气体管路的五项(压力、氦测漏、含尘量、水分、氧分)测试,是目前管道测试较为先进、全面的一种测试方法。
大宗气体的五项测试中保压和He检漏是针对安全性而做的测试,而颗粒度、水分和氧份测试则是针对气体的品质性所做的测试。
1、 保压测试(Pressure)
(1)目的:在于保证管道系统或设备连接在设定测试压力的条件下没有泄露点。
(2)保压除了可以检查管路、接头是否有泄漏之情形外,还可以利用高于工作压力之气体压力保持在一段封闭管路内,经过一段时间后,可侦测出管路焊道上是否有沙孔(沙孔会因过高的压力而造成泄漏)以及衔接点是否可承受如此高的压力而不至泄漏,以确保所有人员的安全。
(3)原理:是将待测管路通入PN2(因为PN2相对廉价),使其压力达到管路正常使用压力的1.15倍或是7至9公斤之间,在一端接上记录器,经过一段时间后检查是否有压降现象,若无则表示该管路已通过保压测试,反之,则检查压降之原因,并在原因排除后再做一次保压测试,直到完全没有泄漏为止。
(4)测试步骤:
①对照管路施工图,核对管路连接是否正确。
②将面板入口端的接头松开,出入口两端用新的垫片衔接上,并将进机台端的接头盖上。
③打开面板阀门及调节器。
④将所有待测管路Take off端的接头用测试的管子串联起来,并于一端连接记录器。
⑤冲入测试介质PN2,使管路内压力达0.7~0.9MPa,并检查所有压力表头是否有压力。
⑥对所有的接头用检漏液作初步的测漏。若接口无明显气泡,压力未有超出允许范围之变化,则开始记录时间与压力读数,持续24h。
压力测试结果会受温度的影响,在测试过程中要注意温度的变化及对温度的记录,如温度偏差较大,则需要进行必要的补偿修正计算。
2、 氦测漏(He Leak Test)
(1)氦测漏的主要方法有:喷吹法、吸入法、氦罩法和背压法。
比如真空喷氦的方式。He检漏仪具有操作简便、准确可靠、安全高效、成本较低、用途广泛等特点,而氦气的分子非常小,仅次于氢气,可侦测出非常小的漏点。
(2)工艺上对于纯度要求高的气体一般都需做氦检,甚至要求气体管路的漏率在每秒10*e-10 CC才可以送气。通常气体的漏率我们要求在1.0*10-9 cc.atm/sec以上。
(3)测试步骤:
①将真空泵接好电源,热机10min。
②连上待测管路,开始抽真空。
③漏率达到业主及厂商要求时,对测试管路的焊道及接头喷吹氦气。
④记录最开始测试的数值及结束时的数值,时刻观察测漏机读数的变化。
⑤若未引起报警,示数在范围之内,则表示氦检合格。测试结束后需暖机10min后切断电源。
对待测点喷氦气的原则是由近而远,由上而下。喷完氦气后必须经过一段氦测漏机的反应时间,待确认没问题后才可开始喷吹下一个测试点。氦检测试完成后,必须对工艺管道进行充压,以避免系统负压吸入大量不纯物。充压气体必须为高纯气体,回充压力应参照设备用气压力,常规回充后压力宜为7~9公斤,即0.7MPa~0.9 MPa,这时方可断开被测管道。
3、 颗粒含量分析(Particle Analyzer)
在半导体的生产中,particle是造成良率不高的原因之一,尤其在现在的制程越来越小的情况下,若管路中含有过多的particle,会造成晶片的良率大大下降 。 为此,在设备生产前必须对管路进行particle测试。
particle测试的原理是将被测气体连接到测试仪器,如气流中有颗粒(该颗粒在测试仪器可以监控的范围内),测试仪器会通过内部产生的激光照射该测试气体,再通过内部的计数装置进行分类计数,从而得出该取样气体的颗粒测试值。 测试仪器的测试规格值有8个:0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0;单位为um。
测试步骤:
①先将待测管路预吹1小时以上。
②将待测管路衔接至particle count仪进气端。
③打开电源,预热数分钟,并将出气阀门打开。
④开始测试,若合格,当即将测试结果打印出来。
测试的结果,要连续3min内都合格,才是有效值。在测试过程中,如若遇到检测数据不合格,则当次数据作废,重新检测一次,直至合格。若排除管路原因,数据仍不达标,则应检查其气源是否合格。
4、 水含量分析(Moisture Analyzer)
H2O和晶片中的Si会产生化学反应,生成二氧化硅,影响晶片厚度,因此对气体中的水分含量必须加以控制。水分的测试是利用纯度较高的PN2对待测管路进行长时间的purge(清除,吹扫),将水气带离管路,并在一端接上分析仪器,直至仪器显示的含水量浓度达到测算标准。
测试步骤:
①预吹待测管路,至少4h。(预吹时间越长,测试时间越短)
②将待测管路衔接至测试仪。
③打开电源,开始测试,直至读数下降到50ppb以下。
5、 氧含量分析(Oxygen Analyzer)
O2和H2O一样,也会和Si产生化学反应生成SiO2,从而影响晶片厚度,因此管路中的氧分也必须进行检测。其原理和测试步骤与水分检测相同,测算标准为0.05ppm以下。
氧分和水分的检测一般同时进行,耗时一般在8h左右。若气源及管路非常理想,所耗时间就有可能会大大缩短。有时水分、氧分测了长达24h后,数据都降不下来,此时应考虑主管路及气源的情况,以免长时间做无用功。