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集成電路及半導體行業特氣安全培訓

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集成電路及半導體行業特氣安全培訓
匯報人：XXX
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備注：1

目錄
CONTENTS
特氣安全事故案例
02

特氣使用安全風險
03

特氣安全使用要求
04

特氣在IC中的應用
01

特氣事故應急處置
05

備注：2
01特氣在IC中的應用

備注：3
術語
4
特種氣體 
specialty gas
電子產品生產外延、化學氣相沉積、刻蝕、摻雜等工藝中使用的自燃性、易燃性、劇毒性、毒性、腐蝕性、氧化性、惰性等特殊氣體。
大宗特種氣體
bulk specialty gas
一般指單個氣體設備容積大于400L的特種氣體。
氣體純度
gas purity
5N 純度為 99.999%，5.5N純度為 99.9995%。
備注：GB50646-2020《特種氣體系統工程技術標準》  特種氣體及大宗氣體定義
備注：4
術語
5
序號	中文	英文	縮寫
1	氣瓶柜	gas cabinet	GC
2	氣瓶架	gas rack	GR
3	閥門箱	valve manifold box	VMB
4	閥門盤	valve manifold panel	VMP
5	尾氣處理裝置	scrubber	
6	吹掃	purge	
7	排氣	vent	
8	氣體面板	gas panel	
9	氣體探測系統	gas detector system	GDS
GC
GR
VMP
VMB
備注：VS是什么意思
【英文縮寫】 VS【英文全稱】 Valve Set

②GC（氣柜）
GC的工作原理與BSGS相同，但GC的密封性更好，且鋼瓶是放在氣柜內的。GC有更強的防爆功能。但GC的氣體流量沒有BSGS大，其使用的閥門管道等配件尺寸都小于BSGS。
③GR（特氣架）
GR主要用于惰性氣體的輸送，GR內主要部件和GC大體一致，減少了柜體和一些電子傳感器件，同時沒有自動吹掃功能，鋼瓶交換過程主要由人手動操作完成。

manifold
(technical 術語) 歧管（汽車引擎用以進氣和排氣）
a pipe or chamber with several openings for taking gases in and out of a car engine
歧管

scrubber
/?skr?b?(r)/
 (刷洗用的)刷子;婊子;淫蕩女人

備注：5
IC制造工藝與特氣的關系
6
襯底材料
清洗液
反應氣
光刻膠氣
粘粘劑反應氣
顯影劑
剝離液
刻蝕液
清洗液
摻雜氣
成膜氣
靶材
晶片
清洗
氧化
光 阻
涂 布
曝光
顯影
去膠
刻蝕
清洗
摻雜
化學機械拋光
氣 相
沉 積
濺射
刻蝕氣
清洗液
拋光液
集 成電 路
封裝
測試
背面金屬化
背 面減 薄
封 裝材 料
成膜氣
拋光液
備注：6
特氣具體應用場景
7
Gas	Process	Module	Gas	Process	Module
 N2	Purge	All	SF6	介電質工藝Clean gas	ETCH and CVD
NH3	氮化硅中氮的來源	CVD and DIFF	CHF3	介電質工藝Clean gas	ETCH and CVD
PH3	PN結P來源	IMP and DIFF	Ar	等離子激發氣體	All
SiH4	硅沉積工藝中硅來源	CVD and DIFF	N2O	Si02沉積工藝中02來源	CVD
SiHCl3	硅沉積工藝中硅來源	CVD and DIFF	O2	TEOS制程中O來源	CVD
Cl2	多品硅和金屬蝕刻	ETCH	BCl3	多晶硅和金屬蝕刻	ETCH
HBr	單晶硅蝕刻	ETCH	B2H6	擴散工藝中B的來源	IMP and DIFF
CF4	介電質工藝Clean gas	ETCH and CVD	......	......	......
備注：7
02特氣安全事故案例
備注：8
特氣爆炸事故案例
9
時間：2005年11月23日
地點：臺南生產太陽能電池的MOTECH工廠
事故：硅烷鋼瓶發生爆炸
損失：一人當場燒死，所有氣柜、面板及管線燒毀，直接經濟損失130萬美金。
經過：硅烷氣柜泄漏報警，操作工過去檢查，打開氣柜瞬間發生爆炸。
備注：自然的硅烷（克級實驗）
https://www.bilibili.com/video/BV1ws411Y7Vx/?spm_id_from=autoNext&amp;amp;vd_source=80aff6c4e73bf307362e57e268607a9e

瓶裝硅烷爆炸實驗
https://m.toutiao.com/is/i8j253ng/
備注：9
特氣泄露中毒事故案例
10
RH化工氯氣泄漏事故
備注：學習事故調查報告

