特殊气体的操作和安全运行知识_2010.11.20

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1、特殊气体的操作和安全运行知识成都泰轶斯太阳能科技有限公司太阳能研究所许其扬2010-11-201特殊气体和一般气体的供应方式安全预防操作要求目录2第一部分特殊气体和一般气体的供应方式3特殊气体和一般气体的供应方式大宗气体N2、O2、Ar常用的供应方式以固定式的大型桶槽为主，将桶槽安置于厂区附近，架构独立的供应区与土木基础，以槽车定期进行填灌，高压的液态气体经蒸发器蒸发为气态后，供应现场使用，若有纯化的需求则需透过气体纯化机将气体精制成生产线需求的规格使用；H2则经常使用两座多组钢瓶串接的方式进行供应，当一座的气体使用完后，另一座的气体将自

2、动接续供应，使供气不致中断，并以整座串接钢瓶更换的方式进行气体的补充。此外，也有所谓的on-site供应方式，将需求的气体于现场直接制造供应生产线；另有由气体供货商直接架设地下管路进行集中式的供应，就像目前天然气供应方式。但此法因管线太长，且埋设于地下，供应点复杂，除非供货商有很好的系统设计，可防止断气、排除管路的污染或供应质量不稳定的状况，否则此种供应虽然方便，却因工艺对气体质量的要求相当高，风险值也相对的较高。倘若源头供应质量不良，导致厂房的工艺断气或污染，其损失之大，将不下于停电所造成的巨额费用。相对的，以槽车或钢瓶的供应方式，因其

3、出货前可透过质量的检验，确保供气的质量，风险也就较低。随着在光电产业中危险的特殊气体如硅甲烷的用量持续增加，使用较大型之包装容器，并配合大流量自动供给系统，俨然成为光电制造工厂气体输送技术主流。更多有关安全标准的研究及测试，特别是储藏使用设施所需预留距离的估算，以及安全操作法规如UniformFireCode等也随之急须被建立。气体的使用在CVD制程中一直扮演着重要的角色，而气体的纯度则对组件性能、产品良率有着决定性的影响，气体供应的安全性则关乎人员的健康与工厂运作的安全。气体一般可简单的区分为大宗气体(BulkGases)，如N2、H2

4、、O2、Ar等使用量较大的气体，和特殊气体(SpecialtyGases)，如SiH4、AsH3、PH3…等以钢瓶供应的气体。4特殊气体和一般气体的供应方式5特殊气体和一般气体的供应方式特殊气体的供应方式截至目前为止，几乎皆用钢瓶的方式进行，一般常用的为高压钢瓶，但依其填充的气体特性又可分为气态与液态钢瓶，一般气体皆为气态钢瓶，其填充压力亦高，气体以气态储存于钢瓶内；低蒸气压的气体则以液态储存于钢瓶内。另有一种吸附式的气体储存钢瓶，即所谓的安全供应气源(SDS,SafeDeliverySource)，可藉由介质如沸石和活性碳对特定的气体如

5、PH3、AsH3、BF3、SiF4等进行物理吸附，以气体分子与吸附剂间的凡得瓦力将气体吸附于吸附剂的孔隙中，其优点为供应压力低于一大气压，无泄漏之余。经实验结果，即使泄漏亦不致发生爆炸或造成足以危害人体的毒气浓度，安全性佳，而且供应量可为传统高压钢瓶的数倍至数十倍。然此种供气无法使用于目前所有的工艺气体，亦少使用者使用此种系统进行中央集中式的供应方式。6针对腐蚀性、毒性、燃烧性的气体，通常设计将钢瓶置于气瓶柜(GasCabinet)内，再透过管路将气体供应至现场附近的阀箱(VMB,ValveManifoldBox)，而后再进入制程机台的使

6、用点(POU,PointofUse)，于进入机台腔体之前，会有独立的气体控制盘(GB,GasBox)与制程控制模块联机，以质流控制器(MFC,MassFlowController)进行流量之控制与进气的混合比例控制，通常此气体控制盘不属于厂务系统的设计范畴，而是归属制程机台设备的一部份。一般的惰性气体则是以开放式的气瓶架(GasRack)与阀盘(VMP,ValveManifoldPanel)进行供应。特殊气体和一般气体的供应方式7第二部分安全预防8安全预防特气供应系统是半导体厂中危险性最高的一环，只要有任何的疏失都可能造成人员、厂房、设备

7、的严重损失，特别是其中有些气体如SiH4的自燃性，只要一泄漏就会与空气中的氧气起剧烈反应，开始燃烧；还有AsH3的剧毒性，任何些微的泄漏都可能造成人员生命的危害，也就是因为这些显而易见的危险，所以对于系统设计安全性的要求就特别高。通常严重危害的事件，都是人们忽视其危险性或对其特性上的无知，甚或人员操作维护上的疏忽所造成，反而越危险的物质，大家投注更多的关心与防护，造成严重危害的情形较不容易发生。9安全预防事件发生流程：首先假设人员在更换钢瓶后，未将接头完全锁紧即开始供气，此时第一阶段保护的管路压力测试失效(目前的气瓶柜几乎皆有此项之设计)

8、，才可能发生接下来的泄漏状况；当气体开始燃烧后，第二阶段的火焰侦测器侦测到火焰燃烧所放射出的UV或IR光谱，侦测器动作，第三阶段的气体泄漏侦测器侦测到泄漏的气体浓度值，第四阶段的紧急关断阀会将