909 Project Very Large Scale Integrated Circuit Factory je hlavním stavebním projektem elektronického průmyslu mé země během Devátého pětiletého plánu na výrobu čipů s šířkou čáry 0,18 mikronu a průměrem 200 mm.
Technologie výroby velmi rozsáhlých integrovaných obvodů zahrnuje nejen vysoce přesné technologie, jako je mikroobrábění, ale také klade vysoké požadavky na čistotu plynu.
Hromadné dodávky plynu pro projekt 909 zajišťuje společný podnik mezi Praxair Utility Gas Co., Ltd. ze Spojených států a příslušnými stranami v Šanghaji za účelem společného založení závodu na výrobu plynu. Závod na výrobu plynu sousedí s továrnou projektu 909 budova o rozloze přibližně 15 000 metrů čtverečních. Požadavky na čistotu a výkon různých plynů
Vysoce čistý dusík (PN2), dusík (N2) a vysoce čistý kyslík (PO2) se vyrábí separací vzduchu. Vysoce čistý vodík (PH2) se vyrábí elektrolýzou. Argon (Ar) a helium (He) jsou nakupovány externě. Kvaziplyn se čistí a filtruje pro použití v projektu 909. Speciální plyn je dodáván v lahvích a skříň na plynové lahve je umístěna v pomocné dílně výrobního závodu integrovaného obvodu.
Mezi další plyny patří také systém CDA čistého suchého stlačeného vzduchu s objemem použití 4185 m3/h, tlakovým rosným bodem -70 °C a velikostí částic v plynu v místě použití nepřesahující 0,01 um. Systém dýchacího stlačeného vzduchu (BA), objem spotřeby 90 m3/h, tlakový rosný bod 2℃, velikost částic v plynu v místě použití není větší než 0,3 um, systém procesního vakua (PV), objem spotřeby 582 m3/h, stupeň vakua v místě použití -79993Pa . Čistící vakuový (HV) systém, objem použití 1440 m3/h, stupeň vakua v místě použití -59995 Pa. Místnost vzduchového kompresoru a místnost vývěvy se nacházejí v areálu továrny projektu 909.
Výběr materiálů potrubí a příslušenství
Plyn používaný při výrobě VLSI má extrémně vysoké požadavky na čistotu.Plynovody vysoké čistotyse obvykle používají v čistých výrobních prostředích a jejich kontrola čistoty by měla být konzistentní nebo vyšší než úroveň čistoty používaného prostoru! V čistých výrobních prostředích se navíc často používají plynovody o vysoké čistotě. Čistý vodík (PH2), vysoce čistý kyslík (PO2) a některé speciální plyny jsou hořlavé, výbušné, hoření podporující nebo toxické plyny. Pokud je plynovodní systém nevhodně navržen nebo jsou nevhodně zvoleny materiály, nejenže se sníží čistota plynu používaného v místě plynu, ale také selže. Splňuje požadavky procesu, ale jeho použití není bezpečné a způsobí znečištění čisté továrny, což má vliv na bezpečnost a čistotu čisté továrny.
Garance kvality vysoce čistého plynu v místě použití závisí nejen na přesnosti výroby plynu, čistících zařízení a filtrů, ale je do značné míry ovlivněna také mnoha faktory potrubního systému. Pokud se spoléháme na zařízení na výrobu plynu, zařízení na čištění a filtry Je prostě nesprávné klást nekonečně vyšší požadavky na přesnost jako kompenzaci nesprávného návrhu systému plynového potrubí nebo výběru materiálu.
Během procesu navrhování projektu 909 jsme se řídili „Kodexem pro navrhování čistých zařízení“ GBJ73-84 (současná norma je (GB50073-2001)), „Kodexem pro navrhování stanic stlačeného vzduchu“ GBJ29-90, „Kodexem pro projektování kyslíkových stanic“ GB50030-91, „Kodex pro projektování vodíkových a kyslíkových stanic“ GB50177-93 a příslušná technická opatření pro výběr potrubních materiálů a příslušenství. „Kodex pro navrhování čistých závodů“ stanoví výběr materiálů potrubí a ventilů následovně:
(1) Pokud je čistota plynu vyšší nebo rovna 99,999 % a rosný bod je nižší než -76 °C, 00Cr17Ni12Mo2Ti trubka z nízkouhlíkové nerezové oceli (316L) s elektrolyticky leštěnou vnitřní stěnou nebo trubka z nerezové oceli OCr18Ni9 (304) s měla by být použita elektrolyticky leštěná vnitřní stěna. Ventil by měl být membránový nebo vlnovcový ventil.
