GAS系统基础知识概述HOOK-UP专业认知一、厂务系统HOOK UP定义HOOK UP 乃是藉由连接以传输UTILITIES使机台达到预期的功能。
HOOK UP是将厂务提供的UTILITIES ( 如水,电,气,化学品等),经由预留之UTILITIES连接点( PORT OR STICK),藉由管路及电缆线连接至机台及其附属设备( SUBUNITS)。
机台使用这些UTILITIES,达成其所被付予的制程需求并将机台使用后,所产生之可回收水或废弃物( 如废水,废气等),经由管路连接至系统预留接点,再传送到厂务回收系统或废水废气处理系统。
HOOK UP 项目主要包括∶CAD，MOVE IN ，CORE DRILL，SEISMIC ，VACUU，GAS，CHEMICAL，D.I ,PCW,CW,EXHAUST,ELECTRIC, DRAIN.二、GAS HOOK-UP专业知识的基本认识在半导体厂，所谓气体管路的Hook-up（配管衔接）以Buck Gas （一般性气体如CDA、GN2、PN2、PO2、PHE、PAR、H2等）而言，自供气源之气体存贮槽出口点经主管线（Main Piping）至次主管线（Sub-Main Piping）之Take Off点称为一次配（SP1Hook-up），自Take Off出口点至机台（Tool）或设备（Equipment）的入口点，谓之二次配（SP2 Hook-up）。
以Specialty Gas（特殊性气体如：腐蚀性、毒性、易燃性、加热气体等之气体）而言其供气源为气柜（Gas Cabinet）。
自G/C出口点至VMB（Valve Mainfold Box.多功能阀箱）或VMP（Valve Mainfold Panel多功能阀盘）之一次测（Primary）入口点，称为一次配（SP1 Hook-up），由VMB或VMP Stick之二次侧（Secondary）出口点至机台入口点谓之二次配（SP2 Hook-up）。
GAS简单知识基本掌握第一章气体概述由于制程上的需要，在半导体工厂使用了许多种类的气体，一般我们皆依气体特性来区分，可分为一般气体（BULK GAS）与特殊气体（SPECIALTY GAS）两大类。
前者为使用量较大之气体，如N2、CDA等，因用量较大，一般气体常以大宗气体称之。
后者为使用量较小之气体•一般指用量小,极少用量便会对人体造成生命威胁的气体，如SiH4、NF3等1.1 Bulk Gas 介绍半导体厂所使用的大宗气体，一般有：CDA、GN2、PN2、PAr、PO2、PH2、PHe等七种。
1．大宗气体的制造：CDA / IA (Clean Dry Air / Instrument Air)：CDA之来源取之于大气经压缩机压缩后除湿，再经过滤器或活性炭吸附去除粉尘及炭氢化合物以供给无尘室CDA/IA (Clean Dry Air)。
GN2 (Nitrogen)：利用压缩机压缩冷却气体成液态气体，经过触媒转化器，将CO反应成CO2，将H2反应成H2O，再由分子筛吸附CO2、H2O，再经分溜分离O2 & CnHm。
N2=-195.6℃，O2=-183℃。
PN2 (Nitrogen)：将GN2经由纯化器(Purifier)纯化处理，产生高纯度的氮气。
一般液态氮气纯度约为99.9999﹪，含小数点后共6个9。
经纯化器纯化过的氮气纯度约为99.9999999﹪，含小数点后共9个9。
PO2 (Oxygen)：利用压缩机压缩冷却气体成液态气体，经二次分溜获得99.0﹪以上纯度之氧，再除去N2、Ar、CnHm。
另外可由水电解方式解离H2 ＆ O2，产品液化后易于运送储存。
PAr (Argon)：利用压缩机压缩冷却气体成液态气体，经二次分溜获得99.0﹪以上纯度之氩气，因氩气在空气中含量仅0.93﹪，生产成本相对较高。
PH2 (Hydrogen)：利用压缩机压缩冷却气体成液态气体，经二次分溜获得99.0﹪以上纯度之氢气。
另外可由水电解方式解离H2 ＆ O2，制程廉价但危险性高易触发爆炸，液化后易于运送储存。
PHe (Helium)：由稀有富含氦气之天然气中提炼，其主要产地为美国及俄罗斯。
利用压缩机压缩冷却气体成液态气体，易由分溜获得。
Helium=-268.9℃，Methane=-161.4℃。
2．大宗气体在半导体厂的用途：CDA：CDA主要供给FAB内气动设备动力气源及吹净(purge)，Local Scrubber助燃。
IA主要供给厂务系统气动设备动力气源及吹净。
N2：主要供给部分气动设备气源或供给吹净、稀释、惰性气体环境及化学品输送压力来源。
O2：供给ETCH制程氧化剂所需及CPCVD制程中供给氧化制程用，供给O3 Generator所需之氧气供应及其它制程所需。
Ar：供给Sputter制程，离子溅镀热传导介质，Chamber稀释及惰性气体环境。
H2：供给炉管设备燃烧造成湿氧环境，POLY制程中做H2 BAKE之用，W-PLUG制程中作为WF6之还原反应气体及其它制程所需。
He：供给化学品输送压力介质及制程芯片冷却。
3.BULK GAS 的供应系统Methods:Bulk Gas Supply System in Fab大宗气体(BULK GAS)虽然不像特殊气体(SPECIALITY GAS)，有的具有强烈的毒性、腐蚀性。
但是我们使用大宗气体时，仍然要注意安全。
GN2、PN2、PAr、PHe具有窒息性的危险，这些气体无臭、无色、无味，如大量泄出而相对致空气中含氧量（一般为21﹪）减少至16﹪以下时，即有头痛与恶心现象。
当氧气含量少至10﹪时，将使人陷入意识不清状态，6﹪以下瞬间昏倒，无法呼吸，6分钟以内即死亡。
