣體具有窒息特性，在密閉空間若發(fā)生泄漏會使人窒息而造成事故。常見的惰性氣體有C2F6（六氟乙烷）、CF4（四氟甲烷）、SF6（六氟化硫）、CHF3（三氟甲烷）等。任務(wù)7-2特殊氣體的介紹【相關(guān)知識】特殊氣體的分類（3）按特氣的化學(xué)性質(zhì)分類氧化性氣體這類氣體有較強的氧化性，一般同時具有其他特性，如毒性或腐蝕性等。常見的氧化性氣體有ClF3、Cl2、NF3、NO等。特氣供應(yīng)系統(tǒng)任務(wù)7-2特殊氣體的介紹對于半導(dǎo)體廠特殊氣體的供應(yīng)方式，目前應(yīng)用最為廣泛的是采用外購氣體鋼瓶或鋼瓶組來輸送供氣，具有投資較少，使用方式靈活的優(yōu)點。半導(dǎo)體廠務(wù)項目工程管理項目七氣體的分類任務(wù)7-3氣柜操作及故障排查1.系統(tǒng)登陸1.系統(tǒng)登陸2.換瓶吹掃2.換瓶吹掃2.換瓶吹掃2.換瓶吹掃2.換瓶吹掃2.換瓶吹掃2.換瓶吹掃3.送氣操作3.送氣操作3.送氣操作3.送氣操作4.氣瓶柜故障排查故障類型排查方案輸送壓力LPT高a.可將調(diào)壓閥逆時針旋轉(zhuǎn)，減小出口壓力（不可調(diào)節(jié)太大）b.需確認調(diào)壓閥是否發(fā)生內(nèi)漏輸送壓力LPT低a.可將調(diào)壓閥順時針旋轉(zhuǎn)，增大出口壓力（不可調(diào)節(jié)太大）b.說明機臺認使用流量較大鋼瓶壓力HPT高a.該報警說明鋼瓶壓力高（HPT），一般發(fā)生于液化氣體氣瓶柜b.可能是溫度升高導(dǎo)致液化氣體的蒸氣壓升高c.一般報警點可設(shè)定為：對應(yīng)HPT的滿量程×（75％～85％）鋼瓶壓力HPT低a.該報警說明鋼瓶壓力（HPT)低，提示氣瓶柜將切換。b.若是氣體鋼瓶，可設(shè)定為：滿瓶壓力×(20％～30％）c.若是液化氣體鋼瓶，可設(shè)定為：滿瓶壓力×(75％～85％）雙瓶自動切換失敗a.若是氣體鋼瓶且另一側(cè)已Standby且設(shè)置為“停本側(cè)”，氣瓶柜將自動切換并彈出報警。b.若是液化氣體鋼瓶，可設(shè)定為：滿瓶壓力×（70％～75％）。報警發(fā)生且另一側(cè)standby且設(shè)置為“停本側(cè)”，會自動切換。液體凈重W/S低a.該報警說明鋼瓶重量（W.S)低，提示氣瓶柜將切換。b.液化氣體鋼瓶才會有此報警c.報警點可設(shè)定為：滿瓶液體凈重×（20％～30％）且“皮重”重量>已設(shè)定4.氣瓶柜故障排查故障類型排查方案真空度不足報警a.VPT當(dāng)前值低于設(shè)置3中抽真空真空b.檢查GN2壓力，確認在正常范圍內(nèi)吹掃N2不足a.HPT當(dāng)前值低于設(shè)置3中吹掃N2壓力低限b.檢查吹掃N2壓力，確認在正常范圍內(nèi)保壓壓力不足a.HPT當(dāng)前值低于設(shè)置3中正壓保壓壓力低限b.檢查保壓N2壓力，確認在正常范圍內(nèi)正壓保壓失敗a.正壓保壓時壓力變化高于設(shè)置3中正壓保壓可接受壓力變化范圍b.重新拆除鋼瓶，更換墊片(若需要)，重新擰緊，再次執(zhí)行正壓保壓負壓保壓失敗a.正壓保壓時壓力變化高于設(shè)置3中負壓保壓可接受b.壓力變化范圍b.再次確認鋼瓶閥門已經(jīng)關(guān)閉半導(dǎo)體廠務(wù)項目工程管理項目七氣體的分類任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【相關(guān)知識】特氣監(jiān)控及偵測系統(tǒng)（GMS、GDS）氣體監(jiān)控系統(tǒng)（GMS）主要包含特制品氣體設(shè)備監(jiān)控和氣體偵測系統(tǒng)（GDS，GasDetectorSytem）。GMS主要是對氣體設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和記錄，例如輸送壓力如何，設(shè)備有無異常、警報等。同時GMS具有多種歷史查詢功能，可反饋記錄時間內(nèi)任一時段的壓力曲線、報警記錄等。GDS主要由氣體探測器、報警控制器和裝有專門軟件的計算機組成。報警控制器通過PLC聯(lián)動控制特氣設(shè)備氣動閥的電磁閥，并發(fā)出聲光報警。