備注：10
瓶裝特氣事故視頻
11
10·10燃氣爆炸視頻
普通氣瓶事故視頻
備注：楊家巷安全事故
https://v.youku.com/v_show/id_XMTM1NjYzODE4OA==.html
https://www.chinanews.com.cn/m/sh/2016/04-20/7841777.shtml
https://v.youku.com/v_show/id_XNjAyMzg1MzcxMg==.html
氣瓶安全事故集
https://v.qq.com/x/page/u3232svwlmq.html
備注：11
03特氣安全風險

備注：12
特氣安全風險
13
危害因素	風險
壓力	爆炸
熱膨脹	爆炸
缺氧	窒息
易燃性	火災、爆炸
氧化性	火災、爆炸
毒性	中毒
腐蝕性	腐蝕、灼燒
低溫	凍傷
包裝重	砸傷
備注：13
特氣間布局圖
14
備注：14
特氣種類
15
備注：NO 燃爆危險：該品助燃，具刺激性。
備注：15
特氣爆炸極限
16
天然氣在空氣中的爆炸極限范圍是5%-15%
備注：爆炸下限lower explosion limit(LEL)，可燃氣體發生爆炸時的下限濃度(V%)值。
爆炸上限upper explosion limit(UEL)，可燃氣體發生爆炸時的上限濃度(V%)值。
當可燃物濃度低于爆炸下限時,可燃物太少不能形成燃燒的鏈反應。
在高于爆炸上限時,空氣不足,導致火焰不能蔓延不會爆炸,但能燃燒。

備注：16
特氣職業接觸限值
17
職業接觸限值(OEL)，是職業性有害因素的結束限制量值。
最高容許濃度(MAC)，工作地點在一個工作日內、任何時間有毒化學物質均不應超過的濃度。
時間加權平均容許濃度(PC-TWA)，以時間為權數規定的 8h 工作日40h 工作周的平均容許接觸濃度。
短時間接觸容許濃度(PC-STEL)在遵守時間加權平均容許濃度(PC-TWA)前提下容許短時間(15min)接觸的濃度。
12             CO                                   20              30
備注：職業接觸限值(OccupationalExposure Limit OEL)，是職業性有害因素的結束限制量值。
最高容許濃度maximum allowable concentration(MAC)，工作地點在一個工作日內、任何時間有毒化學物質均不應超過的濃度。
時間加權平均容許濃度permissible concentration-time weighted average (PC-TWA)，以時間為權數規定的 8h 工作日40h 工作周的平均容許接觸濃度。
短時間接觸容許濃度permissible concentrationshort term exposure limit(PC-STEL)在遵守時間加權平均容許濃度(PC-TWA)前提下容許短時間(15min)接觸的濃度。
直接致害濃度immediately dangerous to life or health concentration(IDLH)，在工作地點,環境中空氣污染物濃度達到某種危險水平,如可致命或永久損害健康,或使人立即喪失逃生能力。

大連市應急管理局
危險化學品安全措施和應急處置原則---磷化氫
https://dlyj.dl.gov.cn/art/2013/6/21/art_5119_1811651.html

CO MAC0/PC-TWA20/PC-STEL30
備注：17
特氣膨脹率
18
氣體名稱	氣化膨脹率
液氬	848
液氧	860
液氮	693
液氦	749
液氫	845
備注：18
氧氣濃度對人體的影響
19
濃度	影響
19.5~23.5%	正常氧氣濃度。
15~19%	工作能力降低、呼吸感到費力。
12~14%	呼吸急促、脈搏加快，協調能力和感知判斷力降低。
10~12% 	呼吸減弱，嘴唇青紫。
8~10%	神志不清、昏厥、面色土灰、惡心和嘔吐。
6~8%	 大于等于8分鐘，100%死亡；6分鐘，50%可能死亡；4~5分鐘，可能恢復。
4~6% 	40秒后昏迷、抽搐、呼吸停止，直至死亡。
備注：19
低溫凍傷
20
-196℃
易發生凍傷事故
備注：20
04安全用氣要求

備注：21
特氣容器分類
22
普通鋼瓶（50L及以下）
Y-鋼瓶（450L）
T-鋼瓶（980L)
集裝格（940L)
ISO罐（22500L)
魚雷車（13400L)
備注：氣容器t瓶整體呈現T字形，管口向兩邊延伸，而y瓶整體呈現Y字形，管口向左上和右上角延伸
備注：22
氣體壓縮過程
23
備注：http://www.360doc.com/content/12/0121/07/33743215_1076594421.shtml

