BSGS特殊ガスキャビネット入門

BSGS スペシャリティガスキャビネット

半導体、TFT-LCD、太陽光発電、リチウムイオン電池などのハイエンド製造施設では、シラン（SiH₄）、アンモニア（NH₃）、水素（H₂）、塩素（Cl₂）、六フッ化タングステン（WF₆）などの特殊ガスが、高圧シリンダーで現場に供給され、配管を通じてプロセスチャンバーに運ばれ、成膜、エッチング、ドーピングなどの重要なプロセスを促進します。これらのガスのほとんどは、可燃性、爆発性、高毒性、または高腐食性です。シリンダーとプロセス機器の間には、保管、圧力調整、切り替え、監視、インターロック、排ガス処理を統合する中央ハブが必要です。それがBSGS（バルクスペシャリティガスシステム）です。

機能紹介

BSGSスペシャリティガスキャビネットの概要

Wofly Technology BSGSスペシャリティガスキャビネットショーケース

01 全体構造

BSGSスペシャリティガスキャビネットは、密閉型シリンダー保管エリア、ステンレス鋼ガス分配マニホールドおよびバルブアセンブリ、圧力調整ユニット、PLCベースのヒューマンマシンインターフェース制御ユニット、ガス検知および安全インターロックユニット、排ガス処理ユニットの6つのユニットを統合した垂直鋼製キャビネットです。ガスラインには、SEMI高純度ガス要件を満たすために、316L EP/BAステンレス鋼チューブと高純度ダイヤフラムバルブが使用されています。キャビネットの上部には赤、黄、緑のアラームライトが装備されており、キャビネットのドアにはビューイングウィンドウと機械式ロックが付いています。シリンダーは専用ブラケットに固定されており、シリンダーの交換は、隔離およびパージプロセスが正常に完了した後でのみ実行できます。

                       BSGSスペシャリティガスキャビネット内部

02 自動デュアルタンク切り替え

BSGSは、プライマリシリンダー用とスタンバイシリンダー用の2つのミラーリングされたガスラインで構成されています。PLCはプライマリシリンダーの出口圧力をリアルタイムで監視します。圧力が設定された下限プロセス設定値まで低下すると、プライマリシリンダーバルブアセンブリを自動的に閉じ、スタンバイシリンダーバルブアセンブリを開き、操作を中断することなく切り替えを可能にし、シリンダー交換の必要性を示すアラームをトリガーします。これにより、単一のシリンダー切れによるプロセスガスの供給中断を防ぎます。切り替えプロセス中、システムは自動的に配管のパージと圧力保持（リークチェック）を実行し、2つのライン間のガスクロスコンタミネーションと高純度配管への空気の逆流を防ぎます。

03 多段階圧力調整と安定した圧力出力

シリンダー圧力は数メガパスカルから10メガパスカル以上（NH₃の蒸気圧は約0.9 MPa、高圧SiH₄シリンダーは10 MPa以上に達する可能性があります）ですが、プロセスエンドでは0.2〜0.5 MPaしか必要としません。BSGSスペシャリティガスキャビネットは、圧力計、圧力トランスミッター、オリフィスプレートと組み合わせて、2段階の圧力低下プロセス（高圧側での一次圧力低下と低圧側での二次圧力低下（微調整））により、出口圧力を安定させます。マニホールドには空気圧ダイヤフラムバルブとチェックバルブが取り付けられており、バルブは316L VCRフェイスシール接続を備えています。

                     特殊ガスキャビネットパネル配管表示

04 リーク検知と安全インターロックアラーム

キャビネット内には、ガスの特性に応じて検出器が設置されています。可燃性ガス（H₂、SiH₄、NH₃）には触媒燃焼式または赤外線検出器が使用され、高毒性および腐食性ガス（Cl₂、PH₃、AsH₃）には電気化学式検出器が使用され、ガスの密度に応じてキャビネットの底部または上部に配置されます。濃度が低アラームしきい値に達すると、聴覚および視覚アラームがトリガーされ、信号が送信されます。高アラームしきい値に達すると、シリンダーエンドバルブが自動的に閉じられ、緊急換気が作動し、防爆でない電気回路が遮断され、プラントのGDSにインターロック信号が送信されます。

                               煙感知器ショーケース

05 防爆陽圧および電気安全

SiH₄、H₂、NH₃などの可燃性および爆発性ガスを使用する用途では、BSGSスペシャリティガスキャビネットにはPXK型防爆陽圧制御キャビネットが装備されています。キャビネットにはクリーン圧縮空気または窒素（N₂）が供給され、わずかな陽圧を維持し、外部からの爆発性混合物の侵入を防ぎます。HMIタッチスクリーン、緊急停止ボタン、聴覚および視覚アラームはすべて陽圧チャンバー内に配置され、電気部品はEx防爆定格に従って選択されます。

