高纯气体管道配管

所有高纯度、高洁净的气体均需通过管路输送到设备用点(POU),为了达到工艺对气体的质量要求,在气体出口指标一定的情况下,则更需重视配管系统的材料选用和施工质量。除取决于制气或净化设备的精度外,在很大程度上受到管路系统诸多因素的影响,因此,管材的选取应恪守相关行业原则,并在图纸中注明管道材质。

管路的材质则依使用的需求进行选择,若为制程用的反应气体则选择高等级的316L EP管,经电解拋光(Electro-Polish)处理,耐腐蚀,表面粗糙度低,Rmax(maximum peak to valleyheight)约为0.3μm以下,其值远低于经过光辉烧结(Bright Anneal)处理之316L BA管的0.8μm,因平整度越高越不容易形成微涡流,而将污染粒子带出。316L BA管则常使用于和芯片接触但不参与制程反应的气体,如GN2、CDA。管内表面粗糙度是衡量管材质量的标准。粗糙度越低,其颗粒携带可能性大大降低。另一种未经特殊处理的AP管(Annealing & Picking),则用于不做为供气管路的双套外管。

目前在国内洁净管道可参照标准比较少,通常我们除了参照《洁净厂房设计规范》《氢气站设计规范》《氢氧站设计规范》《压缩空气设计规范》等有关技术行业技术规范外,在业内我们惯用的选材与配管一般参照国际通用的行业标准：

各种气体配管配件要求

在半导体体行业线宽越做越小,其对气体纯度、颗粒度、杂质含量、露点的要求也越来越高。

高纯氮气(PN2)：系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。

氮气(N2)：系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管或光亮退火(BA)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或球阀。

高纯氢气(PH2)氢气(H2)：系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。氩气(Ar)：系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。

氦气(He)：系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L不锈钢管)阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。

特气系统：必要的还需做双套管：外管酸洗钝化(AP)处理,内管电解抛光(EP),阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。

压缩空气(CDA)：系统管道采用光亮退火(BA)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的球阀(要求不高的公司亦可采用铜管,视工艺要求定)

对于特殊气体来讲,气体品种多,有毒有害气体多,原来是一机台配一气柜,高昂的装备组合和维修费用大大增加了投资成本,且有的还布置在工艺间内,存在着泄漏的安全隐患。现在广泛采用集中供气系统,气柜集中,自控系统不断完善,其报警、喷淋、切换、吹扫多较为成熟,特气间也与工艺间隔离,并对房间有防爆要求,工作的安全性大大提高。

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(Gas Cabinet)内,再透过管路将气体供应至现场附近的阀箱(VMB, Valve Manifold Box),而后再进入制程机台的使用点(POU, Point of Use),更多气体知识请关注气体圈子微信：gasgroup于进入机台腔体之前,会有独立的气体控制盘(GB, Gas Box)与制程控制模块联机,以质流控制器(MFC, Mass Flow Controller)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(Gas Rack)与阀盘(VMP, Valve Manifold Panel)进行供应。

不同气体配管要求

腐蚀性能较强的气体时,须选用耐腐蚀的不锈钢管材作配管,否则,管材将会由于腐蚀而在内表面产生腐蚀斑,严重时会出现大片金属剥离甚至穿孔,从而污染输配的纯净气体。

大流量的高纯、高洁净度气体输配管道的连接,原则上全部采用焊接,要求采用的管材,在施焊时组织不发生变化。含碳过高的材料在焊接时,受焊接部位的透气,使得管内外气体的相互渗透,破坏输送气体的纯度、干燥度和洁净度,导致我们的各项努力全部失去意义。

综上所述,对于高纯气体及特种气体输送管道,需采用一种特种处理的高纯不锈钢管,至使高纯管道系统(包含管道、管件、阀门、VMB、VMP)在高纯气体配送中占有至关重要的作用