高纯气体管路五项测试流程.docx

五项测试流程
, v$ m% x. b6 T) n气体管路的QC
8 Y8 D8 d2 @( T9 s% J2 n气体管路的QC指的是要确保管路的外观及管内的各项测试都合乎客户要求的标准并确保我们的产品的品质达到一定的水准。& s! Y3 ~! y4 y& J& g3 g( S
（1） 通常大多数半导体厂的设备对我们的工作内容都不了解，他们所关心的是管路是否歪斜？焊道是否标准？气体标签是否有贴等有关管路外观的问题。所以QC人员对于管路外观的检查就显得格外重要，纵是管路内部的分析再怎么确实，在客户眼里我们的品质一样是有瑕疵的，此也是我们应努力的方向之一，然大多数刚接触QC的同仁对于要检查哪些外观都显得有些不知所措，故在附件一概略列出检查的要项，盼对刚接触QC的人员有所帮助。
/ f- t  k& S# w% l1 P4 Y（2） 气体管路的五项测试：& Z* z- T- a* ?2 N8 s
气体管路的五项测试为QC最重要的一部分，内容概略可分为[测漏]及[管路内的分析]，前者如没做好而造成危险气体泄漏，除了对公司的声誉造成影响外，更严重的是人的生命及安全都会受到威胁，而后者则是影响到wafer的良率，也是不可忽视的。以下就五项测试一一作介绍：/ e" f/ p6 B2 d+ O% d
（一） 保压测试（Pressure）) k' W0 G9 A1 \' [( \! S
目的：保压测试的目的除了在检查管路，接头是否有泄漏之情形外，另一目的则是在于利用高于工作压力之气体压力保持在一封闭管路内，经过一段时间后及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。2 _' X* Y/ g  y8 V8 P
原理：将待测管路通入PN2，使其压力达到管路正常使用压力的1。1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
: X5 v' n# `$ t步骤：' l0 \4 }" P* R9 D' u: ?3 e0 ?
A，取得该机台之管路施工图，并一一核对下包商是否有按图施工？/ x4 f3 x% B% ~; b7 `- i
B， 将Panel入口端的接头松开，并利用管路本身的气体将预30秒，并检查Takeoff
2 U( I2 w; \3 `9 U  S" _, A及管路是否正确？# y. o$ Y6 u& c6 d: Z
C， 将Panel出入口两端用新的Gasket衔接上，并将进机台端的接头Cap起来。0 Q3 [$ z1 g6 _; R  @)
D，将Panel上的Valve及Gegulator开止Open位置。
/ h( J% n4 {) X* C0 Q* ?7 }. p( T7 ?E，将所有待测管路Takeoff端的接头用测试的管子串联起来，并于一端连接记录器（Recorder）。
F， 使用PN2将管路内充满压力达7~9公斤，并检查所有压力表头是否有压力。+ a8 ]8 r* H. E2 X!
G，  使用测漏液（snoop，其漏率可达1。0*10-4）对所有的接头作初步的测漏，尤其是swagelok接头。
/ C: m) l- Z4 f, f8 o" ~H， 开始测漏。) `- m# Z; N; h
Notice：7 g, O. v; P$ n+ e9 o
1， 步骤b中因施工者施工不当，常造成管内有铁屑存留，如未先purge管路而直接衔接上，铁屑可能会被吹入Valve里，而造成Valve的内漏损坏，另一个好处是可确认管路是否正确，以免浪费测试的时间。但是He及特殊气体管路除外，必须另外找PN2管路来purge管路。
2， Recorder一定要放在Takeoff点，因为Panel上的Regulator在Out—In时可能会有逆止情形发生而影响测漏的准确度。
% [2 L3 T4 k; g" i7 j2 y3，  尽量避免使用Swageick做转接头，以免因人为因素而影响测漏，造成测试时间的浪费。
9 `6 _2 k% L: A# m7 t6 R4， 所有的管路尽可能不要衔接Source测试，以免造成气体倒灌而污染主管路。
7 W/ A; Q. |3 {: s0 t5， 保压，Purge用的气体一定使用PN2。
1 B5 z& l% k- @) F( N! m: L" W. _6，不可使用氦气Purge管路，否则会影响氦测漏。; |( r  i! Y) b" W
7， 本公司所使用之记录器有传统机械转盘记录器与电子记录器。1 @- T1 j& a* p& K( `- S
8，若使用传统机械记录器，记录器范围应与记录纸之压力范围相符。（记录范围如0~10kg/cm2，或0~15kg/cm2）- R9 m3 Q7 {( N
9， 传统机械记录器之操作方法由现场资深同仁讲解。
9 }& q/ c" ?, p* W- W10， 当所有动作都已完成，要将待测管路充满压力时，开气源阀时应放漫速度，以免瞬间压力上升而损坏记录器及压力表。( d1 }9 X2 \* w3 N+ t6 i) M3 n- d
11，当待测管路系统中有check valve时，应注意其流向，并将记录器放置正确位置。
& ^6 T7 P/ Y% O（二）氦测漏（He Leak Test）        5 w: W$ Z/ C7 n( D% |% P' ?