         防爆陽圧キャビネットの展示

06 排ガススクラビングと排出基準への準拠

BSGSスペシャリティガスキャビネットは、パージ、交換、シリンダー交換操作中に少量のプロセス排ガスを放出します。吸着および中和後、排ガスは排出基準に準拠して専用排気ダクトから屋外に排出され、ワークショップでの有毒および可燃性ガスの蓄積を防ぎます。

機能紹介

バルクスペシャリティガス供給システムにおけるBSGSスペシャリティガスキャビネットの役割

               Wofly Technology ワークショップ設備ショーケース

01 システムリンクのトラブルシューティング

完全なスペシャリティガス供給チェーンは4つのセクションで構成されています：①ガス源エリア（シリンダー室/スペシャリティガスステーション）はシリンダーラックを保管します；②BSGSスペシャリティガスキャビネットは、切り替え、圧力調整、監視、インターロック、排ガス処理を処理します；③配管およびバルブボックス（VMB/VMP）は、高純度ガスをさまざまなプロセスゾーンに供給します；④プロセス機器エンド（ツール）では、ガスはエンドポイントガス制御パネル（GCP）を通じてエッチング、成膜、イオン注入チャンバーにルーティングされます。BSGSスペシャリティガスキャビネットはセグメント①に配置され、高圧シリンダー保管エリアとクリーンルームの間の物理的および安全上の境界として機能します。

  BSGSスペシャリティガスシステムの選択（参考のみ）

02 セキュリティ分離

BSGSスペシャリティガスキャビネットのコアシステム価値は分離です。高圧、高毒性、可燃性のシリンダーは、常にビューイングウィンドウを備えたキャビネット内に封じ込められています。通常の操作中、担当者は高圧ガスラインに接触しません。漏洩が発生した場合、緊急換気が直ちに作動し、高アラームインターロックがバルブを遮断します。漏洩したガスはキャビネット内に封じ込められ、スクラビングされてから排出され、クリーンルーム、廊下、または担当エリアへの拡散を防ぎ、メインワークショップエリアのガス濃度が常に許容暴露限界（OEL）を下回ることを保証します。

03 連続ガス供給

半導体生産ラインは24時間稼働しており、単一の機器へのガス供給の単一の中断は、ウェハーのバッチ全体をスクラップさせる可能性があります。BSGSスペシャリティガスキャビネットのデュアルシリンダー自動切り替えシステムは、シリンダー交換をオフライン操作からオンラインプロセスに変換します。プライマリシリンダーが空になると、バックアップシリンダーが自動的にオンラインになり、オペレーションおよびメンテナンス担当者がプロセスを中断することなく空のシリンダーを交換できます。交換後、システムは自動的に圧力維持とパージを実行してからプライマリ供給パスに切り戻し、生産ライン全体の利用率を直接保証します。

                               バルクガスパイプライン展示

04 圧力の二次安定化と空気供給品質

BSGSスペシャリティガスキャビネットは通常、数十メートルから数百メートルの距離に及ぶBA/EP配管を通じてプロセス機器に供給します。ルートに沿って、摩擦抵抗、VMBでのガス分配、および複数の機器による同時ガス消費により、圧力変動が発生します。BSGSスペシャリティガスキャビネットは、二次圧力調整ステージで出口圧力をプロセス要件に正確に調整します。下流の圧力トランスミッターと連携してクローズドループ補償を行うことで、VMBでの安定した入口圧力を維持し、複数のデバイスがガスを奪い合うのを防ぎ、膜の均一性とエッチング選択性に影響を与える可能性のある流量変動を回避します。

                             バルクガスプロジェクトに関するプレゼンテーション

05 GDS/GMSシステムとの統合データアップロード

最新のBSGSは、プラント全体のガス検知システム（GDS）およびガス監視システム（GMS）のフィールドノードとして機能します。ハードワイヤリングまたはModbus/Profinet通信を介して、BSGSは、シリンダーの状態（使用中/スタンバイ/空）、入口および出口圧力、累積流量、検出器濃度、キャビネットドアの状態、アラームコードなどのリアルタイムデータを中央監視室に送信します。これにより、オペレーションおよびメンテナンス担当者は、どのキャビネットがシリンダー交換を必要としているか、および配管のどのセクションに軽微な漏れがあるかをリモートで判断でき、予知保全を容易にします。

06 排出側クローズドループ準拠

BSGSスペシャリティガスキャビネットは、パージ、交換、および漏洩検出からの排ガスをキャビネット内で前処理してから、プラントのスクラバーにルーティングして集中排出します。プラントの排気換気システムと組み合わせて、ガス源、使用点、および排出を網羅する完全で準拠したクローズドループシステムを形成します。このクローズドループシステムは、SEMI S2（半導体機器安全評価ガイド）、GB 50177（水素ステーション設計コード）、およびGB/T 50493（可燃性/有毒ガス検知およびアラームシステム設計標準）などの基準の下で、新しいおよび改修された半導体施設に必須の要件です。

                             バルクガスプロジェクトに関するプレゼンテーション