(2) Pokud je čistota plynu vyšší nebo rovna 99,99 % a rosný bod je nižší než -60°C, měla by být použita nerezová trubka (304) OCr18Ni9 s elektrolyticky leštěnou vnitřní stěnou. Kromě vlnovcových ventilů, které by měly být použity pro hořlavé plynovody, by měly být kulové ventily použity pro ostatní plynovody.
(3) Pokud je rosný bod suchého stlačeného vzduchu nižší než -70°C, měla by být použita nerezová trubka OCr18Ni9 (304) s leštěnou vnitřní stěnou. Pokud je rosný bod nižší než -40 ℃, měla by být použita trubka z nerezové oceli OCr18Ni9 (304) nebo žárově zinkovaná bezešvá ocelová trubka. Ventil by měl být vlnovcový nebo kulový ventil.
(4) Materiál ventilu by měl být kompatibilní s materiálem spojovací trubky.
Podle požadavků specifikací a příslušných technických opatření zvažujeme při výběru potrubních materiálů především následující aspekty:
(1) Vzduchová propustnost materiálů potrubí by měla být malá. Trubky z různých materiálů mají různou propustnost vzduchu. Při výběru potrubí s větší propustností vzduchu nelze znečištění odstranit. Trubky z nerezové oceli a měděné trubky lépe zabraňují pronikání a korozi kyslíku v atmosféře. Protože jsou však trubky z nerezové oceli méně aktivní než trubky měděné, měděné trubky aktivněji umožňují pronikání vlhkosti z atmosféry do jejich vnitřních povrchů. Proto by při výběru potrubí pro plynovody vysoké čistoty měly být první volbou trubky z nerezové oceli.
(2) Vnitřní povrch materiálu potrubí je adsorbován a má malý vliv na analýzu plynu. Po zpracování trubky z nerezové oceli se určité množství plynu zadrží v její kovové mřížce. Při průchodu vysoce čistého plynu se tato část plynu dostane do proudu vzduchu a způsobí znečištění. Současně v důsledku adsorpce a analýzy bude kov na vnitřním povrchu trubky produkovat také určité množství prášku, což způsobí znečištění vysoce čistého plynu. Pro potrubní systémy s čistotou nad 99,999 % nebo úrovní ppb by se měla použít trubka z nízkouhlíkové nerezové oceli 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Odolnost proti opotřebení trubek z nerezové oceli je lepší než u měděných trubek a kovový prach vznikající erozí prouděním vzduchu je relativně menší. Výrobní dílny s vyššími požadavky na čistotu mohou použít trubky z nízkouhlíkové nerezové oceli 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) nebo trubky z nerezové oceli OCr18Ni9 ( 304), měděné trubky se nepoužívají.
(4) Pro potrubní systémy s čistotou plynu nad 99,999 % nebo úrovněmi ppb nebo ppt nebo v čistých prostorách s úrovněmi čistoty vzduchu N1-N6 specifikovanými v „Clean Factory Design Code“, ultračisté potrubí neboEP ultra čisté trubkyby měl být použit. Vyčistěte „čistou trubici s ultra hladkým vnitřním povrchem“.
(5) Některé speciální systémy plynovodů používané ve výrobním procesu jsou vysoce korozivní plyny. Potrubí v těchto potrubních systémech musí jako trubky používat nerezové trubky odolné proti korozi. V opačném případě dojde k poškození potrubí v důsledku koroze. Pokud se na povrchu vyskytují korozní skvrny, nepoužívejte běžné bezešvé ocelové trubky nebo pozinkované svařované ocelové trubky.
