Los gases electrónicos son materias primas indispensables para la producción de circuitos integrados a muy gran escala, dispositivos de visualización plana, dispositivos semiconductores compuestos, células solares, fibras ópticas y otras industrias electrónicas. Se utilizan ampliamente en películas delgadas y grabado. , dopaje, deposición de vapor, difusión y otros procesos. Por ejemplo, en el proceso de fabricación de obleas de las fábricas VLSI con tecnología de proceso relativamente avanzada, los pasos totales del proceso superan los 450, de los cuales se utilizan aproximadamente 50 tipos diferentes de gases de electrones. Para satisfacer las necesidades del proceso y garantizar plenamente el uso seguro del proceso y los productos, el sistema electrónico de suministro de gas se refiere al suministro estable de gas electrónico desde la fuente de gas sin contaminación secundaria, controlando parámetros como el flujo y la presión requeridos. por el proceso y transportarlo de manera estable hasta el punto de gas del equipo de producción del proceso. Según las propiedades del gas y el embalaje de suministro, los gases electrónicos generales se pueden dividir en gases ordinarios a granel, gases especiales y gases especiales a granel.
En la actualidad, existen muchos tipos de productos de consumo electrónicos y su actualización es cada vez más frecuente. Existen diferentes escalas de fabricación, diferentes niveles de fábricas de producción e instituciones de investigación científica para productos similares. Según los diferentes requisitos reales de escala de inversión y calidad del producto, la industria básicamente tiene los siguientes tres tipos de necesidades para sistemas electrónicos de suministro de gas: Los sistemas de suministro de gas a gran escala están destinados principalmente a la producción en masa a gran escala de 8 a 12 pulgadas ( 1 pulgada = 25,4 mm) ultragrandes Fábricas de circuitos integrados a gran escala (los tipos de gas incluyen SiH4, N2O, 2, C2F6, NH3, etc.), líneas de producción de células solares de más de 100 MW (los tipos de gas incluyen NH3), líneas de proceso de epitaxia para diodos emisores de luz (los tipos de gas incluyen NH3), fábricas de LCD de quinta generación o superiores (los tipos de gas incluyen 4, 3, NF3), fibra óptica (los tipos de gas incluyen SiCl4), líneas de producción epitaxiales de material de silicio (los tipos de gas incluyen HCL) y otros industrias. Tienen una enorme escala de inversión, utilizan los equipos de proceso más avanzados, tienen una gran demanda de gas y presentan los requisitos más estrictos para un suministro estable e ininterrumpido, control de pureza y producción segura.
Los gases comunes a granel en las fábricas mencionadas anteriormente utilizan principalmente la producción de gas en el sitio (en el sitio) o el suministro centralizado por tubería (ducto) del parque industrial. Un circuito integrado de escala ultragrande de 8 pulgadas. Fábrica con una producción anual de 50.000 piezas de alta pureza. La demanda de nitrógeno supera los 5.000 Nm3/h, y la demanda de hidrógeno para la línea de proceso epitaxial y la línea de producción epitaxial de silicio de diodos emisores de luz supera los 100 Nm3/h.
Además de los gases especiales envasados en cilindros ordinarios (de 50 litros y menos), existen muchos tipos de gases especiales que generalmente utilizan envases de gran tamaño, por lo que se denominan gases especiales a granel, incluidos los cilindros en Y ( 450 L), cilindro T (980 L), caja contenedor (940 L), tanque ISO (22 500 L), carro torpedero (13 400 L), etc.
El sistema de suministro de gas especial a granel (BSGS) adopta un controlador PLC completamente automático y una pantalla táctil a color, el panel de gas adopta válvulas neumáticas y sensores de presión, que pueden realizar conmutación automática, purga automática de nitrógeno y automática. ventilación asistida por vacío; múltiples medidas de protección de seguridad, detección de fugas, apagado de emergencia remoto; fuente de purga de nitrógeno dedicada, etc. Los gases especiales utilizan fuentes de gas independientes y los puntos de usos múltiples utilizan suministro derivado VMB o VMP. VMB o VMP utilizan válvulas neumáticas derivadas, purgas de nitrógeno, evacuación asistida por vacío, etc. Debido a la gran cantidad total de fuente de gas BSGS, a menudo se utilizan salas de gas independientes y sistemas de escape independientes. Los sistemas de suministro de aire convencionales se utilizan principalmente en fábricas de circuitos integrados a gran escala de 4 a 6 pulgadas, líneas de producción de células solares de menos de 50 MW, líneas de proceso de chips LED y otras industrias electrónicas de tamaño mediano con consumo de gas medio. Su escala de inversión es media, la línea de producción puede ser equipo de segunda mano y los requisitos para el control de la pureza del gas no son estrictos. La configuración del sistema debe ser lo más simple posible y al mismo tiempo garantizar la seguridad, para ahorrar inversión.