目的；因氦气的分子非常小（4），可侦测出非常小之漏点，如果说保压测试是测大漏，氦测漏则是测小漏，在壮达人所著的VLSI制造技术一书中提到（气体管路的漏率在每秒10E—9CC才可以送气）如此才不会造成危险。
% N& W1 i! w8 i  C" o1 g+ V原理；将待测管路用氦测漏机将管内抽至超近真空状态，当达到客户要求之漏率时，用还氦气喷在焊道及接头上，若氦测漏机无反应表示测漏完成，若有反应则表示有漏，针对漏点问题排除。( A; l9 X. _& b. W5 W
步骤；
7 q, s+ H/ `, V. {- ?A．确认欲使用插座之电源是否为110V/60HZ。
$ G$ R! t& ]. n  a3 lB． 暖机10分钟，完成后做测漏本身试抽。
% T4 u* o+ Q7 C7 Y( c; \1 SC． 衔接上待测管路，并开始测漏。
8 ?4 K% E. i3 u& t0 A" GD． 当待测管路的漏率达到客户要求的范围时，在所有的焊道及接头上喷氦气，并观察测漏机是否有反应，若无，表测漏完成，若有，则针对漏点作处理，直到氦测漏机没反应为止。
Notice；9 y3 T# M" E# f2 R
1，待测管路串的过多会增加测漏的时间，故尽量将各管路分开来测试。
' ~, m5 I) _* O# l. d2，Phe的管路如已经衔接会造成氦测漏机吸到，故Phe的管路不可以衔接做氦测漏。
+ @8 i, ?( q; }9 h' n- m3，待测点喷氦气的原则是由近而远，由上而下。
4 l4 o6 K1 C: ~4，喷完氦气后必须经过一段氦测漏机的反应时间，待没问题后开始可继续下一个测试点。
' s/ m' ]. t) J0 [1 u5，测试点最好用无尘手套包覆在外，以免氦气散掉或被其他的测试点吸入，而造成误判。- 6，LR=Leck  Rate  单位是mbar/s，m=10-3，bar=1kg   例如；LR=1。5E-9表示漏率为每秒1.5*10-9mbar明白的说就是每秒 的漏率为1。5*10-9     cc=0。0000000015cc。
; c( g3 k, o' ^& X/ x: O 7，PE=Pressure Entrance（入口端的压力）单位是mbar ，m=10-3 1bar大约等于1kg      例如；PE=3.4E-3 表示人口端的压力为3.4*10-3mbar的说就是人口端的压力为0.0034mbar。真空状态的压力为0。人口端的压力业主并没特别的规定，但是人口端的压力越超近于0越准确，故PE通常都抽到-3。
8 J- |+ e* N8 L* _+ i6 r3 H+ @) U8，在半导体厂中的机台通常都pump down的功能，所以我们的衔接点都由作pump down来测试我们的衔接点是否有确实，而机台的测漏方式是将chamber先抽至真空状态，待达到业主指定的真空度时，打开manual valve，此时chamber加我们管路的真空度不可高出0.5Torr。通常pump  down需要一天一夜的时间，有时可能会因pump down的时间不够长，而误判我们的管路有漏，故如有碰到词种情形时，请机台的代理商再抽久一点既可解决此问题。1mbar=0。75Torr。
6 G2 J' u' Q: |2 S9，测试完毕后，无须将氦测漏机vent，让氦测漏 机内部保持负压，下次使用可缩短自抽的时间。
# S" X( w( S7 K, ]10，氦测漏机代理商建议在每次测试前可以做一次校正的动作，如此可确定测漏机会有反应。
3 _# p2 F  d2 y( [7 u! x（三）Particle  Analyzer        （灰尘含量分析）
; J1 f: ], c  m0 L/ V, X9 T目的；particle在半导体厂中是不良率祸首之一，尤其在现在的制程越来越小的情况下，如管路中含有过多的particle，对wafcr的良率影响很大
' `7 W0 l0 ~2 {  m1 @4 j原理；利用samplc  gas流经雷射头，若particle则会造成crystal的震荡而测的出particle的大小及数量。
+ G" b# r$ x- a) @( w3 @步骤；
" z& |. h! b- B5 Q: va，先将待测管路预吹4小时以上。) p9 K& K0 O& r  Z" u4 |
找一待测管路衔接至particle   count的inlet端。
5 P* }7 I4 H, N& `b， 在未开始测试前，先打开bypass valve，以一开一关的方式将待测管路再预吹数分钟。6 w"
c， 打开电源，并确认outlet是否有气流出来。
1 W4 J( O( r2 N! d0 ^- t* \# L1 Kd， 开始测试。5 g6 Z1 `5 y& |8 o6 q4 E7 g
Notice；* q) T3 U. o% k, D* b( ^' x
1， 测试的压力不可小于40psi。大于150psi。# a& b, E- }& h: |# P% N% e5 @
