特气系统报告

11IVOConfidential22ALS2.0特殊气体供应系统简介特气中央系统概述阀盘介绍管路设计气体侦测系统特气中央系统设计33类别气体名称腐蚀性/毒性CORROSIVE/TOXICHCl、BF3、WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、PH3、Cl2、BCl3…等可燃性FLAMMABLEH2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…等助燃性O2、Cl2、N2O、NF3…等惰性INERTN2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、He…等1.1气体种类大宗气体特殊气体N2、H2O2、HeAr、He…44氣體ArArH2H2HeHeN2N2O2O2B2H2B2H2CF4CF4Cl2Cl2HClHClHFHFNF3NF3NH3NH3N2ON2OPH3PH3SiH4SiH4SiH2Cl2SiH2Cl2SF6SF6AirAir:相容；:危险；:激烈反应；:爆炸1.2气体相互反应表551.3气体供应方式大宗气体桶槽钢瓶N2、O2H2、He特殊气体液态气态NH3CL2NF3SIH466GR氣瓶櫃VMBVMPPOU1.4特气供应流程771.5a特气系统流程图881.5b特气系统流程图991.5c特气系统流程图10101.5d特气房间平面图11111.5c特气系统供应能力气柜名称气柜供应能力主管路供应能力VMB支供应能力单台设备需求量设备数量SIH480SLPM80SLPM12SLPM6.8SLPM5NH3200SLPM200SLPM42.8SLPM42.8SLPM51212功能气瓶柜GasCabinet气瓶架GasRack防护箱体有无强制抽气有无安全防护有无自动化有有/无1.6气瓶安置方式13▼气体依化学性质分类如下:惰性气体(Intergas):N2-----使用GR(GasRack)▼易燃易爆性气体(Flammablegas):SiH4,NH3-----使用BSGS(Bulkspecialgassupplysystem)供应目前厂区钢瓶供应方式:2019/10/1013GRBSGS1.6a气瓶柜/架14141.7气瓶柜之操作功能Pre-Purge•抽出管內特气更换钢瓶•操作人员手动更换更评PostPurge•更换钢瓶后清洁管路ProcessPurge•清除N2、气体上线手动模式•故障排除时，可人为操作阀件开关参数设定模式•设定各种功能参数历史记录查询•查看历史报警15ProcessVENT1%PH3/H2N2N2VGSLPIREGPGIREGPGBVHPAHPVLPVHPI吹扫区真空产生区供应区P1P4P3P21.7a气瓶柜之操作示意图1616钢数使用时机优缺点单钢制程未有量产之考量，常用于实验室简单、节省空间、成本低、需透过日常管理以避免制程双钢制程有量产之考量，不允许停机由厂务端统一供应PN2风险高，亦可能造成交互污染3钢制程有量产之考量，不允许停机设计成本较高，但可避免不同气体相互污染，风险低2.1气瓶钢数的设计17172.1a三钢式气瓶柜18182.1b三钢式气瓶柜19192.2低压气体供应设计重点供应流量设计考虑气体特性、钢瓶表面积、管路长度…等钢瓶温度设计侧面加热套底部加热管路温度设计加热帶保溫棉越短越佳温控设备设计加热帶需有最高的加热溫度(65℃)一般加热溫度(30-40℃)20202.3空间设计依气体特性一般区分成三间：腐蚀性/毒性气体房易燃易爆气体房惰性气体房设计重点防爆墙、泄爆口空调温控、大量排气、负力设计气体泄露侦测、独立监控室消防洒水、侦烟器、UV/IR、极早期侦烟一般及紧急防护具、地震仪与供应点距离近，但須有适当的安全区域与物料间距离近，但須有适当的安全区域21212.4电力系统设计需接UPS电源需接紧急发电电源独立之电源避免不正常之跳机包括气瓶柜、VMB、消防、洩漏侦测、LocalScrubber、排气…等相关设施；1.