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洁净室二次配：气体分配系统

洁净工程联盟 · 公众号 · · 2025-01-26 11:20

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随着“中国制造2025”，“国家集成电路产业发展推进纲要”的颁布，以及国家半导体大基金的成立，中国开始了一波 Fab 集成电路芯片厂的建设浪潮。半导体芯片厂新建项目投资巨大，一座 12 寸厂的项目总投资约在20 亿美金以上，包括厂房基建、洁净室、大宗气体气站、厂务主系统、特气柜等气体盘面、一次配/二次配建设、半导体设备等投入。

作为其中重要的气体系统建设，涉及众多复杂的施工安装调试环节，先让我们重点梳理下芯片厂气体控制系统的大致构成。

典型集成电路芯片厂气体控制系统

芯片厂主要气体传输系统构成

大宗气体系统（Bulk Gas）

定义：为惰性气体进行存储和压力控制

气体种类

典型的惰性气体（氮气、氩气、压缩空气等）

管线尺寸

从1/4（监控管线）至12寸主管线

系统主要产品为：

隔膜阀/波纹管阀/球阀、高纯接头（VCR、焊接形式）、卡套接头、调压阀、压力表等。

目前新的系统中还包括大宗特气系统，该系统利用固定的气体钢瓶或槽罐车来存储和运输。

纯化系统（Purification）

定义：为高纯气体管路去除大宗气体中的杂质

气柜（Gas Cabinets）

定义：为特气源（毒性、易燃性、易反应、腐蚀性气体）提供压力控制和流量监控，并且具备更换气瓶的能力。

位置

位于 Sub-fab 楼层或最底层

存储特气气源

NF3, SF6, WF6 等

系统主要产品为：

高纯隔膜阀、单向阀、压力表、压力计、高纯接头（VCR、焊接形式）

这些气柜基本含钢瓶自动切换能力，保证持续的气体供给和安全更换钢瓶。

分配（Distribution）

定义：连接气源至气体汇总盘

管线尺寸

在芯片厂内，大宗气体分配管路尺寸范围一般在 1/2 英寸至 2 英寸。

连接形式

特气管路一般情况下是利用焊接形式进行连接，不含任何机械连接或其他移动部件，主要原因是焊接连接密封可靠性强。

在一个芯片厂，就包含上百公里的卡套管连接传输气体，长度基本在 20 英尺左右，焊接在一起。有部分卡套管弯管以及管状焊接连接也是非常常见的。

多功能阀箱（VMB）

定义：是分配特气从气源起至不同设备端

内部管路尺寸

1/4 英寸工艺管线，以及 1/4 - 3/8 英寸的吹扫管线。系统可能会使用电脑控制要求驱动阀门或者带手动阀门的较低成本的情况。

系统主要产品为：

高纯隔膜阀/波纹管阀、单向阀、高纯接头（VCR、微焊形式）、调压阀、压力表和压力计等。

有些惰性气体的分配，主要使用 Valve Manifold Panel - VMP（多功能阀盘），敞开式气体盘面，无需密闭空间设计和额外的氮气吹扫。

二次配阀盘（Tool Hookup Panel）

定义：将半导体设备所需气体由气源连接至设备端，并提供相应压力调节，该盘面是相比 VMB（多功能阀箱）更接近设备端的气体控制系统。

管路尺寸

气体管路尺寸：1/4 - 3/8 英寸

液体管路尺寸：1/2 - 1 英寸

排放管路尺寸：1/2 - 1 英寸

系统主要产品为：

隔膜阀/波纹管阀、单向阀、调压阀、压力计、压力表、高纯接头（VCR、微焊）、卡套接头、球阀、软管等。

芯片长特气系统输送路径

芯片厂新建工程项目的挑战

洁净室二次配：气体分配系统

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