半導體電子特氣概述

備注：23
固液氣三相平衡圖
24
臨界溫度: 使物質由氣相變為液相的最高溫度叫臨界溫度,每種物質都有一個特定的溫度,在這個溫度以上,無論怎樣增大壓強,氣態物質不會液化,這個溫度就是臨界溫度。
備注：定義解釋
物質處于臨界狀態時的溫度。
物質以液態形式出現的最高溫度
高于臨界溫度.無論加多大壓力都不能使氣體液化,在臨界溫度時.使氣體液化所必須的最低壓力叫臨界壓力
臨界溫度越低,越難液化
例：水的臨界溫度是374.15攝氏度,臨界壓力是22.12兆帕.
氨氣的臨界溫度和臨界壓力分別為132.3℃和11.27MPa

例:氨氣的臨界溫度為-268℃，硅烷的臨界溫度為-3.4℃。

備注：24
氣體分類
25
壓縮氣體compressed gas(永久氣體 permanent gas)，臨界溫度小于等于-50℃的所有氣體。
液化氣體 liquefied gas，臨界溫度大于-50℃的氣體,是高壓液化氣體和低壓液化氣體的統稱。
高壓液化氣體 high pressure liquefied gas，臨界溫度大于-50℃，且小于或等于65℃的氣體
低壓液化氣體 low pressure liquefied gas，臨界溫度大于65℃的氣體
低溫液化氣體 refrigerated liquefied gas (cryogenic liquid gas)，臨界溫度低于或等于-55℃,在儲運過程中由于低溫而液化的氣體。
備注：https://www.doc88.com/p-4781672183158.html
氣瓶術語GB/T13005-2011
特種氣體 specialgas為滿足特定用途的氣體。
瓶裝氣體分類GB/T16163-2012

備注：25
液氮罐結構
26
備注： CGA 是 Compressed Gas Association 的簡稱，字面的意思為“壓縮氣體協會”，實際上是指美國壓縮氣體協會，這個協會制定了不同種類的特殊氣體的接頭標準（特別是針對鋼瓶閥門的連接接頭），在這個標準中，針對各種特氣 使用了不相同的數字編號來區分接頭，
備注：26
氣瓶結構
27
備注： CGA 是 Compressed Gas Association 的簡稱，字面的意思為“壓縮氣體協會”，實際上是指美國壓縮氣體協會，這個協會制定了不同種類的特殊氣體的接頭標準（特別是針對鋼瓶閥門的連接接頭），在這個標準中，針對各種特氣 使用了不相同的數字編號來區分接頭，
備注：27
氣瓶安全附件
28
瓶帽
瓶閥
防震圈
爆破片
易熔塞
備注：一、瓶帽:瓶帽是瓶閥的防護裝置，它可避免氣瓶在搬運過程中因碰撞而損壞瓶閥，保護出氣口螺紋不被損壞，防止灰塵、水分或油脂等雜物落人閥內。
二、  瓶閥、瓶閥是控制氣體出入的裝置，一般是用黃銅或鋼制造。充裝可燃氣體的鋼瓶的瓶閥，其出氣口螺紋為左旋；盛裝助燃氣體的氣瓶，其出氣口螺紋為右旋。瓶閥的這種結構可有效地防止可燃氣體與非可燃氣體的錯裝。　　 　
三、安全泄壓裝置
氣瓶的安全泄壓裝置，是為了防止氣瓶在遇到火災等高溫時，瓶內氣體受熱膨脹而發生破裂爆炸。
氣瓶常見的泄壓附件有爆破片和易熔塞。　
(1)爆破片裝在瓶閥上，其爆破壓力略高于瓶內氣體的最高溫升壓力。爆破片多用于高壓氣瓶上，有的氣瓶不裝爆破片。《氣瓶安全監察規程》對是否必須裝設爆破片，未做明確規定。氣瓶裝設爆破片有利有弊，一些國家的氣瓶不采用爆破片這種安全泄壓裝置。
(2)易熔塞一般裝在低壓氣瓶的瓶肩上，當周圍環境溫度超過氣瓶的最高使用溫度時，易熔塞的易熔合金熔化，瓶內氣體排出，避免氣瓶爆炸。
四、防震圈
1、防止氣瓶在沖裝、運輸、使用過程中對瓶體的震動，減少事故的發生。
2、防震圈一般兩只，分別安裝在瓶體上下部。
備注：28
氣瓶顏色標志
29
備注：29
氣瓶充裝壓力
30
備注：

https://baike.baidu.com/video?lemmaId=8827806&amp;amp;secondId=24647876&amp;amp;bk_share=weixin&amp;amp;bk_sharefr=wapbaike