可处理停电时之紧急状况；2.可于停电时处理管路之残存特气之排放可避免受其他系统之影响22222.5气瓶柜功能设计气瓶钢数3钢：一瓶使用、一瓶standby、一瓶purge管路清洁用PN2自动切换由气体压力由钢瓶重量日常操作与Purge功能自动、半自动、手动控制系统PLC自动控制、警报输出至远端人机触控面板控制23不相容气体不可设计在同一气瓶柜不相容气体的purge管路不可相连考虑使用压力与流量之需求CGA接头需与钢瓶接头同一型号盘面零件需考虑钢瓶高度依照气体特性选择适当零件˃如腐蚀性、高压/低压注意管路死角purge的问题考虑未來零件更换的方便性232.6气瓶柜管路设计24242.6重要的管路组件气动(N2)控制阀（AirValve）手动控制阀（ManualValve）逆止阀(CheckValve)调压阀(Regulator)压力传感器(PressureTransmitter)真空产生器(VacuumGenerator)气体过滤器(LineFilter)流量侦测器(FlowSensor)限流孔(Orofice)25252.7气瓶柜安全防护设计抽气装置UV/IR火焰侦测器消防洒水头气体泄露侦测器钢瓶紧急关断阀(ValveShutter)过流量开关装置高压测试管路设计现场EMO、远端停机开关2626排气管保温棉消防管EMOValveShutter加热线触控面板2.8气瓶柜附属配件27气瓶柜內可能漏气处(例如:钢瓶头、压力调整器、压力控制器…等)提供至少0.51m/sec风速272.9气瓶柜排气量设计钢瓶模式排气量2钢式之气瓶柜300立方英尺／每分钟3钢式之气瓶柜450立方英尺／每分钟排气量会影响防爆半径28282.91气瓶柜的紧急关断时机气体泄露火灾报警地震仪器作动过流量报警EMO气柜关断29»停止气瓶柜供气»由气瓶柜将一次侧管路Vent并Purge干净»充填PN2保压»记录钢瓶出口压力值与机台供应压力值»关闭控制箱之電源断路器»确认钢瓶阀关闭»关断气体供应室相关电力29注一：若有任何施工可能导致管路断裂以致于气体外泄之考量，除Vent外，尚須进行30次以上之CyclePurge。另外，若为惰性气体，则不需进行Vent动作。注二：具ValveShutter裝置之钢瓶于断电后随即关闭出口阀，若无此裝置则需由人员手动将出口阀关閉。2.92长时间停电处理程序30»气体室裝侦烟感知器»可燃性气体加裝UV/IR火焰侦测器»可燃性气体加裝消防洒水头˃Cl2：因会与水起激烈反应，不可安裝喷水头»与自动广播系统连线»气体室环境可考虑加裝「极早期火焰預警侦测器302.93消防设计3131测试项目验收內容出厂时1.出入口端加裝管帽2.盘面填充PN2保压(1-2bar)He泄露测试2×10-9atm.cc/sec微粒子测试1.PN2流量30ml/sec2.微粒子5EA/ft3at0.1-0.3m3.微粒子0EA/ft3at大于0.3mH2O含量测试1.PN2流量10LPM2.H2O浓度差10ppbO2含量测试1.PN2流量10LPM2.O2浓度差10ppb2.94气瓶柜的验收规格32323.管路分类单套管：惰性气体双套管：腐蚀性/可燃性/毒性一般要求SiH4、PH3、AsH3316LEP管(Electro-Polish)316LBA管(BrightAnneal)316AP管(未经处理之素管)依气体特性依制程需求33»输送距离之考量»气体使用点之最佳规划»气体预留扩充点之评估»安全性之考量˃紧急遮断系统˃管路位置设计˃使用与维护之设计˃双套管需求333.1管路安全设计安全稳定34343.2管路流速与用量之设计气体理想流速气体种类气体流速一般气体10m/s可燃气体7m/s液态气体6m/s毒性气体8m/sO27m/s35353.2双套管设计重点与优缺点设计重点內/外管材质为SUS316AP/SUS316LEP外管可抽成负压或灌氮气维持正压外管接压力表或压力警报器外管接气体侦测器优点可避免外管直接受到撞击可将泄露气体阻隔于外管內缺点扩充不易、施工困难、成本昂贵泄露源位置难以确认、维护困难且费用高3636设计方式优点缺点负压设计1.