Introductie tot de BSGS Speciale Gaskast

BSGS Specialiteit Gas Kast

In high-end productie faciliteiten voor halfgeleiders, TFT-LCD's, fotovoltaïques, lithium-ion batterijen en andere industrieën, worden speciale gassen zoals silaan (SiH₄), ammoniak (NH₃), waterstof (H₂), chloor (Cl₂), wolfraamhexafluoride (WF₆) en andere speciale gassen in hogedrukcilinders naar de locatie geleverd en via leidingen naar proceskamers getransporteerd om kritieke processen zoals filmdepositie, etsen en doteren te faciliteren. De meeste van deze gassen zijn brandbaar, explosief, zeer giftig of zeer corrosief. Tussen de cilinders en de procesapparatuur moet er een centrale hub zijn die opslag, drukregeling, schakeling, monitoring, vergrendeling en uitlaatgasbehandeling integreert - het BSGS (Bulk Specialty Gas System).

FUNCTIE INTRODUCTIE

Overzicht van de BSGS Specialiteit Gas Kast

Wofly Technology BSGS Specialiteit Gas Kast Showcase

01 Algemene Structuur

De BSGS Specialiteit Gas Kast is een verticale stalen kast die zes eenheden integreert: een afgesloten cilinderopslagruimte, een roestvrijstalen gasdistributiemanifold en klepassemblage, een drukregelunit, een PLC-gebaseerde mens-machine-interface besturingseenheid, een gasdetectie- en veiligheidsvergrendelingseenheid en een uitlaatgasbehandelingseenheid. De gasleidingen maken gebruik van 316L EP/BA roestvrijstalen buizen en hoogzuivere membraankleppen om te voldoen aan de SEMI hoogzuivere gasvereisten. De bovenkant van de kast is uitgerust met rode, gele en groene alarmlichten, en de kastdeur is voorzien van een kijkvenster en een mechanisch slot. Cilinders zijn bevestigd aan speciale beugels en het vervangen van cilinders mag pas worden uitgevoerd nadat het isolatie- en spoelproces succesvol is voltooid.

                       Binnenin de BSGS Specialiteit Gas Kast

02 Automatische Dubbele Tank Schakeling

Het BSGS is geconfigureerd met twee gespiegelde gasleidingen: één voor de primaire cilinder en één voor de stand-by cilinder. De PLC bewaakt de uitlaatdruk van de primaire cilinder in realtime. Wanneer de druk daalt tot het ingestelde punt van de lagere proceslimiet, sluit het automatisch de klepassemblage van de primaire cilinder en opent de klepassemblage van de stand-by cilinder, waardoor een omschakeling mogelijk wordt zonder de werking te onderbreken, terwijl een alarm wordt geactiveerd om de noodzaak van een cilinderwissel aan te geven. Dit voorkomt onderbreking van het procesgas veroorzaakt door het leegraken van een enkele cilinder. Tijdens het omschakelproces voert het systeem automatisch leiding spoelen en drukbehoud (lektest) uit om gaskruisbesmetting tussen de twee leidingen en de terugstroming van lucht in de hoogzuivere leidingen te voorkomen.

03 Meertraps Drukregeling en Stabiele Drukuitvoer

De cilinderdrukken variëren van enkele megapascals tot meer dan tien megapascals (de dampdruk van NH3 is ongeveer 0,9 MPa, terwijl hogedruk SiH4 cilinders meer dan tien MPa kunnen bereiken), terwijl het procesuiteinde slechts 0,2 tot 0,5 MPa vereist. De BSGS speciale gas kast stabiliseert de uitlaatdruk door een tweestaps drukverlagingsproces - primaire drukverlaging (aan de hogedrukzijde) en secundaire drukverlaging (fijnafstelling aan de lagedrukzijde) - in combinatie met drukmeter, druktransmitters en orifice platen. Pneumatische membraankleppen en terugslagkleppen zijn geïnstalleerd op de manifold, met de kleppen voorzien van 316L VCR face-seal verbindingen.

