909 Project Very Large Scale Integrated Circuit Factory je hlavným stavebným projektom elektronického priemyslu mojej krajiny počas deviateho päťročného plánu na výrobu čipov so šírkou čiary 0,18 mikrónu a priemerom 200 mm.
Technológia výroby veľmi rozsiahlych integrovaných obvodov zahŕňa nielen vysoko presné technológie, ako je mikroobrábanie, ale kladie aj vysoké požiadavky na čistotu plynu.
Hromadné dodávky plynu pre projekt 909 zabezpečuje spoločný podnik medzi Praxair Utility Gas Co., Ltd. zo Spojených štátov amerických a príslušnými stranami v Šanghaji, aby spoločne založili závod na výrobu plynu. Závod na výrobu plynu susedí s továrňou projektu 909. budova s rozlohou približne 15 000 metrov štvorcových. Požiadavky na čistotu a výstup rôznych plynov
Vysoko čistý dusík (PN2), dusík (N2) a vysoko čistý kyslík (PO2) sa vyrábajú separáciou vzduchu. Vysoko čistý vodík (PH2) sa vyrába elektrolýzou. Argón (Ar) a hélium (He) sa nakupujú externe. Kváziplyn sa čistí a filtruje na použitie v projekte 909. Špeciálny plyn sa dodáva vo fľašiach a skriňa na plynové fľaše sa nachádza v pomocnej dielni závodu na výrobu integrovaného obvodu.
Medzi ďalšie plyny patrí aj systém CDA čistého suchého stlačeného vzduchu s objemom spotreby 4185 m3/h, tlakovým rosným bodom -70°C a veľkosťou častíc nie väčšou ako 0,01 um v plyne v mieste použitia. Systém dýchania stlačeného vzduchu (BA), objem spotreby 90 m3/h, tlakový rosný bod 2℃, veľkosť častíc v plyne v mieste použitia nie je väčšia ako 0,3 um, systém procesného vákua (PV), objem spotreby 582 m3/h, stupeň vákua v mieste použitia -79993Pa. Čistiaci vákuový (HV) systém, využiteľný objem 1440 m3/h, stupeň vákua v mieste použitia -59995 Pa. Miestnosť vzduchového kompresora a miestnosť vákuovej pumpy sa nachádzajú v areáli továrne projektu 909.
Výber potrubných materiálov a príslušenstva
Plyn používaný pri výrobe VLSI má extrémne vysoké požiadavky na čistotu.Plynovody vysokej čistotysa zvyčajne používajú v čistých výrobných prostrediach a ich kontrola čistoty by mala byť konzistentná alebo vyššia ako úroveň čistoty používaného priestoru! Okrem toho sa v čistých výrobných prostrediach často používajú vysokočisté plynovody. Čistý vodík (PH2), vysoko čistý kyslík (PO2) a niektoré špeciálne plyny sú horľavé, výbušné, horenie podporujúce alebo toxické plyny. Ak je systém plynovodov nevhodne navrhnutý alebo sú nesprávne zvolené materiály, nielenže sa zníži čistota plynu používaného v bode plynu, ale aj zlyhá. Spĺňa požiadavky procesu, ale jeho použitie nie je bezpečné a spôsobí znečistenie čistej továrne, čo ovplyvní bezpečnosť a čistotu čistej továrne.
Garancia kvality vysoko čistého plynu v mieste použitia nezávisí len od presnosti výroby plynu, čistiacich zariadení a filtrov, ale je do veľkej miery ovplyvnená aj mnohými faktormi potrubného systému. Ak sa spoliehame na zariadenia na výrobu plynu, čistiace zariadenia a filtre Je jednoducho nesprávne klásť nekonečne vyššie požiadavky na presnosť, aby sme kompenzovali nesprávny návrh systému plynového potrubia alebo výber materiálu.
Počas procesu navrhovania projektu 909 sme sa riadili „Kódexom navrhovania čistých zariadení“ GBJ73-84 (aktuálny štandard je (GB50073-2001)), „Kódexom navrhovania staníc stlačeného vzduchu“ GBJ29-90, „Kódexom pre projektovanie kyslíkových staníc“ GB50030-91, „Kódex pre projektovanie vodíkových a kyslíkových staníc“ GB50177-93 a príslušné technické opatrenia na výber potrubných materiálov a príslušenstva. „Kódex pre projektovanie čistých zariadení“ stanovuje výber potrubných materiálov a ventilov nasledovne:
(1) Ak je čistota plynu väčšia alebo rovná 99,999 % a rosný bod je nižší ako -76 °C, 00Cr17Ni12Mo2Ti nízkouhlíkové potrubie z nehrdzavejúcej ocele (316L) s elektrolyticky leštenou vnútornou stenou alebo potrubie z nehrdzavejúcej ocele OCr18Ni9 (304) s mala by sa použiť elektrolyticky leštená vnútorná stena. Ventil by mal byť membránový alebo vlnovcový ventil.
