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1、中国动力工程学会工业气体专业委员会2013年工业气体供应技术论坛论文集微电子工厂的大宗气供应系统的设计建造廖国期安志星摘要本文对微电子工r中的大宗气体系统的设it过程作了鲰舌性的描述,同时结合自己对多FT-LCDFT-LCD8G个T工程设计经验.5,对T厂中的大宗气体的需求及系统配置案例做介绍,对当前大宗气体站的建造运营模式做介绍分析,提出了大宗气体供应模式中值得注意和考虑的问题,对大宗气体站的建造运营模式的发展方向作了探讨。纖词微电子IT;大宗气体;系统配置;气体f赃商;降鉢;増贼0引言目前我国处于信息
2、产业大发展时期,整机产品出货量非常庞大,但是关键元器件还需要“”‘‘”依赖进口,产业链中处于缺芯、少屏的困境。每年国家花大量外汇进口液晶面板、一集成电路,进口这两大产品的外汇花费,紧随石油和铁矿石之后,位列三四位。国家十五、十二五计划,把集成电路产业、液晶面板产业作为重点扶持对象。随着中国经济的增长和信息产业的发展,近十年中国半导体产业市场处于高速增长态势。最近五年内,随着国家稳增-长四万亿投资措施的实施,促成了国内薄膜晶体管液晶显示器(TFTLCD)生产线投资热潮,我院先后承接了多项-LCD6代线以上的
3、高世代TFT线的工程设计与管理。进入21世纪后的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势,中国有望在一一下个十年成为仅次于美国的全球第二大半导体市场。美国半导体工业协会(SIA)在份""-报告中预言:中国将在1015年内成为世界最大的半导体市场。近年来的半导体产业发展一态势无不应证这观点。T-FTLCD是以液晶为介质、以薄膜晶体管为控制元件的光电器件。高世代薄膜晶体管(TFT-LCD)液晶显示面板制造厂建设特点是投资强度大,建设规模大,运行能耗大,出产品量大市值巨大。在TFT-LCD制造技术中,
4、大量的超高纯度气体供应是非常关键的一环。这些气体主要用于制造薄膜晶体管,而控制这些晶体管就组成可视图像的成千上万个像素。制造工艺有以下几部分:在TFT玻璃基板上形成薄膜晶体管阵列;在彩色滤光片基板上形成彩色滤光图案及ITO导电层;用两块基板形成液晶盒;安装外围驱动电路、组装背一光源成为模块组件。其关键工艺技术是做成各种膜,然后对膜进行加工,形成具有定功能的半导体器件。成膜工艺主要是通过化学或物理气相沉积、光刻、刻蚀等工艺过程来实现。这些工序中使用到硅烷、磷烷、氨气、笑气、三氟化氮、四氟化碳、六氟化硫、氯化
5、氢等特种气体,以及高纯度氮气、氢气、氧气和氩气等大宗气体。气体的应用除了上述生产工艺以外,还包括管道吹扫用氮气等。作为微电子生产过程中必不可少的系统,高纯气体系统直接影响全厂生产的运行和产品的质量:ulkGa)。按照气体用量的大小可分为大宗气体(Bs和用量较小的称为特种气体10中国动力工程学会工业气体专业委员会2013年工业气体供应技术论坛论文集一(SecialGas)两大类。大宗气体般是指集中供应且使用耗量较大的气体p,涵盖制程用气r如PN2,P02,Pa,PH2PHe,以及非制程用气如CDA,IA,G
6、N2等。,FT-LCD面板生产对气体纯度要求高气体在半导体工厂有着非常重要的作用,同时。T要求气体供应稳定、安全、可靠,;因为各种气体的特性不同所以要设计出不同的气体输送-系统来满足各种不同制程设备的需求。本文重点以TFTLCD面板制造厂为背景,来讨论大宗气体系统配置及建造运营模式,以及国内面板制造厂从增效来考虑,在大宗气体供应系统的建造运营模式上值得考虑调整的方面。1大宗气体系统的断系统概述大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成,其中供气系统又可细分为气源设备、纯化设备和品质监测等几个部分。通常在设计
7、中将气源设置在独立于生产厂房(FAB)之外的气体站(GasYard),而气体的纯化设备则往往在生产厂房附近专门的纯化间(PurifierRoom)中进行,这样可以使高纯气体的管线尽可能的短,既保证了气体的品质,又节约了成本。经纯化后的大宗气体由管道从气体纯化间输送至辅助生产层(SubFAB)或生产车间的架空地-板下,在这里形成配管网络,最后由二次配管系统(Hookup)送至各用户点。1.1供气系统的设计1.1.1气体站首先必须根据工厂所需用气量的情况,选择最合理和经济的供气方式。氮气的用量往往:是很大的,
8、根据其用量的不同,可考虑采用以下几种方式供气液氮储罐,用槽车定期进行一(工厂使用。充灌,液态气体经蒸发器Vaporizer)蒸发为气态后,供般的半导体工厂用气一量不大时这种方式较为合适,这也是目前小气量用户采用最多的种方式。采用空分装置现TFT-场制氮,这适用于氮气用量很大的场合。LCD面板制造厂多采用此方式供气,由于要求24小时连续运行,同时需要设置大容量的液氮储罐作备用。氧气和氩气往往采用超低温液体储罐配以蒸发器的方式供应