PH2因泄漏或混入时，其本身之浓度只要在H2之爆炸范围(4%－75%)内（如对空气），只要一有火源，此气体乃会因相混而燃烧。
PO2会使物质易于氧化产生燃烧，造成火灾的不幸事件。
因此，身在半导体工厂工作的我们，在设计上、施工中，如何避免泄漏、如何防患，则是我们努力的工作之一。
1.2 特殊气体特性及系统简介半导体厂所使用的特殊气体种类繁多，约有四五十种，依危险性可区分为以下数类：* 易燃性气体Flammable Gas* 毒性气体Toxic Gas* 腐蚀性气体Corrosive Gas* 低压性/保温气体Heat Gas* 惰性气体Inert Gas1.特殊气体特性简介* 易燃性气体: 燃点低, 一泄漏与其他气体相混,便易引起爆炸及燃烧如SIH4 , PH3 , H2 ,….* 毒性气体: 反应性极强,强烈危害人体功能, 如CO, NO,CLF3,….* 腐蚀性气体: 易与水份起反应而产生酸性物质,有刺鼻,腐蚀,破坏人体的危险性如NH3, SIF4,CL2,….* 低压性/保温气体: 属粘稠性液态气体,需包加热线及保温棉,将管内的温度升高以使其气化,才能充分供应气体, 如WF6, BCL3 , DCS,….* 惰性气体: 又称窒息性气体, 当泄漏出的量使空气中含氧量减少至16%~6%以下时,便会影响人体,甚至死亡, 如SF6 , C4F8 , N2O , ….2.供应系统简介* GC （Gas Cabinet）气瓶柜*GR （Gas Rack）气瓶架* BSGS System （Bulk Sepcial gas supply system）特殊气体大量供应系统* Y-Cylinder , Bundle 集束钢瓶* Trailer 槽车* VDB 主阀箱/ VDP 主阀盘（Valve Distribution Box/Panel）* VMB 阀箱/ VMP 阀盘(Valve Manifold Box/Panel) Specialty Gas Supply SystemSpecialty Gas Supply System- Equipment in every floor我们不排除这些气体会对我们有不良影响。
身在半导体工厂的我们，在设计上、施工中，如何避免泄漏、如何防患，则是我们努力的工作之一。
第二章一次配管和二次配管半导体厂的气体管路，我们一般区分为一次配管（SP1）及二次配管（SP2，又称Hookup）。
SP1：为由气体的起始流出点（Gas yard/Gas cabinet）至无尘室中的Take off Valve 或VMB（Valve manifold box）/VMP（Valve manifold panel）。
SP2：为由Take off Valve 或VMB/VMP开始至生产机台设备处为止（Hookup）。
所使用管材以1/4”、3/8”、1/2”、3/4”为主。
Piping之设计应配合气体类型考量，一般分为Bulk Gas及Speciality Gas两大类。
2.1 Material 介绍了解半导体气体工程的配管，和管路设计，必须先了解材料（Material）2.1.1 材料区分：1. TUBE & PIPE（管件）2. FITTINGS（配件）3. VALVE（阀件）4. REGULATOR（调压阀）5. CHECK VALVE（逆止阀）6. FILTER（过滤器）7. VACUUM GENERATOR（真空产生器）8. 其他2.1.2 选料依据：•气体种类, 气体特性* 影响材料使用的等级–AP / BA / EP / V+V / ….•业主需求及预算*有无指定厂牌或规格•依机台所需用量及本身接点选定料件尺寸* 影响材料使用的尺寸–¼” / ¾” / 15A / …….•依机台所需压力及流量不同选择材料型式* 选用压力范围适合或流量符合之阀件•视盘面组装选择料件接头型式* VCR / SWG / Welding / Flange…..2.1.3 TUBE & PIPE 管件：•1.定义:* Pipe :, 以公称内径(ID) 配合壁厚作为量度之尺寸.* Tube : 以外径(OD) 及壁厚作为量度之尺寸.*规格: 6M/stick or 4M/stick or 100M/roll2.常用材质: SS304 /SS304L & SS316 / SS316L & VIM+VAR & HC-22…3.表面处理等级: BA – Bright Anneal 表面研磨EP – Electro Polish 表面研磨+ 电解研磨•4.等级:* Bulk Gas 一般使用316L BA 或316L EP 等级* Specialty Gas :易燃性/ 惰性气体– 316L EP毒性–双套管( 304 AP + 316L EP ) / 单管316L EP腐蚀性气体– VIM + VAR低压性气体-- 316L EP + Heater Line + Warm Cover2.1.4 FITTINGS 配件：•1.材质同管件•2.常用种类:a.Nut + Gland + Gasketb.Elbow,Tee,Reducerc.Cap,Plugd.Connectore.others…•3.型式及规格:一般可分为VCR / SWG / WELDING /螺牙接头/FLANGE尺寸从1/8“~1”(VCR/SWG)及1/4“~300A(WELD/FLANGE) 皆有,又分短接头SCM (micro) or 长接头SCL (long) & SCF (以Kitz作说明):Product Name Size Size for other side Type Specification MaterialSCM 4 0 E EP LESCM：表示BANKEN公司对FITTING的分类，是属于短接头型式。