(6) V zásadě by všechny spoje plynovodů měly být svařeny. Protože svařování galvanizovaných ocelových trubek zničí galvanizovanou vrstvu, galvanizované ocelové trubky se nepoužívají pro trubky v čistých prostorách.
Vezmeme-li v úvahu výše uvedené faktory, plynovodní potrubí a ventily vybrané v projektu &7& jsou následující:
Systémové potrubí vysoce čistého dusíku (PN2) je vyrobeno z nízkouhlíkových nerezových trubek 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových vlnovcových ventilů ze stejného materiálu.
Potrubí systému dusíku (N2) je vyrobeno z nízkouhlíkových nerezových trubek 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových vlnovcových ventilů ze stejného materiálu.
Potrubí systému s vysoce čistým vodíkem (PH2) je vyrobeno z nízkouhlíkových nerezových trubek 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových vlnovcových ventilů ze stejného materiálu.
Systémové potrubí vysoce čistého kyslíku (PO2) je vyrobeno z nízkouhlíkových nerezových trubek 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových vlnovcových ventilů ze stejného materiálu.
Potrubí systému Argon (Ar) je vyrobeno z nízkouhlíkových nerezových trubek 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštěnými vnitřními stěnami a jsou použity nerezové vlnovcové ventily ze stejného materiálu.
Potrubí systému helium (He) je vyrobeno z nízkouhlíkových nerezových trubek 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových vlnovcových ventilů ze stejného materiálu.
Systémové potrubí čistého suchého stlačeného vzduchu (CDA) je vyrobeno z nerezových trubek OCr18Ni9 (304) s leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových vlnovcových ventilů ze stejného materiálu.
Potrubí dýchacího systému stlačeného vzduchu (BA) je vyrobeno z nerezových trubek OCr18Ni9 (304) s leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových kulových kohoutů ze stejného materiálu.
Trubky procesního vakua (PV) jsou vyrobeny z UPVC trubek a ventily jsou vyrobeny z vakuových klapek vyrobených ze stejného materiálu.
Trubky čisticího vakuového (VN) systému jsou vyrobeny z UPVC trubek a ventily jsou vyrobeny z vakuových klapek ze stejného materiálu.
Potrubí speciálního plynového systému je celé vyrobeno z nízkouhlíkových nerezových trubek 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektrolyticky leštěnými vnitřními stěnami a ventily jsou vyrobeny z nerezových vlnovcových ventilů ze stejného materiálu.
3 Stavba a montáž potrubí
3.1 Oddíl 8.3 „Kódu pro navrhování čistých továrních budov“ obsahuje následující ustanovení pro připojení potrubí:
(1) Potrubní spoje by měly být svařeny, ale žárově zinkované ocelové trubky by měly být opatřeny závitem. Těsnicí materiál závitových spojů musí splňovat požadavky článku 8.3.3 této specifikace.
(2) Trubky z nerezové oceli by měly být spojeny svařováním argonovým obloukem a svařováním na tupo nebo hrdlovým svařováním, ale potrubí vysoce čistého plynu by mělo být spojeno svařováním na tupo bez značek na vnitřní stěně.
(3) Spojení mezi potrubím a zařízením by mělo splňovat požadavky na připojení zařízení. Při použití hadicových spojů by měly být použity kovové hadice.
(4) Spojení mezi potrubím a ventily by mělo splňovat následující předpisy
① Těsnicí materiál spojující potrubí a ventily vysoce čistého plynu by měl používat kovová těsnění nebo dvojité objímky podle požadavků výrobního procesu a charakteristik plynu.
②Těsnicí materiál na závitovém nebo přírubovém spojení by měl být polytetrafluorethylen.