                      Weergave van leidingen op het paneel van de speciale gaskast

04 Lekdetectie en Veiligheidsvergrendelingsalarmen

Detectoren zijn in de kast geïnstalleerd volgens de eigenschappen van de gassen: katalytische verbranding of infrarood detectoren worden gebruikt voor brandbare gassen (H₂, SiH₄, NH₃); elektrochemische detectoren worden gebruikt voor zeer giftige en corrosieve gassen (Cl₂, PH₃, AsH₃), en worden aan de onderkant of bovenkant van de kast geplaatst op basis van de dichtheid van de gassen. Wanneer de concentratie de lage alarmdrempel bereikt, wordt een akoestisch en visueel alarm geactiveerd en wordt een signaal verzonden; wanneer het de hoge alarmdrempel bereikt, wordt de klep aan het uiteinde van de cilinder automatisch gesloten, wordt noodventilatie geactiveerd, worden niet-explosieve elektrische circuits uitgeschakeld en wordt een vergrendelingssignaal naar het GDS van de fabriek gestuurd.

                                Showcase rookmelder

05 Explosiebestendige Positieve Druk en Elektrische Veiligheid

Voor toepassingen met brandbare en explosieve gassen zoals SiH₄, H₂ en NH₃ is de BSGS speciale gas kast uitgerust met een PXK-type explosiebestendige positieve drukregelkast. Schone perslucht of stikstof (N₂) wordt aan de kast geleverd om een lichte positieve druk te handhaven, waardoor explosieve mengsels van buitenaf worden voorkomen; het HMI touchscreen, de noodstopknop en de akoestische en visuele alarmen bevinden zich allemaal binnen de positieve drukruimte, en elektrische componenten worden geselecteerd in overeenstemming met de Ex explosiebestendige classificatie.

          Tentoonstelling van explosiebestendige positieve druk kasten

06 Uitlaatgasreiniging en Naleving van Emissienormen

De BSGS speciale gas kast geeft een kleine hoeveelheid procesuitlaatgas af tijdens spoel-, vervangings- en cilinderwisseloperaties. Na adsorptie en neutralisatie wordt het uitlaatgas via een speciale uitlaatkanaal naar buiten afgevoerd in overeenstemming met de emissienormen, waardoor de ophoping van giftige en brandbare gassen in de werkplaats wordt voorkomen.

FUNCTIE INTRODUCTIE

De Rol van BSGS Specialiteit Gas Kasten in Bulk Specialiteit Gas Leveringssystemen

               Wofly Technology Werkplaats Apparatuur Showcase

01 Systeemkoppeling Probleemoplossing

De complete speciale gas toeleveringsketen bestaat uit vier secties: ① Het gasbrongebied (cilinderruimte/speciale gasstation) slaat cilinderrekken op; ② De BSGS speciale gas kast verzorgt schakeling, drukregeling, monitoring, vergrendeling en uitlaatgasbehandeling; ③ Distributieleidingen en klepkasten (VMB/VMP) leveren hoogzuivere gassen aan diverse proceszones; ④ Aan het procesapparatuur-uiteinde (Tool) worden gassen via het eindpunt gasregelpaneel (GCP) naar ets-, depositie- en ionenimplantatiekamers geleid. De BSGS speciale gas kast bevindt zich in Segment ② en dient als de fysieke en veiligheidsgrens tussen het hogedruk cilinderopslaggebied en de cleanroom.