(2) Ak je čistota plynu väčšia alebo rovná 99,99 % a rosný bod je nižší ako -60 °C, mala by sa použiť rúrka z nehrdzavejúcej ocele OCr18Ni9 (304) s elektrolyticky leštenou vnútornou stenou. Okrem vlnovcových ventilov, ktoré by sa mali používať pre horľavé plynovody, by sa mali pre ostatné plynovody použiť guľové ventily.
(3) Ak je rosný bod suchého stlačeného vzduchu nižší ako -70°C, mala by sa použiť rúrka z nehrdzavejúcej ocele OCr18Ni9 (304) s leštenou vnútornou stenou. Ak je rosný bod nižší ako -40 ℃, mala by sa použiť rúrka z nehrdzavejúcej ocele OCr18Ni9 (304) alebo žiarovo pozinkovaná bezšvíková oceľová rúrka. Ventil by mal byť vlnovcový alebo guľový ventil.
(4) Materiál ventilu by mal byť kompatibilný s materiálom spojovacieho potrubia.
Podľa požiadaviek špecifikácií a príslušných technických opatrení pri výbere potrubných materiálov zohľadňujeme najmä tieto aspekty:
(1) Priedušnosť materiálov rúrok by mala byť malá. Rúry z rôznych materiálov majú rôznu priepustnosť vzduchu. Ak sa vyberú potrubia s väčšou priepustnosťou vzduchu, znečistenie sa nedá odstrániť. Rúry z nehrdzavejúcej ocele a medené rúry lepšie zabraňujú prenikaniu a korózii kyslíka v atmosfére. Avšak, pretože rúrky z nehrdzavejúcej ocele sú menej aktívne ako medené rúrky, medené rúrky sú aktívnejšie pri preniknutí vlhkosti z atmosféry do ich vnútorných povrchov. Preto pri výbere rúr pre plynovody vysokej čistoty by mali byť prvou voľbou rúry z nehrdzavejúcej ocele.
(2) Vnútorný povrch materiálu potrubia je adsorbovaný a má malý vplyv na analýzu plynu. Po spracovaní rúry z nehrdzavejúcej ocele sa určité množstvo plynu zadrží v jej kovovej mriežke. Pri prechode vysoko čistého plynu sa táto časť plynu dostane do prúdu vzduchu a spôsobí znečistenie. Zároveň v dôsledku adsorpcie a analýzy kov na vnútornom povrchu potrubia tiež vytvorí určité množstvo prášku, čo spôsobí znečistenie vysoko čistého plynu. Pre potrubné systémy s čistotou nad 99,999 % alebo úrovňou ppb by sa mala použiť rúrka z nehrdzavejúcej ocele s nízkym obsahom uhlíka 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Odolnosť rúr z nehrdzavejúcej ocele je lepšia ako odolnosť medených rúr a kovový prach, ktorý vzniká eróziou prúdenia vzduchu, je relatívne menší. Výrobné dielne s vyššími požiadavkami na čistotu môžu použiť rúrky z nízkouhlíkovej nehrdzavejúcej ocele 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) alebo rúrky z nehrdzavejúcej ocele OCr18Ni9 (304), medené rúrky sa nesmú používať.
(4) Pre potrubné systémy s čistotou plynu nad 99,999 % alebo úrovňami ppb alebo ppt, alebo v čistých priestoroch s úrovňami čistoty vzduchu N1-N6 špecifikovanými v „Clean Factory Design Code“, ultračisté potrubia aleboEP ultra čisté rúryby sa malo použiť. Vyčistite „čistú trubicu s ultra hladkým vnútorným povrchom“.
(5) Niektoré zo špeciálnych systémov plynovodov používaných vo výrobnom procese sú vysoko korozívne plyny. Rúry v týchto potrubných systémoch musia ako rúry používať nerezové rúry odolné voči korózii. V opačnom prípade dôjde k poškodeniu potrubia v dôsledku korózie. Ak sa na povrchu vyskytnú korózne škvrny, nepoužívajte obyčajné bezšvíkové oceľové rúry alebo pozinkované zvárané oceľové rúry.
