摘要：隨著技術(shù)的革新，新版GMP的實(shí)施，潔凈行業(yè)對(duì)潔凈度的要求愈發(fā)嚴(yán)格，對(duì)氣源及氣體管路的檢測(cè)規(guī)格都有了更高的要求。氣體管路的外觀應(yīng)符合大眾審美的要求，管內(nèi)的各項(xiàng)測(cè)試則需通過(guò)相關(guān)測(cè)試來(lái)進(jìn)行。氣體管路的五項(xiàng)（壓力、氦測(cè)漏、含塵量、水分、氧分）測(cè)試，是目前管道測(cè)試較為先進(jìn)、全面的一種測(cè)試方法。
關(guān)鍵詞：氣體管路、保壓、氦檢、particle、水分、氧分
大宗氣體的五項(xiàng)測(cè)試中保壓和He檢漏是針對(duì)安全性而做的測(cè)試，而顆粒度、水分和氧份測(cè)試則是針對(duì)氣體的品質(zhì)性所做的測(cè)試。下表為其測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)。

表1 測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)
 
    一、保壓測(cè)試（Pressure） 
保壓測(cè)試的目的在于保證管道系統(tǒng)或設(shè)備連接在設(shè)定測(cè)試壓力的條件下沒(méi)有泄露點(diǎn)。保壓除了可以檢查管路、接頭是否有泄漏之情形外，還可以利用高于工作壓力之氣體壓力保持在一段封閉管路內(nèi)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，可偵測(cè)出管路焊道上是否有沙孔（沙孔會(huì)因過(guò)高的壓力而造成泄漏）以及銜接點(diǎn)是否可承受如此高的壓力而不至泄漏，以確保所有人員的安全。其原理是將待測(cè)管路通入PN2（因?yàn)镻N2相對(duì)廉價(jià)），使其壓力達(dá)到管路正常使用壓力的1.15倍或是7至9公斤之間，在一端接上記錄器，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后檢查是否有壓降現(xiàn)象，若無(wú)則表示該管路已通過(guò)保壓測(cè)試，反之，則檢查壓降之原因，并在原因排除后再做一次保壓測(cè)試，直到*沒(méi)有泄漏為止。
     測(cè)試步驟：
1、對(duì)照管路施工圖，核對(duì)管路連接是否正確。
2、將面板入口端的接頭松開，出入口兩端用新的墊片銜接上，并將進(jìn)機(jī)臺(tái)端的接頭蓋上。
3、打開面板閥門及調(diào)節(jié)器。
4、將所有待測(cè)管路Take off端的接頭用測(cè)試的管子串聯(lián)起來(lái)，并于一端連接記錄器。
5、沖入測(cè)試介質(zhì)PN2，使管路內(nèi)壓力達(dá)0.7~0.9MPa，并檢查所有壓力表頭是否有壓力。
6、對(duì)所有的接頭用檢漏液作初步的測(cè)漏。若接口無(wú)明顯氣泡，壓力未有超出允許范圍之變化，則開始記錄時(shí)間與壓力讀數(shù)，持續(xù)24h。

                   圖1-1 圓盤保壓開始                                    圖1-2 圓盤保壓資料
 
壓力測(cè)試結(jié)果會(huì)受溫度的影響，在測(cè)試過(guò)程中要注意溫度的變化及對(duì)溫度的紀(jì)錄，如溫度偏差較大，則需要進(jìn)行必要的補(bǔ)償修正計(jì)算。
二、氦測(cè)漏（He Leak Test）
氦測(cè)漏的主要方法有：噴吹法、吸入法、氦罩法和背壓法。在南京熊貓項(xiàng)目，使用的是真空噴氦的方式。He檢漏儀具有操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確可靠、安全高效、成本較低、用途廣泛等特點(diǎn)，而氦氣的分子非常小，僅次于氫氣，可偵測(cè)出非常小的漏點(diǎn)。工藝上對(duì)于純度要求高的氣體一般都需做氦檢，甚至要求氣體管路的漏率在每秒10*e-10CC才可以送氣通常氣體的漏率我們要求在1.0*e-9 cc.atm/sec以上。 

圖2-1 連接管路                    圖2-2 抽吸真空

測(cè)試步驟：
1、將真空泵接好電源，熱機(jī)10min。
2、連上待測(cè)管路，開始抽真空。
3、漏率達(dá)到業(yè)主及廠商要求時(shí)，對(duì)測(cè)試管路的焊道及接頭噴吹氦氣。
4、記錄最開始測(cè)試的數(shù)值及結(jié)束時(shí)的數(shù)值，時(shí)刻觀察測(cè)漏機(jī)讀數(shù)的變化。
5、若未引起報(bào)警，示數(shù)在范圍之內(nèi)，則表示氦檢合格。測(cè)試結(jié)束后需暖機(jī)10min后切斷電源。
 

