特殊气体供应系统概述

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1、特殊气体供应系统概述李全朕京东方科技集团股份有限公司摘要：随着半导体芯片、太阳能光伏、液晶面板产业的发展，生产使用的特殊气体种类不断增加，气体供应系统愈发复杂。特殊气体己经成为工厂内危险系数最高的因子，在这里我们根据特气不同的物理、化学性质进行了分类和讨论，进而对特种气体供应系统的规划、设计、设备选型及其安全管理进行了阐述，并且工厂内有着重要作用的气柜设计进行了探讨。关键词：特殊气体;气体供应;系统设计;安全管理;1引言半导体产业、液晶面板产业近些年在中国得到了飞速的发展，在生产过程中大量使用不同种类的危险化学品，伍括大宗气体、特殊

2、气体及化学药液;尤其以特殊气体供应危险性高、一旦发生泄漏危害性大。所以其供应系统的设汁、安装、运行、管理须重点关注。本文主要讨论特种气体的分类、供应和相关安全管理等。2特气的分类半导体、液晶面板产业所使用的特种气体一般按照气体的性质进行分类，一般分为自燃性、可燃性、毒性、腐蚀性、氧化性、惰性气体，而在工厂建设中和系统规划屮根据不同气体的性质一般分为易燃易爆、毒性腐蚀性、惰性气体进行分类集中供应管理。(1)易燃易爆气体把自燃、可燃气体等都归为这类气体。如硅烷、乙硅烷、乙硼烷等这类气体一般只要与空气接触就会燃烧属于自燃气体。可燃气体都冇

3、一定的着火点和爆炸范围(包括爆炸上限、爆炸下限)，一般着火点温度越低、爆炸范围越大危险性越高，如H2，CH4,NH3都属于可燃气体。(2)毒性腐蚀性气体半导体制造行业中使用的特殊气体很多都是对人体的危害主要体现在它的强腐蚀性和有毒性质，比如CL2，BCL3,NF3等气体，其中PH3,B2H6等气体也属于有毒气体，但由于其同时具有易燃易爆性质，因此供应系统一般归为易燃易爆气体进行集屮供应。像CL2,SIF4,NF3等有毒不可燃的气体归为有毒气体进行集中供应管理。⑶惰性气体（InertGas）隋性气体一般指一些没有毒性且不可燃的气体，这

4、类气体的危害性一般是指窒息性和高压，比如AR,HE,NE,N2这种气体。3特气供应流程特殊气体的供应方式有很多种，比如用量较大的采用槽车供应、用量次之的一般使用卧式钢瓶供应或集装格、用量再小的气体一般采用立式气体钢瓶供应，具体采用哪种供气方式，需要以生产设备的只体用量作为依据，综合考虑钢瓶更换频率、人员配置、作业强度和现场运行管理安全、方便等条件经比较后方可确定。根据不同的特气供应方式，集屮供应的特气站房设置也会不同。一般使用槽车、卧式气瓶、集装格供应的特气系统站房需要独立于主厂房建设;使用立式气瓶供应的特气站房可设置在厂房一层，同

5、时设置于厂房内的特气站房对于相同化学性质的特气存储量也只有严格的要求，例如对于自燃性的特气要求存储量不能超过2.8立方，以硅烷为例B前44L钢瓶的单瓶气体容量即约为2.8立方，因此对于硅烷用量较大、供应稳定性要求较高的供应系统一般不建议在厂房内供应；但由于厂房内立式气瓶供应具有投资少、供应方便、设备安全等特点，用量较小的实验室、中试线一般采用此种方式供应。根据气体危险性的不同供应方式也不近相同，有毒、易燃易爆气体对于使用立式气瓶进行供应的一般采用用气柜（GC）和阀门箱（VMB的形式进行供应）：对于惰性气体采用立式气瓶供应的一般采用气

6、架（GR）+阀门盘（VMP）进行供应。图1所示为立式气瓶供应特种气体的输送系统简图。图1立式气瓶供应特种气体的输送系统简图下载原图由于大部分气体满瓶的压力很高，很多气瓶压力在100KG/CM2以上，压力太高而不能直接在生产设备上使用，同时半导体元件和液晶面板生产的复杂程度很高，对于气源供应的稳定性要求极高，生产设备对气体稳定供应特别敏感，为保证系统稳定的压力输出所以特气供应系统一般釆用两级调压的方式进行供应，即气枳/气架1级调压，阀门箱/阀门盘2级调压;两级调压更稳定的原理是由于随着气瓶的使用，瓶N气体的剩余压力不断降低、在不操作调

7、压阀的前提不，气柜1级调压后的压力会不断升高导致管道内压力升高，而在阀门箱内增加2级调压后，对阀门箱/阀门盘后直接用于设备生产的气体压力基本可以维持不变，而达到稳定供应的0的。4气柜/气架、阀门箱/阀门盘气柜/气架均是特气气体的供应设备，两者的不同在于前者具备密闭的箱体、具备排风接口、具备自动切换和吹扫的功能，一般用在危险性高的易燃易爆和有毒气体供应上;气架一般为开敞式的供应设备，不具备自动吹扫的功能但是有自动切换功能和尾气排放U,—般应用在惰性气体的供应系统中。阀门箱一般与气柜配套使用，应用在危险性较高的特殊气体上，阀门箱具有密闭

8、箱体和排风，一些要求较高的工厂N阀门箱的每个支路上均具备吹扫气体管道。阀门盘与气架配套使用一般配置在惰性气体的供应上。但是两者的共同特点是具备分配特种气体、调压供应的功能，可以实现一个气源对不同工艺设备、不同压力的供应。5特气系统管道