半導(dǎo)體芯片工廠使用的化學(xué)品，主要是各類酸、堿和有機(jī)體液，酸、堿液體的供給、回收系統(tǒng)管路通常是采用 PFA 管材及其管件組成。PFA即聚四氟乙烯，其管材柔韌性好、可彎曲、外觀透明。PFA 管道具有優(yōu)越的耐酸、堿腐蝕性能；管道內(nèi)壁光滑、耐磨、潔凈，是理想的化學(xué)藥品輸送材料。以往，國內(nèi)大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線所需的化學(xué)品供給、回收系統(tǒng)管道完全由海外公司承攬施工，隨著國內(nèi) IC制造業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)一流的 IC工廠建設(shè)公司已經(jīng)開始打破這一局面，涉足該系統(tǒng)的施工。

1 系統(tǒng)組成

化學(xué)藥品的輸送管道由兩層組成：內(nèi)管和外套管。內(nèi)管采用 PFA 管，用于輸送藥品；外套管采用透明的 PVC 管套于內(nèi)管外部，用于保護(hù)、承托內(nèi)管和防止藥液自內(nèi)管泄漏時(shí)對(duì)附近產(chǎn)生危害。在某些情況下，外套管也有采用不銹鋼管制作的。

2 安裝形式

PFA 管的安裝形式有兩類：1、穿設(shè)安裝；2、焊接安裝。下面分別介紹。

2.1 穿設(shè)安裝

PFA 管的穿設(shè)安裝，一般用于自供給單元向使用點(diǎn)輸送藥品的管路，連接的PFA管道規(guī)格一般為1/4 英寸~1 英寸，管材采用成卷的PFA 管，除三通、閥門及與設(shè)備連接處有接口外，均為整根內(nèi)管連接，這種安裝方式類似電纜敷設(shè)。

2.1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)由供給單元、三通箱、閥門箱、用藥設(shè)備、藥品供給管路組成，見圖1。

A ：藥品供給單元，設(shè)于化學(xué)品供給間，向用藥設(shè)備供藥。

B：閥門箱 MVB（multifold valve box），設(shè)于潔凈室下夾層，用于分送藥品。

C：用藥設(shè)備，設(shè)于潔凈室動(dòng)力區(qū)或工作區(qū)，為系統(tǒng)終端。

D：三通箱（T - B O X），設(shè)于供給管路上，透明PVC 板制成，用于保護(hù)PFA 三通，有檢修蓋及排液閥。

E：供藥管路，由外套管及內(nèi)管組成，自A經(jīng)B（D）到C止。用于輸送藥品。

2.1.2 安裝流程

一次配管：如圖2所示，自供給單元至閥門箱的配管為一次配管。

二次配管：如圖3所示，自閥門箱至用藥設(shè)備的配管為二次配管。

2.1.2.1 支架制安

根據(jù)外套管規(guī)格進(jìn)行支架制安，安裝應(yīng)牢固，直線段每 4 m 及轉(zhuǎn)彎處，必須設(shè)置防晃支架，支架間距如表1。

2.1.2.2 外套管安裝

a . 透明PV C管，彎頭采用成品彎頭（R>4D），或利用烘箱現(xiàn)場(chǎng)煨制（R > 4D），彎頭及直管均采用直二通粘接，如管路較長（直線段超過20 m），或連續(xù)出現(xiàn)多處轉(zhuǎn)彎，則應(yīng)在適當(dāng)處設(shè)置活接頭（其與管道連接方式為脹接），以便在穿設(shè)內(nèi)管時(shí)有助于穿管。管路與三通箱、設(shè)備的連接，均采用活結(jié)頭脹接，拆卸方便。管道粘接劑必須采用指定的品種。由于管道內(nèi)部會(huì)因粘接劑的揮發(fā)氣體產(chǎn)生一定的內(nèi)壓，故剛完成粘接的管路不封閉，應(yīng)保持開放狀態(tài)24 h~48 h，以防接口被內(nèi)壓脹裂。

b. 不銹鋼外套管，這類管路不設(shè)三通，自供給單元至閥門箱僅有一路管道。彎頭采用冷彎煨制（R>4D），或成品彎頭（R>4D），彎頭與直管連接或直管與直管的連接，均采用不銹鋼直二通套筒承插后氬弧焊接，管道與設(shè)備的連接均采用法蘭連接，直管段在適當(dāng)處設(shè)置法蘭，以助內(nèi)管穿設(shè)。