(6) V zásade by mali byť všetky spoje plynovodov zvárané. Pretože zváranie pozinkovaných oceľových rúr zničí pozinkovanú vrstvu, pozinkované oceľové rúry sa nepoužívajú na rúry v čistých priestoroch.
Berúc do úvahy vyššie uvedené faktory, plynové potrubia a ventily vybrané v projekte &7& sú nasledovné:
Rúrky systému s vysoko čistým dusíkom (PN2) sú vyrobené z nízkouhlíkových rúr z nehrdzavejúcej ocele 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z vlnovcových ventilov z nehrdzavejúcej ocele z rovnakého materiálu.
Rúry systému dusíka (N2) sú vyrobené z nízkouhlíkových rúr z nehrdzavejúcej ocele 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z vlnovcových ventilov z nehrdzavejúcej ocele z rovnakého materiálu.
Rúry systému na vysoko čistý vodík (PH2) sú vyrobené z nízkouhlíkových rúr z nehrdzavejúcej ocele 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z vlnovcových ventilov z nehrdzavejúcej ocele z rovnakého materiálu.
Rúry systému vysokočistého kyslíka (PO2) sú vyrobené z nízkouhlíkových rúrok z nehrdzavejúcej ocele 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektricky leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z vlnovcových ventilov z nehrdzavejúcej ocele z rovnakého materiálu.
Rúrky argónového (Ar) systému sú vyrobené z nízkouhlíkových nerezových rúr 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštenými vnútornými stenami a použité sú nerezové vlnovcové ventily z rovnakého materiálu.
Rúry héliového (He) systému sú vyrobené z nízkouhlíkových nerezových rúr 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z nerezových vlnovcových ventilov z rovnakého materiálu.
Rúry systému čistého suchého stlačeného vzduchu (CDA) sú vyrobené z rúrok z nehrdzavejúcej ocele OCr18Ni9 (304) s leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z vlnovcových ventilov z nehrdzavejúcej ocele z rovnakého materiálu.
Rúry systému stlačeného vzduchu (BA) na dýchanie sú vyrobené z nerezových rúr OCr18Ni9 (304) s leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z nerezových guľových ventilov z rovnakého materiálu.
Rúry procesného vákua (PV) sú vyrobené z UPVC rúr a ventily sú vyrobené z vákuových klapiek vyrobených z rovnakého materiálu.
Rúry čistiaceho vysávača (VN) systému sú vyrobené z UPVC rúr a ventily sú vyrobené z vákuových klapiek vyrobených z rovnakého materiálu.
Rúry špeciálneho plynového systému sú všetky vyrobené z nízkouhlíkových nerezových rúr 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštenými vnútornými stenami a ventily sú vyrobené z nerezových vlnovcových ventilov z rovnakého materiálu.
3 Výstavba a montáž potrubí
3.1 Časť 8.3 „Kódexu projektovania čistej továrenskej budovy“ obsahuje nasledujúce ustanovenia pre potrubné spojenia:
(1) Potrubné spoje by mali byť zvárané, ale žiarovo pozinkované oceľové rúrky by mali mať závity. Tesniaci materiál závitových spojov musí spĺňať požiadavky článku 8.3.3 tejto špecifikácie.
(2) Rúry z nehrdzavejúcej ocele by sa mali spájať zváraním argónovým oblúkom a zváraním na tupo alebo hrdlovým zváraním, ale plynovody s vysokou čistotou by sa mali spájať zváraním na tupo bez značiek na vnútornej stene.
(3) Spojenie medzi potrubím a zariadením by malo spĺňať požiadavky na pripojenie zariadenia. Pri použití hadicových spojov by sa mali používať kovové hadice.
(4) Spojenie medzi potrubím a ventilmi by malo spĺňať nasledujúce predpisy
① Tesniaci materiál spájajúci vysoko čisté plynovody a ventily by mal používať kovové tesnenia alebo dvojité objímky podľa požiadaviek výrobného procesu a charakteristík plynu.
②Tesniaci materiál na závitovom alebo prírubovom spojení by mal byť polytetrafluóretylén.
