气体输配管道选材的原则

气体输配管道选材的原则所有高纯度、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 valley height)约为0.3m以下，其值远低于经过光辉烧结(Bright Anneal)处理之316L BA管的0.8m，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：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。表1是各线宽下对超纯氮气的要求高纯氮气（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(图1)。 （图1）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)，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。详细的描述与讨论将在下节进行，现在仅举一简单的两种不同供气流程规划的实例，如图一、二所示。 图一：毒性 / 可燃性气体供应规划流程实例图二：惰性气体供应规划流程实例超洁净不锈钢管道、管件、阀门的定义用途：不锈钢洁净管道用于输送半导体业中高纯或超纯洁净气体，及生物制药产业中洁净管道（各种水）。表面处理方式：RA 值的比较（Rough