備注：30
氣瓶制造鋼印標志
31
備注：氣瓶安全技術監察規程
備注：31
氣瓶定期檢驗鋼印標志
32
定期檢驗鋼印標記，可打在氣瓶瓶體、銘牌或者護罩上，如圖 B-4a)所示;也可打在金屬檢驗標志環上，如圖 B-4 (b) 所示.
備注：氣瓶安全技術監察規程
備注：32
氣瓶檢驗周期
33
序號	類別	檢驗周期	舉例
1	盛裝惰性氣體及純度大于等于99.999%的無腐蝕性高純氣體的氣瓶	5年	氮氣、氦氣、六氟化硫
2	盛裝對瓶體材料能產生腐蝕作用的氣體的氣瓶、潛水氣瓶以及常與海水接觸的氣瓶	2年	硫化氫、液氯、液氨
3	盛裝其他氣體的氣瓶	3年	氧氣、二氧化碳
備注：氣瓶安全技術監察規程
盛裝氮、六氟化硫、惰性氣體及純度大于等于99.999%的無腐蝕性高純氣體的氣瓶，每5年檢驗1次。
盛裝對瓶體材料能產生腐蝕作用的氣體的氣瓶、潛水氣瓶以及常與海水接觸的氣瓶，每2年檢驗1次。如:硫化氫、液氯、液氨 。
盛裝其他氣體的氣瓶，每3年檢驗1次 如：氧氣、二氧化碳 。
備注：33
氣瓶使用年限
34
備注：《氣瓶安全技術監察規程》
備注：34
氣瓶安全使用要求
35
在使用新氣體前,務必閱讀該氣體MSDS，按要求穿戴PPE。
核對氣瓶標簽內容是否符合實驗要求。
氣瓶的外表是否存在腐蝕、變形、磨損、裂紋等嚴重缺陷。
氣瓶的附件(防震圈、瓶帽、瓶閥)是否齊全、完好。
氣瓶是否超過定期檢驗周期。
氣瓶的使用狀態(滿瓶、使用中、空瓶)清晰。
備注：防止液態氣體與罐體摩擦產生靜電，放電而引起爆炸。放到地上就可以隨時導走電荷。
備注：35
氣瓶安全使用要求
36
不相容氣瓶分開存放。
 瓶內氣體不得用盡，必須留有剩余壓力。
易燃易爆液體氣瓶不得放在橡膠等絕緣體上，以防止產生靜電火花。
打開氣瓶閥門時，人要站在氣瓶出氣口側面。
開啟或關閉瓶閥應緩慢，以防止產生摩擦熱或靜電火花。
氣瓶應立放使用，嚴禁臥放，并應采取防止傾倒的措施。
備注：防止液態氣體與罐體摩擦產生靜電，放電而引起爆炸。放到地上就可以隨時導走電荷。
備注：36
氣瓶安全使用要求
37
裝卸氣瓶時，必須配好瓶帽(有保護罩的除外)，防止瓶閥受力損傷。
使用手推車移動氣瓶，鋼瓶在手推車上必須固定好，僅短距離才允許用手搬運鋼瓶。
裝卸中輕裝輕卸，嚴禁拋、滑、滾、碰。
人工搬運氣瓶時，應手盤瓶肩，轉動瓶底，不得拖拽、滾動或用腳蹬踹。
卸車時，應在氣瓶落地點鋪上軟墊或橡膠皮墊，逐個卸車，嚴禁溜放。
裝卸氧氣瓶時，工作服、手套和裝卸工具、機具上不得粘有油脂。
備注：37
氣瓶安全使用要求
38
氣瓶放置地點不得靠近熱源。
氣瓶應防止曝曬、雨淋、水浸，環境溫度超過40℃時，應采取遮陽等措施降溫。
氣瓶瓶閥或減壓器有凍結、結霜現象時，不得用火烤，可將氣瓶移入室內或氣溫較高的地方，或用40℃以下的溫水沖澆，再緩慢地打開瓶閥。
嚴禁用溫度超過40℃的熱源對氣瓶加熱。
備注：禁止用任何熱源對氣瓶進行加熱。---氣瓶安全技術監察規程
備注：38
特氣安全其它要求
39
氣瓶柜閉門時應保持不低于100Pa負壓，柜內的排風換氣次數不得低于300次/h。
具有自燃性、劇毒性、強腐蝕性的特種氣體，宜采用雙套管設計。
低蒸汽壓特種氣體的管道應設置伴熱和保溫措施，加熱溫度不宜超過50℃。
采暖通風與空氣調節
特氣體站房應設置連續的機械通風，通風量應滿足氣瓶柜的排風要求，且特種氣體站房通風換氣率不應低于18m3/(h.m2)。
 特種氣體氣瓶柜、閥門箱應設置機械排風裝置。
大宗特種氣體站房應設置事故通風，事故通風量宜根據事故泄漏量計算確定，但房間換氣次數不應小于12次/h。事故通風應與特種氣體站房環境探測器進行聯鎖，并應在特種氣體站房外設置事故通風緊急按鈕。
特種氣體站房宜設置空調系統，室內溫度、濕度設計參數應滿足氣瓶柜的要求，當氣瓶柜無具體要求時，室內設計參數宜滿足溫度為 23℃±5℃，濕度為30%～70%的環境要求。
低蒸汽壓特種氣體管路應安裝伴熱帶并用保溫棉包覆管路，當管道穿越溫差較大區域時應分段加熱。
備注：39
05特氣事故應急處置
備注：40
特氣偵測器報警值設定
41
氣體類型	一級報警	二級報警
可燃氣體	≤25% LEL	≤50% LEL
劇毒性、毒性氣體	≤50% TWA	≤100% TWA
惰性氣體	≥19.5% O2(V/V)	≥18% O2(V/V)
二氧化碳氣體	5000 ppm	5000 ppm
備注：《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》
有毒氣體的一級報警設定值應小于或等于 100%OEL,有毒氣體的二級報警設定值應小于或等于 200%OEL。
當現有探測器的測量范圍不能滿足測量要求時,有毒氣體的一級報警設定值不得超過 5%IDLH,有毒氣體的二級報警設定值不得超過 10%IDLH。
GB50646-2020《特種氣體系統工程技術標準》
 劇毒性、毒性氣體的一級報警設定值不應大于 50%TLV-TWA，二級報警設定值不應大于100%空氣中有害物質的最高允許濃度值一時間加權平均容許濃度(TLV-TWA)。

