SubSubVMB TX4 SubVMB TX4 VMB Sub-
O2 Ar Side SiH 4 Side PH3 Side Ar Top SiH 4 Top PH3 Top NF3
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Outlines •半导体晶圆制造所使用的气体 •CVD Tool Process Gas •特气传输与控制 •？
Hole 1 Hole 2 Hole 3 Hole 4 Hole 5 Hole 6 Hole 7 Hole 8 Hole 9 Hole 10
Facility Facility Facility Facility Facility Facility Facility Facility Facility -
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CVD Tool Process Gas——PSG Configuration
Supply Path Gas Name Manual Valve Y Y Y Y Y Y Y Y Y V-Block Regulat or Y Y Y Y Y Y Y Transdu cer Y Y Y Y Y Y Y Y Y Filter Up Stream Valve Y Y Y Y Y Y Y Y Y MFC (Full Scale) 400 300 200 50 50 20 5 2000 Y Ar MW Y 2000 Final 3 Y Final 2 Y Final 1 Down Stream Valve Y Final Valve
半导体晶圆制造所使用的气体——特种气体分类
半导体制造业所使用的特种气体一般按其使用时的特性 ，可分为五大 类： （1 ） 易燃性气体（Flammable Gas） 把自燃、易燃、可燃气体等都定义为这类气体。如常温下的SiH4 气体只要与 空气接触就会燃烧，当环境温度达到一定时，PH3 与B2H6 等气体也会产生自燃 。可燃易燃气体都有一定的着火燃烧爆炸范围，即上限、下限值。此范围越大的气 体起爆炸燃烧危险性就越高，如B 2 H 6 的爆炸上限为98%，爆炸下限为0.9%。 属于易燃气体有H2,NH3,PH3,DCS,ClF3 等等。
半导体晶圆制造所使用的气体——特种气体分类
（3） 腐蚀性气体（Corrosive Gas） 这些腐蚀性气体通常同时也兼有较强的毒性。腐蚀性气体在干燥状态 下一般不易侵蚀金属，但在遇到水的 环境下就显示出很强的腐蚀性，如HCl, HF, PCl3,SiF4,ClF3，WF6 等。 （4） 惰性气体(Inert Gas)： 隋性气体本身一般不会直接对人体产生伤害，在气体传输过程中，相 对于安全上的要求不如以上其他气体严格。但惰 性气体具有窒息特性，在密闭空间若发生泄漏会使人窒息而造成工伤事故 。属于这类的气体有C2F6,CF4,SF6,CHF3 等。 （5 ） 氧化性气体（Oxide Gas） 这类气体有较强的氧化性，一般同时具有其他特性，如毒性或腐蚀性 等。属于这类的气体有ClF3 ,Cl2,NF3等。
Supply Path Gas Name Manual Regulat Transdu V-Block Valve or cer Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Filter Up Stream Valve Y Y Y Y Y Y Y Y MFC (Full Scale) 100 Y O2 SiH4 Side Ar Side SiH4 Top Ar Top NF3 Ar MW Y Y Y Y Y Y Y 300 200 300 20 Y 50 2000 Y 2000 Final 4 Final 3 Y Final 2 Final 1 Down Stream Valve Final Valve
Outlines •半导体晶圆制造所使用的气体 •CVD Tool Process Gas •特气传输与控制 •？
CVD Tool Process Gas——Applied Material Producer
N2PEOX2K N2PEOX2K
SIN6K
DARC320 DARC32 0
SRO1500
设备
特气传输与控制——VMB/VMP
Valve Manifold Box Valve Manifold Panel
特气传输与控制——气体管件在安装
