医疗保健：工业气体的应用

工业气体在各行各业都有广泛的应用，下面是在医疗保健方面的应用详解。 （1）易燃性气体 把自燃、易燃、可燃气体等都定义为这类气体。如常温下的SiH4气体只要与空气接触就会燃烧，当环境温度达到一定时，PH3与B2 H6等气体也会产生自燃。可燃易燃气体都有一定的着火燃烧爆炸范围，即上限、下限值。此范围越大的气体起爆炸燃烧危险性就越高，如B 2H6的爆炸上限为98%，爆炸下限为0.9%。属于易燃气体有H 2,NH3,PH3,DCS,ClF3 。 （2）毒性气体（Toxic Gas）：半导体制造行业中使用的气体很多都是对人体有害、有毒的。其中又以AsH3, B 2H6,PH3等气体的毒性最大，它们的阈限值TLV（Threshold Limited Valve）分别只有50×10-9,100×10 -9,300×10-9。这些气体在工作环境中的允许浓度极微，因此在贮存、输送以及使用的过程中都要求特别的小心。一般都应该采取特定的技术措施来控制使用这些气体。NO, C4F6,C5F8 ,NF3,CH 3F等都属于毒性气体。 （3）腐蚀性气体（Corrosive Gas）：这些腐蚀性气体通常同时也兼有较强的毒性。腐蚀性气体在干燥状态下一般不易侵蚀金属，但在遇到水的环境下就显示出很强的腐蚀性，如HCl, HF, PCl3, SiF4,ClF3，WF6等。 （4）惰性气体(Inert Gas)： 隋性气体本身一般不会直接对人体产生伤害，在气体传输过程中，相对于安全上的要求不如以上其他气体严格。但惰性气体具有窒息特性，在密闭空间若发生泄漏会使人窒息而造成工伤事故。属于这类的气体有C2 F6,CF4,SF6,CHF 3等。 （5）氧化性气体（Oxide Gas）：这类气体有较强的氧化性，一般同时具有其他特性，如毒性或腐蚀性等。属于这类的气体有ClF3 ,Cl2,NF3等。 不锈钢制管件是用来传输各种制程气体的主要管件，尤其是传输一些剧毒易燃易爆的危险性气体。所以不锈钢制管件的制作和施工要求在以上几种不同材质的管件中最为严格，一般对于P级要求（×10 -9级）制程气体的输送，均要求采用SUS316材质的EP (Electronic Polishing)管材，对于一般非制程气体的输送采用SUS316材质的BA （Bright Anneal）管材。SUS316作为一种低含碳量的不锈钢材料，它不仅具有抗腐蚀性好的优点，而且对凹洞的抵抗性也很好。由于BA管的制作是经过了溶解、压延（Hot/Cold Rolling）、溶接(Welding)、热处理(Hot treatment)、研磨(Polishing)等复杂过程，其表面粗糙度 Rmax≦4.5mm。EP管材除了表面研磨等过程外，再加以电解研磨及精密洗净技术，其Rmax≦0.7mm[3] 。 气体管件在安装时，施工原则是应尽可能地以连续式且无接口的方式进行，这样可以减少使用接头的数量，降低潜在的气体泄漏风险。管件与管件间的连接最好以轨道式焊接法（Orbital Welding）来接合，对于不锈钢的焊接要采用氩弧焊，并向施焊管内通入同等纯度的氩气，这样可以确保连接的品质，并防止管件内壁因不当的焊接而沉积碳，从而造成气体管件的污染。管件与各种配件之间的连接必须以金属面对金属面密封（Metal to metal face seal）的方式进行。一般晶圆厂比较常用的气体管路连接的接头方式有VCR 和Swagelok两种，具体选用形式应根据生产工艺对高纯度气体的用气要求和气体本身特性进行选择。一般情况下，VCR式的接头主要用在制程气体以及危险气体的传输上，管路连接后接头里面的垫圈（Gasket）将会适度变形以确保管路每秒低于10 -9cc的氦气泄漏率（Leakage Rate）[4]。不过在接合时要避免因拴得太紧而导致不锈钢垫圈过度变形造成接合不良或气体外泄。Swagelok 接头通常用在惰性气体、氮气以及CDA等气体的传输上，因为这些气体可以容许一定的外泄率，所以不常用成本较高且须焊接的VCR式接头。总的来说，管件的安装原则是应尽可能减少管件的长度、接头和阀件的数量，因为大多数的危险气体的泄漏都发生在施工不当的接头和阀件接合处。 危险气体的特别事项 作为半导体晶圆代工厂气体的使用者，每一位工作人员都应该在使用前对各种危险气体的安全数据加以了解，并且应该知道如何应对这些气体外泄时的紧急处理程序。 一般来讲，我们将有三重保障来防范万一有意外发生的危险气体外泄进入到工作环境中。一个是特种气体的气瓶以及全部经过正负压测漏的气体输送管路；第二个是持续不断的排气抽风系统（Exhaust），管路节点如气瓶柜、VMB、工作台等均具有很强排气抽风系统，以确保每一管路节点外围都处于负压环境。若发生微量的有毒气体的泄漏，排气抽风系统将第一时间抽出；另外一个很重要的是处于抽风口或环境点的毒性气体侦测器系统，若发生任何有毒气体的泄漏将会被气体侦测系统所侦测到，这个控制系统将根据气体外泄对人体危害的大小来确定整个气体输送系统的相关互锁动作，严重时紧急关闭上游所有气源，同时会驱动中央控制室和现场的相关报警系统LAU，甚至会驱动全厂的自动语音广播系统通知立即疏散，要求相关人员迅速撤离报警区域。因此只要工程技术人员严格按照所制定的标准作业程序操作，所有这些安全装置都将确保人员不会有安全上的顾虑。