某些GDS的報警控制器還聯(lián)動相應(yīng)的風(fēng)機，一旦特氣泄漏除了自動關(guān)閉特氣設(shè)備供氣閥門外，還能啟動該房間的強制排風(fēng)。任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【相關(guān)知識】特氣監(jiān)控及偵測系統(tǒng)（GMS、GDS）GMS及GDS系統(tǒng)一般設(shè)置一級報警和二級報警兩個級別，對應(yīng)黃色和紅色聲光警報。GMS系統(tǒng)中警報的設(shè)定值一般是根據(jù)工藝要求的特氣輸送壓力來設(shè)定的。GDS的警報值是根據(jù)該特氣的TLV值來設(shè)定的。一般GDS系統(tǒng)一級警報的設(shè)定值為該特氣的TLV值的一半，二級警報的設(shè)定值為該特氣的TLV值。GMS系統(tǒng)的搭建任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建半導(dǎo)體廠GMS系統(tǒng)的組成部分包括硬件部分（如PLC、現(xiàn)場偵測器儀表、聲光報警器、緊急切斷按鈕等）、軟件部分（如監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)分析與記錄功能、遠程監(jiān)控與管理功能等）以及系統(tǒng)集成部分。任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建1.GMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和布局點位一個代表性的半導(dǎo)體廠GMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖所示。該架構(gòu)為兩層交換機架構(gòu)，上層為冗余環(huán)網(wǎng)，下層為非網(wǎng)管型交換機，負責(zé)下游設(shè)備；一旦網(wǎng)絡(luò)中任意一鏈路斷線，冗余環(huán)網(wǎng)便可在20ms內(nèi)迅速恢復(fù)通訊，保證自動化系統(tǒng)的無間斷運行。任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建1.GMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和布局點位搭建好網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)后，各個傳感器分部在氣體輸送系統(tǒng)的氣柜GC和閥箱VMB處，以監(jiān)測氣體濃度或進行報警提示任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建2.點位氣體偵測器氣體偵測器在GMS系統(tǒng)主要用于針對供氣設(shè)備進行連續(xù)不間斷的采樣分析。氣體偵測器一般選用電化學(xué)泵吸式偵測器，偵測器輸入電壓為DC24V。當(dāng)偵測器正常工作時，偵測器采樣流量達到500ml/min。任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建2.點位氣體偵測器氣體偵測器一般安裝在供氣設(shè)備上或其附件，以盡量縮短偵測器的采樣管路。對于防爆區(qū)域的偵測器需配置防爆箱體，達到防爆的要求或偵測器安裝就近非防爆區(qū)域采樣在防爆房間。對于環(huán)境點的偵測器安裝，主要考量廠房的排風(fēng)路徑和廠房面積。任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建2.點位氣體偵測器特氣GMS系統(tǒng)的偵測器通過4-20mA信號來顯示被偵測氣體濃度，當(dāng)偵測器電流<3mA或>22mA時則定義偵測器故障。偵測器預(yù)報警：只在SCADA監(jiān)控電腦中發(fā)出提示警報；偵測器一級報警：SCADA監(jiān)控電腦中發(fā)出警報，現(xiàn)場LAU黃燈亮；偵測器二級報警：SCADA監(jiān)控電腦中發(fā)出警報，現(xiàn)場LAU紅燈黃燈亮，蜂鳴響，根據(jù)聯(lián)動控制邏輯切斷相關(guān)供氣設(shè)備，發(fā)出相應(yīng)的消防廣播、緊急排風(fēng)等動作，聯(lián)動控制邏輯。