2.1.2.3 外套管試壓

上述二種外套管施工完成后，即可進(jìn)行壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為1000 mmHg，通常以瓶裝氮?dú)鉃樵囼?yàn)介質(zhì)，保壓30 min，以不降壓為合格。

2.1.2.4 內(nèi)管安裝

外套管試壓完成后，即可進(jìn)行內(nèi)管穿設(shè)。內(nèi)管為整卷的PFA管，自供給單元至三通箱、自三通箱至閥門箱、自閥門箱至用藥設(shè)備的內(nèi)管，各自均為一根整管貫穿，中間不設(shè)接頭。穿管時(shí)以引線牽引內(nèi)管前行，當(dāng)內(nèi)管穿出后，將多余部分割去，進(jìn)行管道與三通、設(shè)備接口的連接。一般采用擴(kuò)口脹接，可采用冷擴(kuò)或熱擴(kuò)口二種方式，將PFA管端口擴(kuò)大，形成永久變形，通過緊固螺母將擴(kuò)口接口與對(duì)方接口鎖緊。對(duì)方接口一般為短管，其外部形態(tài)恰好與擴(kuò)口管內(nèi)部吻合，故當(dāng)緊固螺母牽引擴(kuò)口套緊在接口上后，便形成密封。

PFA 管道使用前均應(yīng)保持原塑料包裝完好，保持管道的潔凈，使用過程中，應(yīng)盡可能減少管口暴露在空氣中的時(shí)間，如暫時(shí)停工而未作管口連接，則應(yīng)立即封閉管口，凡接觸PFA管者，均應(yīng)戴潔凈手套，不得裸手觸摸。

2.1.2.5 內(nèi)管試壓

管道接口完成后，可做內(nèi)管試壓，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為1.5 倍的工作壓力，測(cè)試時(shí)間為3 h，不得降壓；嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力為1.15倍的工作壓力，測(cè)試時(shí)間為24 h，在確認(rèn)無泄漏后，壓力變化±3% 以內(nèi)為合格。測(cè)試介質(zhì)采用純氮?dú)怏w。

2.1.2.6 系統(tǒng)清洗

內(nèi)管壓力試驗(yàn)全部完成后，可進(jìn)行系統(tǒng)清洗，采用純水及相應(yīng)的化學(xué)藥品，沿藥品供給流. 100 . 潔凈與空調(diào)技術(shù)CC&AC 2012年動(dòng)的方向沖洗內(nèi)管，自閥門箱出口排放到臨時(shí)儲(chǔ)藥桶，反復(fù)沖洗直到測(cè)試合格。

2.2 焊接安裝

焊接安裝所連接的管道規(guī)格為1/4英寸~2英寸的焊接型 PFA 管材、管件，采用專用的 PFA 焊接機(jī)進(jìn)行焊接，與設(shè)備的連接通常為法蘭連接。這種類型的管道，一般用于自接受機(jī)臺(tái)至藥品接收儲(chǔ)罐的連接管路以及自藥品接收儲(chǔ)罐至供給單元的管路。

2.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)由設(shè)于化學(xué)品室的室內(nèi)及外墻上的接受機(jī)臺(tái)、化學(xué)品室內(nèi)的藥品接收儲(chǔ)罐、供給單元、藥品供給管路組成，見圖4。