2， 通常我们测试的时间为分钟，而10分钟流过雷射头的气体1立方英尺，而测试的单位是um。例如；在记录纸上的0.1的那格出现2则表示在10分钟当中流经雷射头的气体量有1立方英尺，而在这么多的气体中测得大小为0.1um的particle有2颗
9 v8 Y  A  R5 F" W+ M0 z+ Y9 V3， particle counter inlet端所使用的Valve不可使用Ball  Valve，因为Ball Valve会产生particle，最好使用DiaphragmValve。4 L" d7 b/ B/ z+ g$ \7 G9 A
在开始测试之前利用bapays  valve做cycle purge，可以缩短测试时间。
5 ^- [) Z! L! T; ^4 \# l8 ~6 `4， 测试一段时间后如partice的数量仍会有2，3颗的情形，可以试着将测试管路敲一敲。
8 O5 `- A2 Y+ r3 q5, 如LREF的值低于4。5时，请通知专业人员做雷射头清洁。
8 g- ~' Z- ?' A3 v（四）氧含量分析（OxygenAnalyzer）：
  ], O4 J+ l% ~! `9 N2 Z0 k目的：晶片在生产过程中，原本大气中O2会和Si产生化学反应得O2+Si=SiO2（二氧化矽）为原始的氧化层，如果管路的氧含量过高，原始的氧化层会超出原本已计算好的厚度，如此会严重影响接下来各阶段的制程。
. R4 g. p7 U7 o' L% T4 o6 t0 {# d原理；我们利用纯度较高的PN2对待测管路以长时间purge的方式，将微氧带离管路，并在一端接上分析仪器，直到仪器显示的含氧量达到客户要求的标准为止。
7 w4 L, r/ i: s8 n3 h步骤：
# {, b7 \- R: [a，将待测管路预吹至少4小时。) r& L, g4 Z" c' {5 }7 m
b， 取一待测管路衔接至测试仪器的inlet端。/ o9 t$ e: {: |, H; V' X3 a
c，  打开电源，开始测试。- j0 h, h" b; e/ Z$ Z. W1 j
Notice：; w" {3 m1 `; J1 {' t2 @
1， 选用来Purge的source尽量不使用主管路的最后一颗Valve可能会造成值会降不下来。
- \/ ], _5 O, T, }' y/ J  [) e0 ]2， 待测管路不宜串接太多，以免压力不足，无法让仪器正常运作。
( Y% s3 K, R; R0 Q3， 氧分析用的仪器，应随时注意电解液是否已达到警戒线了。/ y* P$ f* f8 M. s5 [
4， 如果在仪器的显示屏幕上出现负值，表示目前管路的含氧量的浓度比仪器校正时用的标准气体浓度还纯，并非仪器损坏，欲作手动归零校正，请勿自行校正，通知专业人员。8 g/ [  _) ]6 @3 z/ a
5， 如屏幕上显示的值忽高忽低时，请检查CAP的接头是否都已松开，让气体purge出来。
$ ^; _' e5 e& \  I( V: n* w6， 仪器不使用时，仍需利用PN2通人仪器内，以防止电解液坏死。, q5 N& R" O# j) b0 K
7， 如氧含量一直都降不下来，请确认主管路氮气的含氧量为何。0 Y' `4 L% o, o  r! O- w: V
（五）水含量分析（MoistureAnalyzer）
# A! ^: y) k% Z) h; ~目的：晶片在生产过程中，原本大气中H2O会和Si产生化学反应得：2H2O+Si=SiO2+2H2，其中二氧化矽为原始的氧化层，如果管路的含水量过高，原始的氧化层会超出原本已计算好的厚度，如此会影响接下来各阶段的制程。
, b; U4 q& |" B, }7 u原理：我们利用纯度较高的PN2对待测管路以长时间purge的方法，将水气带离管路，并在一端接上分析仪器，直到仪器显示的含氧量浓度达到客户要求的标准为止。
- m, a5 s% ?/ z# E4 a* @步骤：. Y" e: M# o( g) L( M' s- ?
A：将待测管路预吹至少4小时。
+ `( A. v7 a0 p1 \3 ?B：取一待测管路衔接到测试仪器的inlet端。
' W, w3 F% H8 O) K3 n& IC：打开电源，开始测试。* T1 l! I4 q7 t; O+ Z
Notice：
8 d2 N! s# b6 b  K: K) O1， 选用来purge的source尽量不所有主管路的最后一颗valve，有可能会造成值降不下来。
5 w* {6 f4 t: p& F* E2 V6 g2，待侧管路不宜串接太多，以棉压力不足，无法让仪器正常运作。
; j9 o0 i3 _& O" e3， 在测试的模式中有Inert及Service，在测试时应使用Inert模式测试，Inert是真正管路内的水气含量值，Service则是含有仪器本身的水含量。
4 a9 r/ x& b5 V% n4， 仪器在未使用时，也必须插上电源，以保持仪器内部的ceii正常运作。% B- v8 w! P$ W2 Q# i4 R)
5， 仪器内部的设定值都已做好设定，如非必要，勿自行任意调整。
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