在半導(dǎo)體、光伏、新能源和制藥行業(yè)，超高純氣體過濾器已成為氣體輸送系統(tǒng)中不可或缺的組件。國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料協(xié)會(SEMI)在 F20 與 F38 標準中明確指出，氣體管道中顆粒物濃度必須嚴格控制，否則將直接影響工藝良率和設(shè)備壽命。隨著芯片制程進入 5 nm 甚至 2 nm 時代，0.003 微米級別的過濾能力逐漸成為行業(yè)標配。

下面小編將從過濾器的工作原理、0.003 微米的重要性、行業(yè)標準與應(yīng)用場景等角度，系統(tǒng)剖析超高純氣體過濾器的價值，并結(jié)合恒歌(HENGKO)的產(chǎn)品解決方案，解答工程師和采購人員最關(guān)心的問題。

一、什么是超高純氣體過濾器?

超高純氣體過濾器(UHP Gas Filter)是一種專門用于 超高純氣體輸送系統(tǒng) 的過濾裝置，主要目標是去除管道中可能存在的顆粒物和污染物。與普通工業(yè)過濾器相比，它有幾個顯著特點：

1. 過濾精度高：可達 0.003 微米級別;

2. 材料潔凈：采用 316L 不銹鋼、鎳、鈦等金屬燒結(jié)材質(zhì)，全焊接結(jié)構(gòu)，避免析出;

3. 耐溫耐壓：適應(yīng) ≤20 MPa 的壓力和 ≤400 ℃ 的溫度;

4. 壽命長，可清洗：金屬燒結(jié)濾芯可反吹或超聲波清洗，使用壽命 5–10 倍于一次性濾芯。

二、0.003 微米為什么關(guān)鍵?

1. 制程要求

以 5 nm 芯片工藝為例，線路寬度只有人類頭發(fā)絲的 1/20.000.一顆 0.02 微米的顆粒足以導(dǎo)致短路或缺陷，而 0.1 微米顆粒會造成整片晶圓報廢。因此，過濾器必須攔截比線寬更小的顆粒。

2. 標準要求

SEMI F20：對超高純氣體過濾器的設(shè)計與性能提出明確要求;

ISO 146441 Class 1：空氣與氣體中的顆粒濃度必須控制在極低水平;

DOE(美國能源部)研究表明，氣體中 ≥0.1 微米顆粒濃度增加 1 倍，芯片良率會下降 3%–5%。

3. 實際影響

0.003 微米級別的過濾，相當(dāng)于對納米顆粒建立“終極屏障”。恒歌過濾器在此精度下可達到 9 LRV(Log Reduction Value)，即對 10? 個顆粒，最多只允許 1 個通過。

三、超高純氣體過濾器的工作原理

過濾器并非簡單的“篩網(wǎng)”，其原理綜合了以下機制：

1. 機械攔截：孔徑小于顆粒直徑，直接阻擋;

2. 慣性碰撞：高速顆粒因慣性偏離氣流軌跡，撞擊孔壁被截留;

3. 布朗擴散：亞微米顆粒因布朗運動增加與壁面的接觸幾率，從而被捕獲;

4. 靜電吸附(次要作用)：部分金屬表面電荷可增強捕捉效率。

恒歌的燒結(jié)金屬結(jié)構(gòu)在這些機理的綜合作用下，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的攔截。

四、應(yīng)用場景解析

1. 氣源端：BF 系列大宗氣體過濾器

應(yīng)用：氮氣、氬氣、氫氣等大宗氣體柜入口;

特點：流量 ≥1000 slpm，壓降低于 20%，攔截源頭顆粒;

價值：減少后端面板與儀器的負荷。

2. 分配端：SF 系列面板過濾器

應(yīng)用：IGS 面板系統(tǒng)，支持 C/W 型密封;

特點：安裝空間緊湊，0.003 μm 精度;

價值：阻止面板內(nèi)部閥門磨損產(chǎn)生的顆粒進入主氣路。

3. 終端：MF 系列儀器保護過濾器

應(yīng)用：MFC、閥門、壓力調(diào)節(jié)器前端;

特點：耐溫 400 ℃，可清洗;

價值：延長 MFC 壽命 2–3 倍，減少停機。

4. 腔室入口：DF 系列擴散器過濾器

應(yīng)用：CVD、PVD、Etch 腔室注氣口;

特點：同時具備擴散與過濾功能，避免湍流;

價值：提高薄膜均勻性，減少缺陷。

五、如何選型?

工程師在選用超高純氣體過濾器時，需要關(guān)注以下因素：

1. 過濾精度：是否滿足 ≥0.003 μm;

2. 流量與壓降：確保在額定流量下壓降可控;

3. 材料：優(yōu)先選擇全金屬焊接結(jié)構(gòu)，避免聚合物析出;

4. 兼容性：接口是否匹配 VCR、C/W 型密封;

5. 維護：是否支持清洗與長期使用。

六、成本與效益分析

以一條 300 mm 晶圓產(chǎn)線為例：

一次 MFC 故障造成的停機損失：約 50–100 萬元/小時;

沒有終端過濾器時，MFC 平均壽命：1–3 年;

配置恒歌 MF 系列后，壽命延長至 3年以上;

OF/BF/SF 等分級過濾組合，使腔室缺陷率下降 20%–30%。

長期來看，超高純氣體過濾器不是成本，而是節(jié)約。

隨著制程節(jié)點進入納米級時代，超高純氣體過濾器的價值愈發(fā)凸顯。0.003 微米的過濾能力不僅是行業(yè)標準，更是產(chǎn)線良率的保障。

恒歌通過 BF、SF、MF、DF 系列產(chǎn)品，形成從氣源到終端的完整防線，滿足 SEMI 與 ISO 的潔凈度要求。對于追求高可靠性和低停機率的工廠而言，正確選型和分級布置過濾器，是確保長期競爭力的必然選擇。

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