  圖2-3 對(duì)接頭噴氦氣                 圖2-4 對(duì)焊縫噴氦氣

 圖2-5 測(cè)試開始數(shù)值                  圖2-6 測(cè)試結(jié)束數(shù)值

對(duì)待測(cè)點(diǎn)噴氦氣的原則是由近而遠(yuǎn)，由上而下。噴完氦氣后必須經(jīng)過(guò)一段氦測(cè)漏機(jī)的反應(yīng)時(shí)間，待確認(rèn)沒(méi)問(wèn)題后才可開始噴吹下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。氦檢測(cè)試完成后，必須對(duì)工藝管道進(jìn)行充壓，以避免系統(tǒng)負(fù)壓吸入大量不純物。充壓氣體必須為高純氣體，回充壓力應(yīng)參照設(shè)備用氣壓力，常規(guī)回充后壓力宜為7~9公斤，即0.7MPa~0.9 MPa,這時(shí)方可斷開被測(cè)管道。
三、顆粒含量分析（Particle Analyzer）
在半導(dǎo)體的生產(chǎn)中，particle是造成良率不高的原因之一，尤其在現(xiàn)在的制程越來(lái)越小的情況下，若管路中含有過(guò)多的particle，會(huì)造成晶片的良率大大下降 。 為此，在設(shè)備生產(chǎn)前必須對(duì)管路進(jìn)行particle測(cè)試。
particle測(cè)試的原理是將被測(cè)氣體連接到測(cè)試儀器，如氣流中有顆粒(該顆粒在測(cè)試儀器可以監(jiān)控的范圍內(nèi))，測(cè)試儀器會(huì)通過(guò)內(nèi)部產(chǎn)生的激光照射該測(cè)試氣體，再通過(guò)內(nèi)部的計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行分類計(jì)數(shù)，從而得出該取樣氣體的顆粒測(cè)試值。 測(cè)試儀器的測(cè)試規(guī)格值有8個(gè)：0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0;單位為um。 
            

圖3-1 particle count 儀                 圖3-2 particle測(cè)試結(jié)果

測(cè)試步驟：

1、先將待測(cè)管路預(yù)吹1小時(shí)以上。
2、將待測(cè)管路銜接至particle count儀進(jìn)氣端。
3、打開電源，預(yù)熱數(shù)分鐘，并將出氣閥門打開。
4、開始測(cè)試，若合格，當(dāng)即將測(cè)試結(jié)果打印出來(lái)。
測(cè)試的結(jié)果，要連續(xù)3min內(nèi)都合格，才是有效值。在測(cè)試過(guò)程中，如若遇到檢測(cè)數(shù)據(jù)不合格，則當(dāng)次數(shù)據(jù)作廢，重新檢測(cè)一次，直至合格。若排除管路原因，數(shù)據(jù)仍不達(dá)標(biāo)，則應(yīng)檢查其氣源是否合格。
 
四、水含量分析（Moisture Analyzer）
H2O和晶片中的Si會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化硅，影響晶片厚度，因此對(duì)氣體中的水分含量必須加以控制。水分的測(cè)試是利用純度較高的PN2對(duì)待測(cè)管路進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的purge（清除，吹掃），將水氣帶離管路，并在一端接上分析儀器，直至儀器顯示的含水量濃度達(dá)到測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)。
測(cè)試步驟：

1. 預(yù)吹待測(cè)管路，至少4h。（預(yù)吹時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)間越短）

2. 將待測(cè)管路銜接至測(cè)試儀。

3. 打開電源，開始測(cè)試，直至讀數(shù)下降到50ppb以下。

           圖4-1 水分分析儀                    圖4-2 水分測(cè)試終了數(shù)據(jù)

五、氧含量分析（Oxygen Analyzer）
   O2和H2O一樣，也會(huì)和Si產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成SiO2，從而影響晶片厚度，因此管路中的氧分也必須進(jìn)行檢測(cè)。其原理和測(cè)試步驟與水分檢測(cè)相同，測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)為0.05ppm以下。
     

            圖5-1 氧分分析儀                       圖5-2 氧分測(cè)試終了數(shù)據(jù) 

    氧分和水分的檢測(cè)一般同時(shí)進(jìn)行，耗時(shí)一般在8h左右。若氣源及管路非常理想，所耗時(shí)間就有可能會(huì)大大縮短。有時(shí)水分、氧分測(cè)了長(zhǎng)達(dá)24h后，數(shù)據(jù)都降不下來(lái)，此時(shí)應(yīng)考慮主管路及氣源的情況，以免長(zhǎng)時(shí)間做無(wú)用功。