A：接收機(jī)臺(tái)，置于化學(xué)品間的室內(nèi)，通過設(shè)于外墻上的接收窗，接收室外槽車藥品并將其注入藥品儲(chǔ)罐內(nèi)。

B：化學(xué)品接收儲(chǔ)罐，設(shè)于化學(xué)品間內(nèi)，用于儲(chǔ)存藥品。

C：化學(xué)品供給罐，設(shè)于化學(xué)品間內(nèi)，作為供給單元的儲(chǔ)罐。

D：化學(xué)品供給單元，置于化學(xué)品間內(nèi)，用于向用藥設(shè)備供藥。

E：藥品供給管路，自接受機(jī)臺(tái)至藥品接收儲(chǔ)罐的連接管路以及自藥品接收儲(chǔ)罐至供給單元的管路，由外套管及內(nèi)管組成，外套管為透明PVC管，內(nèi)管為焊接型 PFA 管及其彎頭組成。

2.2.2 安裝流程（見圖5）

設(shè)備就位固定必須符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范要求，設(shè)備就位固定完成后方可進(jìn)行配管工作。

2.2.2.1 支架安裝

要求與前文一致。

2.2.2.2 內(nèi)管安裝

a. 內(nèi)管采用紅外加熱法焊接，先將待焊的兩個(gè)端口端面相對(duì)固定于焊接設(shè)備夾具上，焊機(jī)夾具能保持待焊管道同軸，在兩個(gè)端口之間的空隙間有一塊雙面加熱板，通電加熱時(shí)并不與管道端面接觸，而是通過熱輻射時(shí)管道端面達(dá)到熔化溫度，當(dāng)管端達(dá)到熔融狀態(tài)時(shí)移去加熱板，將兩個(gè)端面對(duì)接并施加一定壓力，使熔化物流動(dòng)形成混合與熔接。管道與設(shè)備、閥門的連接均采用法蘭連接方式。

b. 操作要點(diǎn)：（1 ）焊接操作場(chǎng)所應(yīng)保持清潔、干燥，并具有良好的通風(fēng)設(shè)備（PFA管道加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害氣體）；（2）應(yīng)避免使加熱板接觸到焊件端面，這樣會(huì)導(dǎo)致板面污損，影響加熱質(zhì)量；

（3）焊接時(shí)必須保持接口同軸，不得錯(cuò)位；（4）始終保持 PFA 管道及其附件清潔；（5）切割管道應(yīng)采用專用割刀。

2.2.2.3 外套管安裝

外套管安裝緊隨內(nèi)管焊接進(jìn)行，在同一直線段內(nèi)，內(nèi)管的直管焊接完畢后，隨即將其外套管套上，外套管的連接采用直二通承插粘接，具體要求同前所述，外套管的彎頭為成品承插彎頭，R=1.5D，待內(nèi)管的彎頭焊接完成后，將外套管的承插彎頭對(duì)稱剖為兩半，然后將其扣于內(nèi)管彎頭外，再用熱風(fēng)焊機(jī)將對(duì)剖縫焊接復(fù)原，焊接方法同普通PVC塑料熱風(fēng)焊，彎頭承口與直管仍然采用承插粘接。

2.2.2.4 管道的試壓和清洗

要求與前文所述一致。

3 結(jié)語

芯片工廠化學(xué)品系統(tǒng)管道安裝的首要要求是安全可靠和系統(tǒng)潔凈，化學(xué)品的危險(xiǎn)性眾所周知，配管工程必須確保內(nèi)、外套管的嚴(yán)密性，嚴(yán)禁泄漏；芯片生產(chǎn)對(duì)藥品的純凈要求極高，不允許在管道系統(tǒng)輸送過程中被污染，如出現(xiàn)管道系統(tǒng)污染，則為不可逆事故，管道系統(tǒng)將拆除重設(shè)，故在施工過程中必須加強(qiáng)監(jiān)管、檢驗(yàn)，嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，確保系統(tǒng)品質(zhì)。