氣體管路的五項(壓力、氦測漏、含塵量、水分、氧分)測試,是目前管道測試較為先進、全面的一種測試方法。
大宗氣體的五項測試中保壓和He檢漏是針對安全性而做的測試,而顆粒度、水分和氧份測試則是針對氣體的品質性所做的測試。
1、 保壓測試(Pressure)
(1)目的:在于保證管道系統或設備連接在設定測試壓力的條件下沒有泄露點。
(2)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,經過一段時間后,可偵測出管路焊道上是否有沙孔(沙孔會因過高的壓力而造成泄漏)以及銜接點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。
(3)原理:是將待測管路通入PN2(因為PN2相對廉價),使其壓力達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,經過一段時間后檢查是否有壓降現象,若無則表示該管路已通過保壓測試,反之,則檢查壓降之原因,并在原因排除后再做一次保壓測試,直到完全沒有泄漏為止。
(4)測試步驟:
①對照管路施工圖,核對管路連接是否正確。
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,并將進機臺端的接頭蓋上。
③打開面板閥門及調節器。
④將所有待測管路Take off端的接頭用測試的管子串聯起來,并于一端連接記錄器。
⑤沖入測試介質PN2,使管路內壓力達0.7~0.9MPa,并檢查所有壓力表頭是否有壓力。
⑥對所有的接頭用檢漏液作初步的測漏。若接口無明顯氣泡,壓力未有超出允許范圍之變化,則開始記錄時間與壓力讀數,持續24h。
壓力測試結果會受溫度的影響,在測試過程中要注意溫度的變化及對溫度的記錄,如溫度偏差較大,則需要進行必要的補償修正計算。
2、 氦測漏(He Leak Test)
(1)氦測漏的主要方法有:噴吹法、吸入法、氦罩法和背壓法。
比如真空噴氦的方式。He檢漏儀具有操作簡便、準確可靠、安全高效、成本較低、用途廣泛等特點,而氦氣的分子非常小,僅次于氫氣,可偵測出非常小的漏點。
(2)工藝上對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-10 CC才可以送氣。通常氣體的漏率我們要求在1.0*10-9 cc.atm/sec以上。
(3)測試步驟:
①將真空泵接好電源,熱機10min。
②連上待測管路,開始抽真空。
③漏率達到業主及廠商要求時,對測試管路的焊道及接頭噴吹氦氣。
④記錄最開始測試的數值及結束時的數值,時刻觀察測漏機讀數的變化。
⑤若未引起報警,示數在范圍之內,則表示氦檢合格。測試結束后需暖機10min后切斷電源。
對待測點噴氦氣的原則是由近而遠,由上而下。噴完氦氣后必須經過一段氦測漏機的反應時間,待確認沒問題后才可開始噴吹下一個測試點。氦檢測試完成后,必須對工藝管道進行充壓,以避免系統負壓吸入大量不純物。充壓氣體必須為高純氣體,回充壓力應參照設備用氣壓力,常規回充后壓力宜為7~9公斤,即0.7MPa~0.9 MPa,這時方可斷開被測管道。
3、 顆粒含量分析(Particle Analyzer)
在半導體的生產中,particle是造成良率不高的原因之一,尤其在現在的制程越來越小的情況下,若管路中含有過多的particle,會造成晶片的良率大大下降 。 為此,在設備生產前必須對管路進行particle測試。
particle測試的原理是將被測氣體連接到測試儀器,如氣流中有顆粒(該顆粒在測試儀器可以監控的范圍內),測試儀器會通過內部產生的激光照射該測試氣體,再通過內部的計數裝置進行分類計數,從而得出該取樣氣體的顆粒測試值。 測試儀器的測試規格值有8個:0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0;單位為um。
測試步驟:
①先將待測管路預吹1小時以上。
②將待測管路銜接至particle count儀進氣端。
③打開電源,預熱數分鐘,并將出氣閥門打開。
④開始測試,若合格,當即將測試結果打印出來。
測試的結果,要連續3min內都合格,才是有效值。在測試過程中,如若遇到檢測數據不合格,則當次數據作廢,重新檢測一次,直至合格。若排除管路原因,數據仍不達標,則應檢查其氣源是否合格。
4、 水含量分析(Moisture Analyzer)
H2O和晶片中的Si會產生化學反應,生成二氧化硅,影響晶片厚度,因此對氣體中的水分含量必須加以控制。水分的測試是利用純度較高的PN2對待測管路進行長時間的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到測算標準。
測試步驟:
①預吹待測管路,至少4h。(預吹時間越長,測試時間越短)
②將待測管路銜接至測試儀。
③打開電源,開始測試,直至讀數下降到50ppb以下。
5、 氧含量分析(Oxygen Analyzer)
O2和H2O一樣,也會和Si產生化學反應生成SiO2,從而影響晶片厚度,因此管路中的氧分也必須進行檢測。其原理和測試步驟與水分檢測相同,測算標準為0.05ppm以下。
氧分和水分的檢測一般同時進行,耗時一般在8h左右。若氣源及管路非常理想,所耗時間就有可能會大大縮短。有時水分、氧分測了長達24h后,數據都降不下來,此時應考慮主管路及氣源的情況,以免長時間做無用功。