  Een selectie van BSGS Specialiteit Gas Systemen (alleen ter referentie)

02 Veiligheidsisolatie

De kernwaarde van het BSGS speciale gas kast systeem is isolatie. Hogedruk, zeer giftige en brandbare cilinders zijn altijd opgesloten in een kast met een kijkvenster; tijdens normale werking komen personeelsleden niet in contact met de hogedruk gasleidingen. In geval van een lek wordt onmiddellijk noodventilatie geactiveerd en sluit de hoge alarmvergrendeling de klep. Het gelekte gas wordt in de kast opgevangen, gereinigd en vervolgens afgevoerd, waardoor verspreiding naar de cleanroom, gangen of werkgebieden wordt voorkomen, en ervoor wordt gezorgd dat de gasconcentraties in het hoofdwerkgebied te allen tijde onder de Occupational Exposure Limit (OEL) blijven.

03 Continue Gaslevering

Halfgeleiderproductielijnen werken 24 uur per dag, en een enkele onderbreking in de gaslevering aan één stuk apparatuur kan ertoe leiden dat de hele batch wafers wordt afgekeurd. Het dubbele cilinder automatische schakelsysteem van de BSGS speciale gas kast transformeert cilindervervanging van een offline operatie naar een online proces: wanneer de primaire cilinder leeg is, komt de back-up cilinder automatisch online, waardoor operationeel en onderhoudspersoneel de lege cilinder kan vervangen zonder het proces te onderbreken. Na de vervanging voert het systeem automatisch drukbehoud en spoelen uit voordat het terugschakelt naar het primaire toevoerpad, waardoor de totale benuttingsgraad van de productielijn direct wordt gewaarborgd.

                                Tentoonstelling van bulk gasleidingen

04 Secundaire Stabilisatie van Druk en Luchttoevoerkwaliteit

BSGS speciale gas kasten leveren doorgaans procesapparatuur via BA/EP leidingen over afstanden van tientallen tot honderden meters. Langs de route treden drukfluctuaties op als gevolg van wrijvingsweerstand, gasdistributie bij de VMB en gelijktijdig gasverbruik door meerdere apparaten. De BSGS speciale gas kast past de uitlaatdruk nauwkeurig aan de procesvereiste aan in de secundaire drukregelingsfase. In samenwerking met een downstream druktransmitter voor gesloten-lus compensatie, handhaaft het een stabiele inlaatdruk bij de VMB, waardoor wordt voorkomen dat meerdere apparaten concurreren om gas en worden flowfluctuaties vermeden die de filmuniformiteit en etselectiviteit kunnen beïnvloeden.

                              Presentatie over een bulk gas project

05 Data Upload Geïntegreerd met GDS/GMS Systemen

De moderne BSGS dient als een veldknooppunt voor het fabriekswijde gasdetectiesysteem (GDS) en het gasbewakingssysteem (GMS). Via bedrade verbindingen of Modbus/Profinet communicatie zendt de BSGS realtime gegevens - waaronder cilinderstatus (in gebruik/stand-by/leeg), inlaat- en uitlaatdruk, cumulatieve flow, detectorconcentratie, kastdeurstatus en alarmcodes - naar de centrale controlekamer. Hierdoor kunnen operationeel en onderhoudspersoneel op afstand bepalen welke kasten cilindervervanging vereisen en welke leidingsecties kleine lekken hebben, waardoor voorspellend onderhoud wordt gefaciliteerd.

06 Emissiezijde Gesloten-Lus Naleving

De BSGS speciale gas kast voorbehandelt uitlaatgassen van spoel-, vervangings- en lekdetectie binnen de kast voordat deze naar de scrubber van de fabriek worden geleid voor gecentraliseerde afvoer. Samen met het uitlaatventilatiesysteem van de fabriek vormt dit een compleet, conform gesloten-lus systeem dat de gasbron, het punt van gebruik en de afvoer omvat. Dit gesloten-lus systeem is een verplichte eis voor nieuwe en gerenoveerde halfgeleiderfaciliteiten onder normen zoals SEMI S2 (Semiconductor Equipment Safety Assessment Guide), GB 50177 (Design Code for Hydrogen Stations) en GB/T 50493 (Design Standard for Flammable/Toxic Gas Detection and Alarm Systems).

                              Presentatie over een bulk gas project