气体管件在安装时，施工原则是应尽可能地以连续式且无接口的方 式进行，这样可以减少使用接头的数量，降低潜在的气体泄漏风险。 管件与管件间的连接最好以轨道式焊接法（Orbital Welding）来接合 ，对于不锈钢的焊接要采用氩弧焊，并向施焊管内通入同等纯度的氩气， 这样可以确保连接的品质，并防止管件内壁因不当的焊接而沉积碳，从而 造成气体管件的污染。 管件与各种配件之间的连接必须以金属面对金属面密封（Metal to metal faceseal）的方式进行。 一般晶圆厂比较常用的气体管路连接的接头方式有VCR 和 Swagelok 两种，具体选用形式应根据生产工艺对高纯度气体的用气要求 和气体本身特性进行选择。 一般情况下，VCR 式的接头主要用在制程气体以及危险气体的传 输上，管路连接后接头里面的垫圈（Gasket）将会适度变形以确保管路每 秒低于1 0 - 9c c 的氦气泄漏率（Leakage Rate）[4]。不过在接合时要避免 因拴得太紧而导致不锈钢垫圈过度变形造成接合不良或气体外泄。 Swagelok 接头通常用在惰性气体、氮气以及CDA 等气体的传输上 ，因为这些气体可以容许一定的外泄率，所以不常用成本较高且须焊接的 VCR 式接头。 总的来说，管件的安装原则是应尽可能减少管件的长度、接头和阀件 的数量，因为大多数的危险气体的泄漏都发生在施工不当的接头和阀件 接合处。
（2 ） 毒性气体（Toxic Gas） 半导体制造行业中使用的气体很多都是对人体有害、有毒的。其中又以 AsH3, B 2H6,PH3 等气体的毒性最大，它们的阈限值TLV（Threshold Limited Valve）分别只有50 × 10-9,100 × 10-9,300 × 10-9。这些气体在工作环境中 的允许浓度极微，因此在贮存、输送以及使用的过程中都要求特别的小心。一 般都应该采取特定的技术措施来控制使用这些气体。N O , C4F6,C5F8,NF3,CH 3F等都属于毒性气体。
半导体晶圆制造所使用的气体——种类与用途
大宗气体(Bulk Gases)： N2,O2,H2,He,Ar，压缩空气(Compressed Air) ...
特殊气体(Specialty Gases): 1.可燃性：B2H6，SiH2Cl2 ，NH3 ， TEOS，CO... 2.自燃性：SiH4，PH3，Si2H6... 3.助燃性：N2O，NF3，CL2... 4.腐蚀性：Cl2，HBr，BCl3，WF6，NH3... 5.毒性：SiH4，SiH2Cl2，PH3，Si2H6，WF6，TEOS... 6.惰性：C2F6，CF4，CHF3，C4F8，SF6… (同一物质，可能同时具备多种不同之特性)
CVD Tool Process Gas—— Applied Material Centura Ultima
STI
STI56-5800
USG
HDP2860-10K
FHDP24-6500
Clean:
e - + NF3 N + 3F + e F + SiO2 SiF4 + O2
CVD Tool Process Gas——STI/USG/FSG Configuration
特气传输与控制—— TEOS injector system
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特气传输与控制—ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气体管路材质
特气传输与控制——大宗气体管路配置
特气传输与控制——危险气体外泄防范
一般来讲，我们将有三重保障来防范万一有意外发生的危险气 体外泄进入到工作环境中。 一个是特种气体的气瓶以及全部经过正负压测漏的气体输送管 路。 第二个是持续不断的排气抽风系统（E x h a u s t ），管路节点如 气瓶柜、V M B 、工作台等均具有很强排气抽风系统，以确保每一管 路节点外围都处于负压环境。若发生微量的有毒气体的泄漏，排气抽 风系统将第一时间抽出。 另外一个很重要的是处于抽风口或环境点的毒性气体侦测器系 统，若发生任何有毒气体的泄漏将会被气体侦测系统所侦测到，这个 控制系统将根据气体外泄对人体危害的大小来确定整个气体输送系 统的相关互锁动作，严重时紧急关闭上游所有气源，同时会驱动中央 控制室和现场的相关报警系统LAU，甚至会驱动全厂的自动语音广 播系统通知立即疏散，要求相关人员迅速撤离报警区域。 因此只要工程技术人员严格按照所制定的标准作业程序操作， 所有这些安全装置都将确保人员不会有安全上的顾虑。
特气传输与控制——气罐
特气传输与控制——气瓶
钢瓶硅烷
瓶装高纯氨气
特气传输与控制——系统控制
特气系统控制
易燃易爆：SIH4/H4/B2H6/ ASH3/PH3
气柜
有毒：CL2/HBR/NH3/ NF3/SIH2CL2/BCL3 无毒：AR/HE/CF4/N2O/ C2F6/SF6/O2
VMB/VMP
特气传输与控制——危险气体外泄防范
对于A s H 3、P H 3、B 2H 6、S i H 4 等剧毒气体的传输，需要采用同轴 式管件。这种管件是由两根大小不同的管件组成，里面的一条是用来传输有 毒或易爆气体的主要管路。外管则作为内管的保护管路，并且内外管之间抽 成真空负压状态。假如内管因为某种因素破裂时，外泄的有毒气体会导致内 外管的压力上升并触发相应的报警，从而确保气体管路外泄能得到及时有效 的处理。
Special Gas(特气)
jorphine
Jul 10th, 2017
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