Die Bedeutung von hochreinen Gasleitungen für die Halbleiterindustrie

As HalbleiterMit der Weiterentwicklung mikroelektronischer Technologien hin zu höherer Leistung und Integration steigen auch die Anforderungen an die Reinheit elektronischer Spezialgase. Hochreine Gasleitungstechnik ist ein wichtiger Bestandteil der Hochreingasversorgung. Sie ist die Schlüsseltechnologie für die Bereitstellung von hochreinen Gasen, die den Anforderungen an die Gasentnahmestellen entsprechen und gleichzeitig die geforderte Qualität gewährleisten.

Zur Reinstwassertechnik gehören die korrekte Auslegung des Systems, die Auswahl der Rohrverbindungsstücke und Hilfsmaterialien, die Konstruktion und Installation sowie die Prüfung.

01 Allgemeines Konzept von Gastransportleitungen

Alle hochreinen Gase müssen über Pipelines zum Zielort transportiert werden. Um die Prozessqualitätsanforderungen an das Gas zu erfüllen, ist bei vorgegebenen Exportparametern besonderes Augenmerk auf die Materialauswahl und die Ausführungsqualität des Rohrleitungssystems zu legen. Neben der Genauigkeit der Gasförder- oder -reinigungsanlagen wird diese maßgeblich von zahlreichen Faktoren des Rohrleitungssystems beeinflusst. Daher muss die Rohrauswahl den einschlägigen Branchenstandards für die Gasreinigung entsprechen und das Material der Rohre in den Zeichnungen angegeben werden.

02Die Bedeutung von Reinstgasleitungen im Gastransport

Die Bedeutung von Reinstgasleitungen für den Transport von Reinstgasen: Beim Edelstahlschmelzprozess kann jede Tonne Edelstahl etwa 200 g Gas absorbieren. Nach der Verarbeitung des Edelstahls lagern sich nicht nur verschiedene Verunreinigungen an seiner Oberfläche ab, sondern auch eine gewisse Menge Gas wird in seinem Metallgitter absorbiert. Strömt Luft durch die Leitung, gelangt ein Teil des vom Metall absorbierten Gases wieder in den Luftstrom und verunreinigt das Reingas.

Bei unterbrochenem Luftstrom im Rohr kommt es zur Druckadsorption des durchströmenden Gases. Sobald der Luftstrom stoppt, reduziert sich der Druck des adsorbierten Gases, und dieses Gas gelangt als Verunreinigung in das Reingas im Rohr.

Gleichzeitig führt der Adsorptions- und Analysezyklus zur Bildung von Metallstaub an der Innenfläche des Rohrs. Dieser Metallstaub verunreinigt das Reingas im Rohr. Diese Eigenschaft des Rohrs ist von großer Bedeutung. Um die Reinheit des transportierten Gases zu gewährleisten, muss die Innenfläche des Rohrs nicht nur extrem glatt, sondern auch hoch verschleißfest sein.

Bei stark korrosiven Gasen müssen korrosionsbeständige Edelstahlrohre verwendet werden. Andernfalls bilden sich Korrosionsflecken an der Innenfläche der Rohre. In schweren Fällen können sich große Metallteile ablösen oder die Rohre sogar durchlöchern und so das transportierte Reingas verunreinigen.

03Rohrmaterial

Die Materialauswahl für Rohre muss sich nach den jeweiligen Anwendungsanforderungen richten. Die Qualität eines Rohres wird im Allgemeinen anhand der Rauheit seiner Innenfläche beurteilt. Je geringer die Rauheit, desto geringer die Wahrscheinlichkeit, dass sich Partikel darin ablagern. Man unterscheidet im Allgemeinen drei Typen:

Eins istEP-Rohr aus 316L-EdelstahlDie Oberfläche wurde elektrolytisch poliert (Elektropolieren). Sie ist korrosionsbeständig und weist eine geringe Oberflächenrauheit auf. Der maximale Rauheitswert (R_max) beträgt ca. 0,3 μm oder weniger. Sie zeichnet sich durch höchste Ebenheit aus und ist wenig anfällig für Wirbelströme. Verunreinigungen müssen entfernt werden. Das im Prozess verwendete Reaktionsgas sollte auf diesem Niveau zugeführt werden.

Eines davon ist einBA-Note 316LRohre, die durch Blankglühen behandelt wurden, werden häufig für Gase verwendet, die mit dem Span in Kontakt kommen, aber nicht an der Prozessreaktion teilnehmen, wie z. B. GN2 und CDA. Eine andere Art ist das AP-Rohr (glühend und gebeizt), das keiner speziellen Behandlung bedarf und im Allgemeinen für doppelte Außenrohre verwendet wird, die nicht als Gaszuleitungen dienen.

04 Pipelinebau

Die Bearbeitung der Rohrmündung ist ein Schlüsselaspekt dieser Bautechnologie. Das Schneiden und Vorfertigen der Rohrleitung erfolgt in einer Reinraumumgebung. Dabei wird sichergestellt, dass die Rohrleitung vor dem Schneiden keine schädlichen Spuren oder Beschädigungen aufweist. Vor dem Öffnen der Rohrleitung sind Vorbereitungen für die Stickstoffspülung zu treffen. Gasleitungen mit hohem Durchfluss für den Transport und die Verteilung hochreiner und sauberer Gase werden grundsätzlich durch Schweißen verbunden. Direktes Schweißen ist jedoch nicht zulässig. Es sind Gehäuseverbindungen zu verwenden, und das verwendete Rohrmaterial darf sich beim Schweißen nicht verformen. Wird Material mit zu hohem Kohlenstoffgehalt geschweißt, führt die Luftdurchlässigkeit der Schweißnaht zu einer Vermischung von Gas innerhalb und außerhalb der Rohrleitung. Dies beeinträchtigt die Reinheit, Trockenheit und Sauberkeit des transportierten Gases, hat schwerwiegende Folgen und mindert die Produktionsqualität.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für hochreine Gase und spezielle Gastransportleitungen speziell behandelte hochreine Edelstahlrohre verwendet werden müssen, wodurch dem hochreinen Rohrleitungssystem (einschließlich Rohrleitungen, Rohrverbindungsstücken, Ventilen, VMB, VMP) eine entscheidende Rolle bei der Verteilung hochreiner Gase zukommt.