Tvornica integriranih krugova vrlo velikih razmjera iz projekta 909 je veliki građevinski projekt elektroničke industrije moje zemlje tokom devetog petogodišnjeg plana za proizvodnju čipova širine linije od 0,18 mikrona i promjera od 200 mm.
Tehnologija proizvodnje vrlo velikih integriranih krugova ne uključuje samo visokoprecizne tehnologije poput mikroobrade, već postavlja i visoke zahtjeve za čistoću plina.
Opskrba plinom za Projekt 909 u velikim količinama obezbijeđena je zajedničkim ulaganjem kompanije Praxair Utility Gas Co., Ltd. iz Sjedinjenih Američkih Država i relevantnih strana u Šangaju s ciljem zajedničkog uspostavljanja postrojenja za proizvodnju plina. Postrojenje za proizvodnju plina nalazi se uz fabričku zgradu projekta 909, a pokriva površinu od približno 15.000 kvadratnih metara. Zahtjevi za čistoću i izlaz različitih plinova...
Visokočisti azot (PN2), azot (N2) i visokočisti kiseonik (PO2) proizvode se separacijom vazduha. Visokočisti vodonik (PH2) proizvodi se elektrolizom. Argon (Ar) i helijum (He) se nabavljaju od spoljnih dobavljača. Kvazi-gas se pročišćava i filtrira za upotrebu u Projektu 909. Specijalni gas se isporučuje u bocama, a ormar za boce sa gasom se nalazi u pomoćnoj radionici fabrike za proizvodnju integrisanih kola.
Ostali gasovi također uključuju sistem čistog suhog komprimiranog zraka CDA, sa zapreminom korištenja 4185 m3/h, tačkom rose pod pritiskom od -70°C i veličinom čestica ne većom od 0,01 μm u gasu na mjestu upotrebe. Sistem komprimiranog zraka za disanje (BA), zapremina korištenja 90 m3/h, tačka rose pod pritiskom 2℃, veličina čestica u gasu na mjestu upotrebe nije veća od 0,3 μm, sistem procesnog vakuuma (PV), zapremina korištenja 582 m3/h, stepen vakuuma na mjestu upotrebe -79993 Pa. Sistem vakuuma za čišćenje (HV), zapremina korištenja 1440 m3/h, stepen vakuuma na mjestu upotrebe -59995 Pa. Prostorija za kompresor zraka i prostorija za vakuumsku pumpu nalaze se u fabričkom području projekta 909.
Izbor materijala za cijevi i pribora
Plin koji se koristi u VLSI proizvodnji ima izuzetno visoke zahtjeve za čistoću.Visokočisti plinovodiObično se koriste u čistim proizvodnim okruženjima, a njihova kontrola čistoće treba biti u skladu sa ili viša od nivoa čistoće prostora koji se koristi! Osim toga, plinovodi visoke čistoće često se koriste u čistim proizvodnim okruženjima. Čisti vodik (PH2), kisik visoke čistoće (PO2) i neki posebni plinovi su zapaljivi, eksplozivni, plinovi koji podržavaju sagorijevanje ili su otrovni. Ako je sistem plinovoda nepravilno dizajniran ili su materijali nepravilno odabrani, ne samo da će se čistoća plina koji se koristi na mjestu plinovoda smanjiti, već će i propasti. Ispunjava procesne zahtjeve, ali je nesiguran za upotrebu i uzrokovat će zagađenje čiste fabrike, što će utjecati na sigurnost i čistoću čiste fabrike.
Garancija kvaliteta plina visoke čistoće na mjestu upotrebe ne zavisi samo od tačnosti proizvodnje plina, opreme za prečišćavanje i filtera, već je u velikoj mjeri pod utjecajem i mnogih faktora u cjevovodnom sistemu. Ako se oslanjamo na opremu za proizvodnju plina, opremu za prečišćavanje i filtere, jednostavno je neispravno nametati beskonačno veće zahtjeve za preciznost kako bi se kompenzirao nepravilan dizajn plinovodnog sistema ili odabir materijala.