有毒氣體檢測儀之閾值(TLV)說明
閾限值（threshold limit value，TLV）是美國政府工業衛生學家委員會（ACGIH）推薦的生產車間空氣中有害物質的職業接觸限值。為絕大多數工人每天反復接觸不致引起損害作用的濃度。由于個體敏感性的差異，在此濃度下不排除少數人出現不適、既往疾病惡化。
閾限值是指7—8個小時工作日，每周40小時內所接觸有害物質的平均濃度值，故此值可允許在一定限度內波動。

有毒氣體檢測儀的閾值(TLV)分為兩種情況:平均閾值(TLV-TWA)和瞬時閾值(TLV－STEL).所謂閾值,英文:Threshold Limit Values表示的是當某種氣體在空氣中的含量小于這一閾值時，充分且持續暴露于該環境中的工人的健康不會受到損害。參考這個值時必須以國家頒布的標準為準，且應采用最新的修正值。其中:平均閾值(TLV-TWA)表示環境中以時間加權的平均濃度值。絕大多數工人按8小時每天，40小時每周的安排在這個環境中工作時，不會有健康方面的問題.瞬時閾值(TLV－STEL)這個參數被定義為一個15分鐘的加權平均值，在一個工作日的任意時刻工作場所中某種有害氣體的濃度都不得超過其指定的閾值，即使在這一天中總的加權平均值達到了平均閾值。一天當中超過平均閾值且低于瞬時閾值的次數不得大于4次，每次的持續時間必須小于15分鐘.

可燃氣體的一級報警設定值應小于或等于 25%LEL，二級報警設定值應小于或等于 50%LEL。
 劇毒性、毒性氣體的一級報警設定值應小于或等于50%TLV-TWA，二級報警設定值應小于或等于100%TLV-TWA。
設在惰性氣體間的氧氣探測器，其一級報警設定值不應小于19.5%氧氣體積濃度(V/V)，二級報警設定值不應小于18%氧氣體積濃度(V/V)。
 二氧化碳氣體系統宜設二氧化碳氣體探測器，其報警設定值應為5000ppm。
備注：41
特氣應急處置
42
關氣
疏散
滅火
硅烷滅火注意事項：
發生硅烷火災時，應緊急切斷硅烷氣源，在未切斷氣源的情況下，嚴禁撲滅硅烷火焰。
發生硅烷火災時，應使用水對鋼瓶、儲罐等進行冷卻。
不應使用鹵代烷類及二氧化碳滅火器。
匯報
備注：禁止用任何熱源對氣瓶進行加熱。---氣瓶安全技術監察規程
備注：42

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匯報人：XXX
匯報日期：
備注：43

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