灵敏度较高2.若泄露，不会影响制程1.需要抽真空2.若泄露，易造成外管腐蚀正压设计1.以PN2保压方便2.若泄露，较不易造成外管腐蚀1.灵敏度较差2.若泄露，会污染制程开放式设计1.简单方便1.危险性较高2.无法迅速判定泄露源3.3管路流速与用量之设计3737»減少滯留点：环状配管、purge机构»減少焊接点：规格化、bulkvalve、拔曲成型管»減少弯曲点：bulkvalve、拔曲成型管»焊接點之位置：支架阀基、管路途径»管路行径之环境：耐震、耐蚀、外力、温湿度、药品、电气…等»减少接头：零件之耐久性»操作性：阀之位置、压力計、流量计、purge»维护性：零件之位置、检查、更换需容易，purge设计3.4管路施工与设计要求3838测试项目测试內容耐压测试1.以PN2加压达到使用压力的1.5倍，持续60min2.以焊道及元件变形量判断持压气密测试1.以PN2加压达到使用压力的1.2倍，持续24hr2.无明显之压降现象(压降1%)H2O含量测试1.以PN2做测试2.露点溫度(Dewpoint)-105℃O2含量测试1.以PN2做测试2.O2浓度值10ppb3.5管路验收测试作业(一)3939测试项目测试內容He气密测试1.一般只做specialgas2.以管內抽真空至10-9atm.cc/sec3.管外测试点喷He，包括所有管件、接点微粒子测试1.测试前，以PN2purge2.一般以2bar压力purge持续3hrs以上3.测试时间至少30min4.每5min一张记录，30min后得出平均表5.平均微粒子数量5EA/ft3at0.1m3.51管路验收测试作业(二)40»VMB需裝設气体侦测器、抽气裝置»可设计同类或相容气体于同一阀盘»一般设计成4、8、10接点，供气至数个机台»需有独立的purge系统˃PN2不建议由中央供应系统供应»可做为气体中间调压˃可设定供气压力警报点(±5psi)»机台维修时，能提供做为气体管路的隔绝功能»紧急状况如泄露、火灾、地震时，也可利用VMB之气动阀进行气体系统的自动分段隔离404.现场供气阀盘VMB/VMP41414.1VMB/VMP照片42424.2VMB/VMPPID43434.3传统式与集体化阀盘之比较4444传统式集体化空间大小焊接点、弯曲点多少安装复杂佳维护费用低高安全性稍差较佳4.3a传统式与集体化阀盘之比较4545气体項目特性TLVorTELCl2毒、腐、臭500ppbPH3燃、毒、臭300ppbAsH3燃、毒、臭50ppbSiH4燃、毒、臭5ppmB2H6燃、毒、臭100ppbHBr毒、腐、臭3ppmSiH2Cl2燃、毒、腐、臭5ppm(Ceiling)NF3毒、腐、臭10ppmBCl3毒、腐、臭5ppm(Ceiling)GeH4燃、毒、臭200ppbN2O助燃50ppmHCl酸5ppmNH3鹼25ppmH2燃4%(爆炸下限值)CH4燃5%(爆炸下限值)1.TLV:一般工作人員每天工作8小時，每週工作40小時，終其一生不受傷之最高濃度2.警報設定值(一)Warm-0.5TLVAlarm-1TLV3.警報設定值(二)Warm-1TLVAlarm-2TLV4.TEL:爆炸下限5.Ceiling：最高容許濃度5.特殊气体的TLV值46465.1常用气体侦测器的种类电化学式试纸帶反应式红外线(IR)O3、O2、CO、CO2、SO2、NO、NO2、H2、HCN、H2S、Cl2、HCl、CCl4、COCl2、NH3、PH3、HF及一般