Tokom procesa projektovanja projekta 909, pratili smo „Propis za projektovanje čistih postrojenja“ GBJ73-84 (trenutni standard je (GB50073-2001)), „Propis za projektovanje stanica komprimovanog vazduha“ GBJ29-90, „Propis za projektovanje stanica za kiseonik“ GB50030-91, „Propis za projektovanje stanica za vodonik i kiseonik“ GB50177-93 i relevantne tehničke mjere za odabir materijala za cjevovode i pribora. „Propis za projektovanje čistih postrojenja“ propisuje odabir materijala za cjevovode i ventila na sljedeći način:
(1) Ako je čistoća plina veća ili jednaka 99,999%, a tačka rose niža od -76°C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim zidom ili cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s elektropoliranim unutarnjim zidom. Ventil treba biti membranski ventil ili ventil s mijehom.
(2) Ako je čistoća plina veća ili jednaka 99,99%, a tačka rose niža od -60°C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s elektropoliranim unutarnjim zidom. Osim za ventile s mijehom koji se trebaju koristiti za cjevovode zapaljivog plina, kuglasti ventili trebaju se koristiti za ostale plinovode.
(3) Ako je tačka rose suhog komprimiranog zraka niža od -70°C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s poliranim unutarnjim zidom. Ako je tačka rose niža od -40℃, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) ili vruće pocinčanu bešavnu čeličnu cijev. Ventil treba biti mijeh ili kuglasti ventil.
(4) Materijal ventila treba biti kompatibilan s materijalom spojne cijevi.
U skladu sa zahtjevima specifikacija i relevantnim tehničkim mjerama, pri odabiru materijala za cjevovode uglavnom uzimamo u obzir sljedeće aspekte:
(1) Propusnost zraka od materijala cijevi treba biti mala. Cijevi od različitih materijala imaju različitu propusnost zraka. Ako se odaberu cijevi s većom propusnošću zraka, zagađenje se ne može ukloniti. Cijevi od nehrđajućeg čelika i bakrene cijevi bolje sprječavaju prodiranje i koroziju kisika u atmosferi. Međutim, budući da su cijevi od nehrđajućeg čelika manje aktivne od bakrenih cijevi, bakrene cijevi su aktivnije u propuštanju vlage iz atmosfere u njihove unutrašnje površine. Stoga, pri odabiru cijevi za plinovode visoke čistoće, cijevi od nehrđajućeg čelika trebale bi biti prvi izbor.
(2) Unutrašnja površina materijala cijevi se adsorbira i ima mali utjecaj na analizu plina. Nakon obrade cijevi od nehrđajućeg čelika, određena količina plina će se zadržati u njenoj metalnoj rešetki. Kada plin visoke čistoće prolazi, ovaj dio plina će ući u protok zraka i uzrokovati zagađenje. Istovremeno, zbog adsorpcije i analize, metal na unutrašnjoj površini cijevi će također proizvesti određenu količinu praha, što će uzrokovati zagađenje plina visoke čistoće. Za cjevovodne sisteme s čistoćom iznad 99,999% ili ppb nivoa, treba koristiti cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Otpornost na habanje cijevi od nehrđajućeg čelika je bolja od bakrenih cijevi, a metalna prašina koja nastaje erozijom protokom zraka je relativno manja. Proizvodne radionice s višim zahtjevima za čistoću mogu koristiti cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) ili cijevi od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304), bakrene cijevi se ne smiju koristiti.
(4) Za cjevovodne sisteme s čistoćom plina iznad 99,999% ili nivoa ppb ili ppt, ili u čistim prostorijama s nivoima čistoće zraka N1-N6 navedenim u „Kodeksu dizajna čiste tvornice“, ultra čiste cijevi iliEP ultra čiste cijevitreba koristiti. Očistite „čistu cijev s ultra glatkom unutrašnjom površinom“.
(5) Neki od specijalnih plinovodnih sistema koji se koriste u proizvodnom procesu su visoko korozivni plinovi. Cijevi u ovim plinovodnim sistemima moraju koristiti cijevi od nehrđajućeg čelika otpornog na koroziju. U suprotnom, cijevi će biti oštećene zbog korozije. Ako se na površini pojave mrlje od korozije, ne smiju se koristiti obične bešavne čelične cijevi ili pocinčane zavarene čelične cijevi.
