在半导体制造领域,氢气作为一种关键的工艺气体,广泛应用于外延生长、刻蚀、退火等诸多重要环节。半导体专用氢气发生器能够现场产生高纯度氢气,为半导体生产提供稳定气源,其正确使用对于保障生产质量与效率、确保安全生产意义重大。以下为您详细介绍其使用步骤。
一、使用前的准备工作
(一)设备检查
1.外观检查:仔细查看氢气发生器的外壳有无破损、变形,各部件连接是否牢固。确认仪器的 “O?” 口通畅无阻,加液口盖子已取下,方便后续注液操作。
2.配件核对:对照装箱单,逐一核对随机配件是否齐全,如电源线、管路、密封件、说明书、保修卡等,确保无遗漏。
3.内部检查:若设备允许,可打开部分外壳,检查内部电路布线是否规整,有无松动、短路迹象;查看电解槽、气路管道等关键部件是否有损坏、腐蚀等情况。
(二)环境准备
1.通风良好:选择通风系统完善的场所放置发生器,确保氢气泄漏时能及时排出,避免积聚形成爆炸危险。
2.远离热源与火源:发生器应与热源(如加热炉、蒸汽管道等)保持安全距离,周围严禁有明火、火花产生,如焊接作业、吸烟等行为。
3.稳定平整的安装面:将发生器放置在坚固、水平的工作台面上,防止设备运行时因震动发生位移、倾倒。
4.适宜的温湿度:环境温度控制在 0℃ - 40℃之间,相对湿度不超过 85%。温度过高可能影响设备散热与部件性能,湿度过大则易引发电气故障、腐蚀设备。
(叁)电解液准备(若为电解水制氢型发生器)
1.试剂选择:选用化学纯级别的氢氧化钾(碍翱贬)或氢氧化钠(狈补翱贬)作为电解质,确保其纯度与质量,杂质可能影响电解效率与氢气纯度。
2.溶液配制:按照设备说明书要求的浓度进行配制,一般常用浓度为 10% 左右。例如,将 160g 氢氧化钾溶解于 1600ml 蒸馏水中,用干净的玻璃棒搅拌均匀,待其充分溶解、冷却至室温备用。
3.水质要求:必须使用蒸馏水或去离子水配制电解液,长期使用含有杂质的普通水会对发生器造成不可逆的损害,影响氢气质量与设备寿命。
二、开机操作流程
1.连接电源:将符合设备电压要求的电源线插头插入发生器电源接口,确保插头插紧,无松动接触不良现象。同时,检查设备接地是否可靠,接地电阻应小于 [X] 欧姆,良好的接地能有效保障设备与人身安全。
2.密封输出口与自检:将仪器输出口的密封帽旋紧,接通电源开关。此时,观察仪器流量显示,若显示为 300ml/min 左右(不同型号可能略有差异),表明仪器正在进行自检程序。在自检过程中,仪器会自动检测内部电路、气路、压力传感器等部件的工作状态。
3.自检异常处理:如果流量显示数字大于正常自检值,需立即停机,用皂液涂抹在输出口及各连接部位,检查是否有气泡产生,以判断是否存在漏气情况。若发现漏气,应紧固相应的密封螺帽或检查密封件是否损坏,必要时进行更换,直至自检合格。
4.连接用气设备:自检通过后,关闭电源,取下输出口密封帽,使用配套的管路将发生器与半导体工艺用气设备(或气体净化装置,若有)连接起来。确保管路连接紧密,无弯折、扭曲,使用卡箍或密封接头固定好,防止气体泄漏。
5.再次开机运行:重新打开电源开关,发生器进入工作状态,此时可观察到压力逐渐上升,流量显示也会根据实际产氢情况发生变化。等待设备运行稳定,压力与流量达到设定值后,即可为半导体工艺提供氢气。
叁、运行中的监控与维护
1.流量与压力监测:密切关注发生器的流量与压力显示仪表,确保流量与用气设备的实际用气量相匹配。若流量显示超出用气设备实际用量较多,可能存在气路泄漏,需及时停机,按照前文所述的检漏方法排查处理。同时,压力应稳定在设备设定的工作压力范围内(如 0.4MPa 左右,依型号而定),压力异常波动可能预示着设备故障,如压力传感器故障、气路堵塞等,需及时检修。
2.电解液液位检查:定期查看电解液液位,当液位接近低位刻度线时,应及时补充二次蒸馏水。添加时注意液位不要超过上限刻度线,避免溶液溢出腐蚀设备。加水频率与氢气使用量、环境温度有关,使用频繁、温度较高时,补水间隔会相应缩短。
3.硅胶干燥剂检查与更换:氢气发生器通常配备有硅胶干燥剂用于干燥氢气,若发现过滤器中的硅胶由蓝色变为粉红色,说明硅胶已吸水潮解,当变色硅胶量达到 2/3 时,需及时更换。更换方法为:先切断电源,放净系统内氢气,逆时针拧松干燥筒并向上取出,拧下上端塑料密封盖,倒出潮解硅胶,装入新的干燥硅胶,放入棉花后拧紧密封盖,再将干燥筒复原拧入密封座,注意不要拧得过紧,保证密封即可。
4.设备运行状态巡检:每隔一定时间对设备进行巡检,倾听设备运行声音是否正常,有无异常振动、噪声;检查设备外壳温度是否过高,正常运行时设备外壳温度应在允许范围内,若发现异常,应立即停机检查原因,排除故障后方可继续运行。
四、关机及关机后的维护
1.正常关机操作:当半导体工艺不再需要氢气供应时,先关闭发生器与用气设备之间的阀门,然后按照设备操作规程关闭氢气发生器电源开关,切断电源。
2.设备清理:关机后,若发生器表面有灰尘、污渍,可用干净的软布擦拭,但注意不要使用有机溶剂,防止损坏设备外壳。对于长期使用后,加液口处可能出现的白色粉末(KOH 或 NaOH 结晶),可用湿布轻轻擦拭去除。
3.电解液维护(长期停机时):如果设备计划长时间停机,应将电解池内的电解液全部倒出,并用蒸馏水冲洗干净,防止电解液干涸、结晶,腐蚀设备内部部件。下次使用前,再重新配制并加注电解液。
4.定期维护保养:即使设备处于停机备用状态,也应定期(如每月一次)对其进行通电检查,让设备短暂运行一段时间,以保持各部件的良好性能,及时发现潜在故障隐患。同时,定期检查设备的管路、阀门、密封件等,如有老化、损坏迹象,及时进行更换,确保设备随时能够正常投入使用。