Para gases ordinarios a granel en sistemas de suministro de gas convencionales, a menudo se establecen estaciones de servicio in situ, utilizando tanques de almacenamiento de líquidos in situ (LIN, LOX, LAR) o métodos de suministro de contenedores (H2, He). El gas se transporta a la fábrica a través del sistema de tuberías y se entrega directamente al punto de consumo de gas abriendo una T.
Los gases especiales se suministran desde bombonas ordinarias (<50L). El sistema especial de suministro de gas utiliza armarios para botellas de gas. Equipado con un controlador PLC completamente automático y una pantalla táctil a color; el panel de gas adopta válvulas neumáticas y sensores de presión, que pueden realizar conmutación automática, purga automática de nitrógeno y ventilación automática asistida por vacío, detección de fugas y emergencia remota; apagado; soplado de nitrógeno dedicado Escanee el origen, etc.
VMB adopta válvula neumática derivada, purga de nitrógeno y evacuación asistida por vacío. Los gases inertes utilizan principalmente bastidores de cilindros semiautomáticos, control de relés, conmutación automática, purga manual y ventilación manual VMB, válvula neumática secundaria de purga de nitrógeno, purga de nitrógeno y evacuación asistida por vacío; Las salas de gas y los sistemas de extracción se clasifican según las propiedades del gas. El sistema de suministro de aire simple está dirigido principalmente a fábricas de chips semiconductores de 4 pulgadas o menos, instituciones de investigación científica de materiales semiconductores, etc. Su proceso de fabricación es sencillo y normalmente no requieren un suministro continuo de gas. El presupuesto de inversión para el sistema de suministro de gas es bajo y el personal de producción y gestión carece de conocimientos sobre seguridad.
Debido al pequeño flujo de gas, los cilindros ordinarios (<50 L) se utilizan a menudo como fuentes de gas para gases especiales. El sistema de transporte utiliza principalmente gabinetes o bastidores para botellas de gas semiautomáticos, equipados con control de relé, conmutación automática, purga manual, ventilación manual y válvulas de cierre de emergencia para gases nocivos. Los bastidores de botellas de gas inerte utilizan sistemas totalmente manuales y algunos incluso utilizan sistemas de una sola botella. ***Utilice una sala de gas, o incluso ninguna sala de gas. A veces se colocan cilindros de gas y sistemas de suministro especiales en el conducto de aire de retorno o directamente al lado del equipo de fabricación del proceso. ***Utilizar un sistema de extracción. Los sistemas suelen tener riesgos de seguridad. Con la mejora de los productos de consumo electrónicos, las dimensiones de fabricación de los productos son cada vez mayores, y el rendimiento del producto y el control de defectos son cada vez más estrictos. Toda la industria electrónica tiene requisitos cada vez mayores en cuanto a la pureza de las fuentes de gas electrónico y la eliminación de la contaminación secundaria. en el sistema de transporte. Básicamente, los indicadores técnicos propuestos por la industria para las impurezas de la fase gaseosa electrónica y la contaminación por partículas están directamente relacionados con el límite de detección más bajo (LDL) provocado por los avances tecnológicos en los instrumentos analíticos. Por ejemplo, los probadores de partículas láser tradicionales pueden medir 0,1 micrones, mientras que la tecnología de condensación nuclear (CNC) puede medir 0,01 micrones.