(6) U principu, svi spojevi plinovoda trebaju biti zavareni. Budući da zavarivanje pocinčanih čeličnih cijevi uništava pocinčani sloj, pocinčane čelične cijevi se ne koriste za cijevi u čistim sobama.
Uzimajući u obzir gore navedene faktore, cijevi i ventili za plinovod odabrani u projektu &7& su sljedeći:
Cijevi sistema za visokočisti azot (PN2) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od mijeha od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi za azotni (N2) sistem izrađene su od cijevi od nerđajućeg čelika sa niskim udjelom ugljika (316L) 00Cr17Ni12Mo2Ti sa elektropoliranim unutrašnjim zidovima, a ventili su izrađeni od mijeha od nerđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi sistema za visokočisti vodonik (PH2) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutrašnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od mijeha od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi sistema za visokočisti kiseonik (PO2) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika (316L) 00Cr17Ni12Mo2Ti s elektropoliranim unutrašnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od mijeha od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi argonskog (Ar) sistema izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika (316L) 00Cr17Ni12Mo2Ti s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a koriste se i ventili s mijehom od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi helijskog (He) sistema izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika (316L) 00Cr17Ni12Mo2Ti s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od mijeha od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi sistema za čisti suhi komprimirani zrak (CDA) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s poliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od nehrđajućeg čelika s mijehom od istog materijala.
Cijevi sistema za komprimirani zrak za disanje (BA) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s poliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od kuglastih ventila od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi procesnog vakuumskog (PV) sistema izrađene su od UPVC cijevi, a ventili su napravljeni od vakuumskih leptirastih ventila od istog materijala.
Cijevi sistema za usisavanje i čišćenje (HV) izrađene su od UPVC cijevi, a ventili su napravljeni od vakuumskih leptirastih ventila od istog materijala.
Cijevi specijalnog plinskog sistema izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika (316L) 00Cr17Ni12Mo2Ti s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od nehrđajućeg čelika s mijehom od istog materijala.
3 Izgradnja i ugradnja cjevovoda
3.1 Član 8.3 „Propisa o projektovanju čistih fabričkih zgrada“ propisuje sljedeće odredbe za priključke cjevovoda:
(1) Cijevni spojevi trebaju biti zavareni, ali vruće pocinčane čelične cijevi trebaju biti navojne. Materijal za zaptivanje navojnih spojeva mora biti u skladu sa zahtjevima iz člana 8.3.3 ove specifikacije.
(2) Cijevi od nehrđajućeg čelika trebaju se spajati argonskim elektrolučnim zavarivanjem i sučeonim zavarivanjem ili zavarivanjem u utičnicu, ali plinovodi visoke čistoće trebaju se spajati sučeonim zavarivanjem bez oznaka na unutarnjoj stijenci.
(3) Veza između cjevovoda i opreme treba da bude u skladu sa zahtjevima za spajanje opreme. Prilikom korištenja crijevnih spojeva, treba koristiti metalna crijeva.
(4) Spoj između cjevovoda i ventila treba biti u skladu sa sljedećim propisima
① Materijal za zaptivanje koji spaja plinovode visoke čistoće i ventile treba da koristi metalne zaptivke ili dvostruke ferule u skladu sa zahtjevima proizvodnog procesa i karakteristikama plina.
②Materijal za zaptivanje na navojnom ili prirubničkom spoju treba da bude politetrafluoroetilen.
3.2 U skladu sa zahtjevima specifikacija i relevantnim tehničkim mjerama, spajanje plinovoda visoke čistoće treba što je više moguće zavariti. Tokom zavarivanja treba izbjegavati direktno sučeono zavarivanje. Treba koristiti cijevne čahure ili gotove spojeve. Cijevne čahure trebaju biti izrađene od istog materijala i s istom glatkom unutrašnjom površinom kao i cijevi. Tokom zavarivanja, kako bi se spriječila oksidacija zavarenog dijela, u cijev za zavarivanje treba uvesti čisti zaštitni plin. Za cijevi od nehrđajućeg čelika treba koristiti argonsko elektrolučno zavarivanje, a u cijev treba uvesti argonski plin iste čistoće. Mora se koristiti navojni spoj ili navojni spoj. Prilikom spajanja prirubnica, za navojne spojeve treba koristiti ferule. Osim za cijevi za kisik i vodik, koje trebaju koristiti metalne brtve, ostale cijevi trebaju koristiti brtve od politetrafluoretilena. Nanošenje male količine silikonske gume na brtve također će biti učinkovito. Poboljšat će učinak zaptivanja. Slične mjere treba poduzeti i prilikom izrade prirubničkih spojeva.