3.2 Podľa požiadaviek špecifikácií a príslušných technických opatrení by malo byť spojenie vysokočistých plynovodov čo najviac zvarené. Pri zváraní sa treba vyhnúť priamemu zváraniu na tupo. Mali by sa použiť objímky rúr alebo hotové spoje. Rúrkové manžety by mali byť vyrobené z rovnakého materiálu a hladkého vnútorného povrchu ako rúry. úroveň, počas zvárania, aby sa zabránilo oxidácii zváracej časti, by sa mal do zváracieho potrubia zaviesť čistý ochranný plyn. V prípade rúr z nehrdzavejúcej ocele by sa malo použiť zváranie argónom a do potrubia by sa mal zaviesť argónový plyn rovnakej čistoty. Musí sa použiť závitové spojenie alebo závitové spojenie. Pri pripájaní prírub by sa na závitové spoje mali použiť objímky. Okrem kyslíkových a vodíkových potrubí, ktoré by mali používať kovové tesnenia, ostatné potrubia by mali používať polytetrafluóretylénové tesnenia. Účinné bude aj nanesenie malého množstva silikónovej gumy na tesnenia. Zvýšte tesniaci účinok. Podobné opatrenia by sa mali vykonať pri vytváraní prírubových spojení.
Pred začatím inštalačných prác podrobná vizuálna kontrola potrubí,armatúry, ventily a pod. Vnútorná stena bežných rúr z nehrdzavejúcej ocele by mala byť pred inštaláciou morená. Rúrky, armatúry, ventily atď. kyslíkových potrubí by mali byť prísne zakázané pred ropou a mali by byť pred inštaláciou prísne odmastené podľa príslušných požiadaviek.
Pred inštaláciou a uvedením systému do prevádzky by mal byť systém prepravného a distribučného potrubia úplne prečistený dodávaným plynom vysokej čistoty. To nielenže odfúkne prachové častice, ktoré náhodne spadli do systému počas procesu inštalácie, ale tiež zohráva úlohu sušenia v potrubnom systéme, pričom odstráni časť plynu obsahujúceho vlhkosť absorbovaného stenou potrubia a dokonca aj materiál potrubia.
4. Tlaková skúška a prevzatie potrubia
(1) Po inštalácii systému sa vykoná 100 % rádiografická kontrola potrubí prepravujúcich vysoko toxické kvapaliny v špeciálnych plynovodoch, pričom ich kvalita nesmie byť nižšia ako stupeň II. Ostatné potrubia sa podrobia odberovej rádiografickej kontrole a pomer odberu vzoriek nesmie byť menší ako 5 %, kvalita nesmie byť nižšia ako stupeň III.
(2) Po absolvovaní nedeštruktívnej kontroly by sa mala vykonať tlaková skúška. Aby sa zabezpečila suchosť a čistota potrubného systému, nesmie sa vykonávať hydraulická tlaková skúška, ale mala by sa použiť pneumatická tlaková skúška. Skúška tlaku vzduchu by sa mala vykonať pomocou dusíka alebo stlačeného vzduchu, ktorý zodpovedá úrovni čistoty čistej miestnosti. Skúšobný tlak potrubia by mal byť 1,15-násobok projektovaného tlaku a skúšobný tlak vákuového potrubia by mal byť 0,2 MPa. Počas testu by sa mal tlak postupne a pomaly zvyšovať. Keď tlak stúpne na 50 % skúšobného tlaku, ak sa nezistí žiadna abnormalita alebo netesnosť, pokračujte v zvyšovaní tlaku krok za krokom o 10 % skúšobného tlaku a stabilizujte tlak na 3 minúty na každej úrovni, kým sa skúšobný tlak nedosiahne . Stabilizujte tlak na 10 minút, potom znížte tlak na projektovaný tlak. Čas zastavenia tlaku by sa mal určiť podľa potrieb detekcie úniku. Penotvorné činidlo je kvalifikované, ak nedochádza k úniku.
(3) Keď vákuový systém prejde tlakovou skúškou, mal by tiež vykonať 24-hodinovú skúšku stupňa vákua podľa konštrukčných dokumentov a miera natlakovania by nemala byť väčšia ako 5%.
(4) Skúška tesnosti. Pre potrubné systémy triedy ppb a ppt by sa podľa príslušných špecifikácií žiadny únik nemal považovať za kvalifikovaný, ale test množstva úniku sa používa počas projektovania, to znamená, že test množstva úniku sa vykonáva po teste vzduchotesnosti. Tlak je pracovný tlak a tlak sa zastaví na 24 hodín. Priemerný hodinový únik je podľa kvalifikácie menší alebo rovný 50 ppm. Výpočet úniku je nasledujúci:
A = (1-P2T1/P1T2)*100/T
Vo vzorci:
Únik za hodinu (%)
P1-Absolútny tlak na začiatku testu (Pa)
P2-Absolútny tlak na konci testu (Pa)
T1 – absolútna teplota na začiatku testu (K)
T2 – absolútna teplota na konci testu (K)
Čas odoslania: 12. decembra 2023