En la actualidad, el ancho de línea de fabricación de circuitos integrados a gran escala de 12 pulgadas se ha desarrollado a 45 nanómetros. Se requiere que la pureza de los gases a granel esté en el nivel ppt y el control del tamaño de las partículas. alcanza el límite inferior de los instrumentos de análisis CNC. Los indicadores técnicos de los diodos emisores de luz (LED) de brillo ultra alto del laboratorio han alcanzado más de 200 lm/w (lúmenes/vatio). Los requisitos de control de pureza para el hidrógeno y el amoníaco también son inferiores a 1 ppb (una parte por mil millones). Para el amoníaco, producción de destilación en múltiples etapas, el índice técnico alcanza 7N (7 nueves) "amoníaco blanco", y el hidrógeno 5N debe purificarse a 9N utilizando un purificador avanzado de membrana de paladio.
La aplicación oportuna del Sistema de Gas Especial a Granel (BSGS) ayudará a mejorar el control de la contaminación. En primer lugar, los envases de gran tamaño garantizan la continuidad de la calidad del gas y reducen el riesgo de contaminación por llenados múltiples. Además, debido a la menor frecuencia de cambios de botella, también se reduce la posibilidad de contaminación. BSGS utiliza principalmente una purga profunda, lo que mejora significativamente el efecto de purga.
El sistema de tuberías de entrega generalmente utiliza tuberías de acero inoxidable 316L con pulido electrolítico (EP), válvulas reguladoras de presión de alta pureza, válvulas de diafragma, filtros de alta precisión (<0,003 μm), juntas VCR, etc., y Tuberías que están expuestas al gas. La rugosidad de la superficie de las partes de la carretera se puede controlar a 5uin y se adopta un diseño de zona muerta cero. La tecnología de construcción adopta soldadura orbital completamente automática y se formulan e implementan estrictos procedimientos de garantía de calidad y control de calidad y de construcción de pureza ultra alta.
Una vez completado el sistema de suministro de gas, debe someterse a estrictas pruebas de mantenimiento de presión, detección de fugas de helio, tamaño de partículas, humedad, oxígeno y otras impurezas de la fase gaseosa. Cómo cumplir con los requisitos de las plantas de producción en masa a gran escala para un transporte estable, ininterrumpido y de gran flujo de gas electrónico es un desafío.
Los gases electrónicos tienden a suministrarse de forma centralizada, con gases especiales colocados centralmente en la sala de gas. La cantidad de sistemas de transporte se configura razonablemente de acuerdo con los requisitos de flujo de la máquina. Los equipos especiales de transporte de gas deben adoptar un cambio completamente automático del suministro de gas y se diseñan muchos equipos de respaldo. Para gases de baja presión de vapor (WF6, DCS, BCl3, C5F8, ClF3, etc.), se debe considerar la calefacción de cilindros, la calefacción de paneles de gas, la calefacción de tuberías, etc. Para controlar con precisión el flujo, generalmente se consideran transmisores de presión de alta precisión, básculas electrónicas, controladores de temperatura, etc. en el extremo de la fuente de aire. También se instalan caudalímetros másicos en los puntos de consumo de aire de la máquina.
Para BSGS de gran flujo, no solo se debe considerar la influencia de la caída de presión de la tubería y la absorción de calor por evaporación de los cilindros licuados en el caudal, sino también el efecto Joule-Thompson después de que la presión descomprime el gas. válvula reguladora. En términos generales, una vez que el gas se descomprime, su temperatura disminuirá e incluso se licuará. Esto provocará inestabilidad en la presión de entrega y daños al sistema de tuberías. Por tanto, es necesario considerar el precalentamiento del gas antes de la descompresión. El sistema de monitoreo de gas (GMS) realiza un monitoreo en tiempo real del sistema de suministro de gas a través de la red informática para garantizar la estabilidad del sistema.
Para BSGS de gas licuado (como amoníaco), se ha desarrollado el sistema de evaporador (Evaporador) que utiliza calentamiento directo del líquido y pronto se promoverá en la aplicación de BSGS. El gas electrónico puede ser asfixiante, corrosivo, tóxico, inflamable y explosivo, y sus peligros han sido clasificados en detalle por diferentes países, regiones y organizaciones industriales. Para una fábrica de productos electrónicos de producción en masa a gran escala, se puede considerar sin exagerar que la cantidad de gas de electrones utilizado y almacenado tiene un arsenal de "destrucción masiva". Cualquier peligro para la seguridad en el diseño, la construcción y la operación diaria provocará enormes desastres para la fábrica, el personal y el medio ambiente.