Prije početka instalacijskih radova, detaljan vizualni pregled cijevi,spojnice, ventili itd. moraju se izvesti. Unutrašnji zid običnih cijevi od nehrđajućeg čelika treba konzervirati prije ugradnje. Cijevi, spojnice, ventili itd. cjevovoda za kisik trebaju biti strogo zabranjeni od ulja i trebaju se strogo odmastiti u skladu s relevantnim zahtjevima prije ugradnje.
Prije instalacije i puštanja sistema u upotrebu, sistem prenosnih i distributivnih cjevovoda treba potpuno pročistiti isporučenim gasom visoke čistoće. Ovo ne samo da otpuhuje čestice prašine koje su slučajno upale u sistem tokom procesa instalacije, već i igra ulogu sušenja u sistemu cjevovoda, uklanjajući dio gasa koji sadrži vlagu, a koji je apsorbovao zid cijevi, pa čak i materijal cijevi.
4. Ispitivanje pritiska cjevovoda i prijem
(1) Nakon instalacije sistema, mora se izvršiti 100% radiografski pregled cijevi koje transportuju visokotoksične fluide u posebnim gasovodima, a njihov kvalitet ne smije biti niži od nivoa II. Ostale cijevi podliježu radiografskom pregledu uzorkovanja, a omjer pregleda uzorkovanja ne smije biti manji od 5%, a kvalitet ne smije biti niži od stepena III.
(2) Nakon uspješno provedene nerazorne inspekcije, treba provesti ispitivanje pritiskom. Kako bi se osigurala suhoća i čistoća cjevovodnog sistema, ne smije se provoditi hidraulično ispitivanje pritiskom, već pneumatsko ispitivanje pritiskom. Ispitivanje pritiskom zraka treba provesti dušikom ili komprimiranim zrakom koji odgovara nivou čistoće čiste prostorije. Ispitni pritisak cjevovoda treba biti 1,15 puta veći od projektnog pritiska, a ispitni pritisak vakuumskog cjevovoda treba biti 0,2 MPa. Tokom ispitivanja, pritisak treba postepeno i sporo povećavati. Kada pritisak poraste na 50% ispitnog pritiska, ako se ne pronađu abnormalnosti ili curenje, nastaviti povećavati pritisak korak po korak za 10% ispitnog pritiska i stabilizirati pritisak 3 minute na svakom nivou dok se ne postigne ispitni pritisak. Stabilizirati pritisak 10 minuta, a zatim smanjiti pritisak na projektni pritisak. Vrijeme zaustavljanja pritiska treba odrediti prema potrebama detekcije curenja. Sredstvo za pjenjenje je kvalifikovano ako nema curenja.
(3) Nakon što vakuumski sistem prođe test pritiska, treba provesti i 24-satni test stepena vakuuma u skladu s projektnom dokumentacijom, a stopa pritiska ne smije biti veća od 5%.
(4) Ispitivanje curenja. Za cjevovodne sisteme klase ppb i ppt, prema relevantnim specifikacijama, nikakvo curenje se ne bi trebalo smatrati kvalifikovanim, ali se ispitivanje količine curenja koristi tokom projektovanja, odnosno ispitivanje količine curenja se vrši nakon ispitivanja nepropusnosti zraka. Pritisak je radni pritisak, a pritisak se zaustavlja na 24 sata. Prosječno satno curenje je manje ili jednako 50 ppm, kao što je kvalifikovano. Proračun curenja je sljedeći:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
U formuli:
Curenje u jednom satu (%)
P1 - Apsolutni pritisak na početku ispitivanja (Pa)
P2 - Apsolutni pritisak na kraju ispitivanja (Pa)
T1 - apsolutna temperatura na početku ispitivanja (K)
T2 - apsolutna temperatura na kraju ispitivanja (K)
Vrijeme objave: 12. decembar 2023.