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電子特氣的種類及特氣工藝系統

2021-04-22


電子特種氣體是特種氣體的一個重要分支,是集成電路(IC)、顯示面板(LCD、OLED)、光伏能源、光纖光纜等電子工業生產中不可或缺的關鍵性原材料,廣泛應用于薄膜、光刻、刻蝕、摻雜、氣相沉積、擴散等工藝,其質量對電子元器件的性能有重要影響。


氣體的產品種類豐富,電子元器件在其生產過程中對氣體產品存在多樣化需求。就集成電路制造過程中需要的高純特種氣體和混合氣體的種類超過50種,且每一種工藝步驟中都會用到特定的氣體。此外,在顯示面板、LED、太陽能電池片等器件的制造中的不同工藝環節均會用到多種特種氣體。


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電子特氣在其生產過程中涉及合成、純化、混合氣配制、充裝、分析檢測、氣瓶處理等多項工藝技術,下游客戶對產品質量要求較高。尤其是極大規模集成電路、新型顯示面板等精密化程度非常高的應用領域,對特種氣體的純化、雜質檢測、儲運技術都有著嚴格的要求。

高純氣體純度:特種氣體要求超純、超凈。純度每提升一個 N 以及粒子、金屬雜質含量濃度每降低一個數量級都將帶來工藝復雜度和難度的顯著提升。例如,12吋、90nm制程的集成電路制造技術要求電子特氣的純度要在 5N~6N 以上,有害的氣體雜質濃度需要控制在 ppb(10-9);在更為先進的28nm 及目前國際一線的 6nm~10nm 集成電路制程工藝中,電子特氣的純度要求更高,雜質濃度要求甚至達到 ppt(10-12)級別。

電子混合氣配比的精度:隨著混合氣中產品組分的增加、配制精度的上升,常要求氣體供應商能夠對多種 ppm(10-6)乃至 ppb(10-9)級濃度的氣體組分進行精細操作,其配制過程的難度與復雜程度也顯著增大。

氣體儲運:保證氣體在存儲、運輸、使用過程中不會被二次污染,對氣瓶內部、內壁表面的處理涉及多項工藝,均依賴于長期的行業探索和研發;此外,對于某些具有高毒性或危險性的氣體,需要使用負壓氣瓶儲運,以減少危險氣體泄露風險。

氣體分析檢測:由于需要檢測的雜質含量低至 ppb 級別,需要使用特殊的氣相色譜、ICP-AES、ICP-MS 等非常規分析方法。

電子特氣工藝系統:

特氣系統是指特種氣體的儲存、輸送與分配過程的設備、管道和部件的總稱。特氣系統工程是用于實現特氣系統安全使用的工程。

特氣系統組成

特氣系統由儲存、輸送、分配、控制四類設備組成。其中“存儲”指氣源部分(特氣柜GC),“輸送”指配管部分(一般用雙套管),“分配”指二次配部分(氣體分配柜VMB),“控制”指監督控制部分(氣體管理系統GMS)。

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特氣系統特點

特氣系統中的每臺設備均配有PLC控制、彩色觸摸屏操作,帶有溫度、壓力、煙霧、泄漏監控報警,并可擴展地震監控報警;單臺設備可以獨成系統獨立運轉,也可多臺設備用PLC或TGO連起來組成大系統,在監控中心統一監控管理,其報警系統還可以與安監系統、消防系統對接。

應用行業及設備

芯片半導體、微電子企業、光伏太陽能、生物制藥、新材料等行業,常配套用于濺射真空鍍、沉積刻蝕、鈍化清洗等設備。


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