任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建2.點位氣體偵測器任務(wù)7-4GMS系統(tǒng)介紹【任務(wù)實施】GMS系統(tǒng)的搭建3.緊急停止按鈕緊急按鈕在GMS系統(tǒng)主要用于遠程關(guān)閉現(xiàn)場供氣設(shè)備的氣動閥門。當(dāng)泄漏報警達到二段時，中控室人員可對供氣設(shè)備進行遠程手動關(guān)閉操作。緊急切斷按鈕一般選用帶防護罩型，安裝在在中控室內(nèi)或氣體外墻上，方便現(xiàn)場人員緊急操作。半導(dǎo)體廠務(wù)項目工程管理項目七氣體的分類任務(wù)7-6氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程任務(wù)7-6氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程【任務(wù)背景】事故匯報流程任務(wù)7-6氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程【任務(wù)實施】氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程特氣系統(tǒng)日常操作如換瓶、維護等都要雙人作業(yè)，通過監(jiān)督以確保人員每一步操作遵照安全步驟進行。特氣運行管理人員必須取得危險化學(xué)品管理安全資質(zhì)、壓力容器及壓力管道作業(yè)資質(zhì)，另外相關(guān)人員還需要經(jīng)過專業(yè)的特氣設(shè)備操作維護運行及異常處理的專業(yè)培訓(xùn)后方可上崗作業(yè)。任務(wù)7-6氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程【任務(wù)實施】氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程通常情況下，特氣系統(tǒng)在發(fā)生故障之前或者已經(jīng)發(fā)生故障卻無報警產(chǎn)生時，從系統(tǒng)狀態(tài)或儀表數(shù)值變化的情況可以發(fā)現(xiàn)異常。運行人員每天需對特氣系統(tǒng)進行數(shù)次點檢和巡檢。特氣系統(tǒng)狀態(tài)及儀表的數(shù)值是點檢及巡檢的重要內(nèi)容，如壓力、溫度、重量等，還包括所有氣體偵測器的檢測數(shù)值。任務(wù)7-6氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程【任務(wù)實施】氣體系統(tǒng)應(yīng)急處理流程半導(dǎo)體廠務(wù)項目工程管理項目七氣體的分類任務(wù)7-6氣體PPE介紹任務(wù)7-6氣體PPE介紹個人防護用品一般可以分為頭部、眼部、手部、呼吸、全身和足部防護。任務(wù)7-6氣體PPE介紹頭部防護頭部防護一般選用安全帽。佩戴安全帽可以有效防止物體打擊傷害、防止高處墜落傷害頭部、防止機械性損傷、防止污染毛發(fā)傷害等。對于安全帽的正確使用，要選購符合規(guī)格的安全帽，定期更換，一般塑料安全帽的使用期限為三年。任務(wù)7-6氣體PPE介紹眼部防護眼部防護可以選擇眼鏡或者面罩，能夠有效防止異物進入眼睛、防止化學(xué)性物品的傷害、防止強光、紫外線和紅外線的傷害、防止微波、激光和電離輻射的傷害。例如，安全眼鏡可以阻隔微粒、飛屑和碎片沖擊，起到保護眼睛的作用。防霧眼罩可以隔絕霧氣與眼睛的接觸，適用于在酸堿環(huán)境下的操作。任務(wù)7-6氣體PPE介紹手部防護手部防護可以選擇皮手套、耐酸堿手套、防火手套等。根據(jù)材質(zhì)可以選擇乳膠類、聚氯乙烯、聚丁烯醇、氯丁橡膠等。任務(wù)7-6氣體PPE介紹呼吸防護呼吸防護主要通過面罩或者呼吸器來實現(xiàn)。包括自吸過濾式防毒面具、自給式正壓空氣呼吸器（SCBA）等。自吸過濾式