3.2 Podle požadavků specifikací a příslušných technických opatření by měla být přípojka vysoce čistých plynovodů co nejvíce svařována. Během svařování je třeba se vyvarovat přímého svařování na tupo. Měly by být použity trubkové objímky nebo hotové spoje. Objímky potrubí by měly být vyrobeny ze stejného materiálu a hladkého vnitřního povrchu jako trubky. úrovně, během svařování, aby se zabránilo oxidaci svařované části, by měl být do svařovací trubky zaveden čistý ochranný plyn. Pro trubky z nerezové oceli by se mělo použít svařování argonem a do trubky by měl být zaveden argonový plyn stejné čistoty. Musí být použito závitové spojení nebo závitové spojení. Při připojování přírub by měly být pro závitové spoje použity objímky. Kromě kyslíkových a vodíkových trubek, které by měly používat kovová těsnění, by ostatní trubky měly používat polytetrafluorethylenová těsnění. Účinné bude také nanesení malého množství silikonové pryže na těsnění. Zvyšte těsnící účinek. Podobná opatření by měla být přijata při provádění přírubových spojů.
Před zahájením instalačních prací je třeba provést podrobnou vizuální kontrolu potrubí,kování, ventily atd. musí být provedeny. Vnitřní stěna běžných nerezových trubek by měla být před instalací mořena. Potrubí, armatury, ventily atd. kyslíkových potrubí by měly být přísně zakázány ropou a před instalací by měly být přísně odmaštěny podle příslušných požadavků.
Před instalací a uvedením systému do provozu by měl být systém přepravního a distribučního potrubí kompletně propláchnut dodaným vysoce čistým plynem. To nejen odfoukne prachové částice, které náhodně spadly do systému během procesu instalace, ale také hraje roli vysoušení v potrubním systému a odstraňuje část plynu obsahujícího vlhkost absorbovaného stěnou potrubí a dokonce i materiál potrubí.
4. Tlaková zkouška a přejímka potrubí
(1) Po instalaci systému se provede 100% radiografická kontrola potrubí přepravujících vysoce toxické kapaliny ve speciálních plynovodech a jejich kvalita nesmí být nižší než stupeň II. Ostatní potrubí musí být podrobeno odběru radiografické kontroly a poměr odběru vzorků nesmí být menší než 5 %, kvalita nesmí být nižší než stupeň III.
(2) Po absolvování nedestruktivní kontroly by měla být provedena tlaková zkouška. Aby byla zajištěna suchost a čistota potrubního systému, nesmí se provádět hydraulická tlaková zkouška, ale měla by být použita pneumatická tlaková zkouška. Zkouška tlaku vzduchu by měla být provedena pomocí dusíku nebo stlačeného vzduchu, který odpovídá úrovni čistoty čistého prostoru. Zkušební tlak potrubí by měl být 1,15 násobek projektovaného tlaku a zkušební tlak vakuového potrubí by měl být 0,2 MPa. Během testu by se měl tlak postupně a pomalu zvyšovat. Když tlak stoupne na 50 % zkušebního tlaku a nezjistíte-li žádnou abnormalitu nebo netěsnost, pokračujte ve zvyšování tlaku krok za krokem o 10 % zkušebního tlaku a stabilizujte tlak po dobu 3 minut na každé úrovni, dokud zkušební tlak nedosáhne . Stabilizujte tlak po dobu 10 minut, poté snižte tlak na návrhový tlak. Doba zastavení tlaku by měla být stanovena podle potřeb detekce netěsností. Pěnidlo je kvalifikováno, pokud nedochází k úniku.
(3) Poté, co vakuový systém projde tlakovou zkouškou, měl by také provést 24hodinovou zkoušku stupně vakua podle konstrukčních dokumentů a míra natlakování by neměla být větší než 5%.
(4) Zkouška těsnosti. U potrubních systémů třídy ppb a ppt by podle příslušných specifikací neměl být žádný únik považován za kvalifikovaný, ale test množství úniku se používá během návrhu, to znamená, že test množství úniku se provádí po testu vzduchotěsnosti. Tlak je pracovní tlak a tlak se zastaví na 24 hodin. Průměrný hodinový únik je podle kvalifikace menší nebo roven 50 ppm. Výpočet úniku je následující:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Ve vzorci:
Únik za hodinu (%)
P1-Absolutní tlak na začátku testu (Pa)
P2-Absolutní tlak na konci testu (Pa)
T1-absolutní teplota na začátku testu (K)
T2-absolutní teplota na konci testu (K)
Čas odeslání: 12. prosince 2023