Cómo garantizar el almacenamiento y uso seguro de gases electrónicos, el proceso del sistema y el diseño de seguridad intrínseca del producto, tienen regulaciones muy detalladas en muchas normas internacionales como SEMI, NFPA, CGA, FM, etc. China es Actualmente redactamos normas y especificaciones nacionales para gases especiales electrónicos. En términos generales, las salas de gas se dividen en salas de gases inflamables, salas de gases corrosivos, salas de gases inertes, salas de gases silano, salas de gases de trifluoruro de cloro, etc., según las propiedades y la compatibilidad del gas. La planificación de la sala de gas debe considerar la prevención de incendios del edificio, la ventilación de explosiones, las distancias de prevención de incendios y explosiones, la cantidad total de control de materiales peligrosos, etc. Para el sistema de administración de silano, especialmente el sistema BSGS, debido al gran volumen total, se debe utilizar un edificio aislado. Las salas y gabinetes de gas deben utilizar sistemas de rociadores automáticos. Cuando el trifluoruro de cloro reacciona con el agua, se requiere un sistema de extinción de incendios con dióxido de carbono.
Los sistemas de escape de fábrica que utilizan gas electrónico también se dividen en sistemas de escape generales (GEX), sistemas de escape ácidos (SEX), sistemas de escape por solventes (VEX) y sistemas de escape de amoníaco según la naturaleza de las mercancías peligrosas (. AEX). También se recomienda que los gases de escape de purga al cambiar los cilindros se descarguen en el procesador de gases de escape.
Las tuberías de transmisión generalmente utilizan tuberías EP SS316L sin costura. La construcción utiliza soldadura orbital automática y se somete a mantenimiento de presión, detección de fugas de helio y pruebas de pureza. Para gases altamente tóxicos, altamente reactivos y pirofóricos, se debe utilizar una doble carcasa para el transporte. Para algunos gases altamente tóxicos como la fosfina, el arsano, etc., se están utilizando ampliamente sistemas de administración segura (SDS). El cilindro adopta adsorción por presión negativa y transporte al vacío, lo que fundamentalmente evita fugas de gas.
El sistema de detección de gas (GDS) es una parte importante del sistema de seguridad humana (LSS) de toda la planta. Los requisitos del detector incluyen alta precisión y respuesta rápida, y también debe tener una función de autoprueba. Debido a que la escala de inversión en la industria electrónica es cada vez mayor, acortar el ciclo de construcción y reducir los costos de construcción son cada vez más importantes. Para los sistemas electrónicos de suministro de gas, también es un desafío cómo reducir los costos de construcción y operación sin reducir el nivel de control de contaminación del sistema y sacrificar la configuración de seguridad.
La configuración racional del sistema y la selección racional de materiales pueden reducir significativamente el coste de inversión inicial. Esto requiere que los contratistas de sistemas electrónicos de suministro de gas tengan sólidas capacidades de diseño de sistemas. El uso del mismo sistema de purga de nitrógeno para gases con propiedades coincidentes puede ahorrar significativamente la inversión en gabinetes para cilindros de gas. Para VMB, se puede utilizar una bandeja móvil de nitrógeno purgado. Para la construcción de tuberías pequeñas (≤1/2”), se utilizan codos directamente, lo que no solo ahorra el costo de los codos, sino que también mejora en gran medida la eficiencia de la construcción. La implementación estricta de las especificaciones de construcción de tuberías de alta pureza puede reducir en gran medida el gas de prueba y. Tiempo de prueba: estas son medidas efectivas de control de costos. El uso de contenedores de embalaje grandes puede reducir en gran medida los costos operativos, como la logística y las operaciones laborales. Por lo tanto, BSGS es cada vez más preferido por más clientes. desafíos: alta pureza, gran flujo, estrictas medidas de seguridad y reducción vigorosa de los costos de construcción. Al mismo tiempo, estos cuatro aspectos son también las direcciones de desarrollo futuro.