Tvornica integriranih krugova vrlo velikih razmjera iz projekta 909 veliki je građevinski projekt elektroničke industrije moje zemlje tijekom 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 na čistoću plina.
Opskrbu plinom za Projekt 909 osigurava zajedničko ulaganje tvrtke Praxair Utility Gas Co., Ltd. iz Sjedinjenih Država i relevantnih strana u Šangaju s ciljem zajedničke uspostave postrojenja za proizvodnju plina. Postrojenje za proizvodnju plina nalazi se uz tvorničku zgradu projekta 909, a pokriva površinu od približno 15.000 četvornih metara. Zahtjevi za čistoću i izlaz različitih plinova
Visokočisti dušik (PN2), dušik (N2) i visokočisti kisik (PO2) proizvode se separacijom zraka. Visokočisti vodik (PH2) proizvodi se elektrolizom. Argon (Ar) i helij (He) nabavljaju se od vanjskih dobavljača. Kvaziplin se pročišćava i filtrira za upotrebu u Projektu 909. Specijalni plin se isporučuje u bocama, a ormarić za plinske boce nalazi se u pomoćnoj radionici pogona za proizvodnju integriranih krugova.
Ostali plinovi također uključuju sustav čistog suhog komprimiranog zraka CDA, s volumenom korištenja od 4185 m3/h, tlačnom rosištem od -70 °C i veličinom čestica ne većom od 0,01 μm u plinu na mjestu upotrebe. Sustav komprimiranog zraka za disanje (BA), volumen korištenja 90 m3/h, tlačna rosište 2 ℃, veličina čestica u plinu na mjestu upotrebe nije veća od 0,3 μm, sustav procesnog vakuuma (PV), volumen korištenja 582 m3/h, stupanj vakuuma na mjestu upotrebe -79993 Pa. Sustav vakuuma za čišćenje (HV), volumen korištenja 1440 m3/h, stupanj vakuuma na mjestu upotrebe -59995 Pa. Prostorija za zračni kompresor i prostorija za vakuumsku pumpu nalaze se u tvorničkom području projekta 909.
Izbor materijala za cijevi i pribora
Plin koji se koristi u VLSI proizvodnji ima izuzetno visoke zahtjeve za čistoću.Plinovi visoke čistoćeObično se koriste u čistim proizvodnim okruženjima, a njihova kontrola čistoće treba biti u skladu s razinom čistoće prostora koji se koristi ili viša od nje! 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, potiču gorenje ili su otrovni. Ako je sustav plinovoda nepravilno projektiran ili su materijali nepravilno odabrani, ne samo da će se smanjiti čistoća plina koji se koristi na plinskoj točki, već će i zakazati. Ispunjava procesne zahtjeve, ali je nesigurno koristiti ga i uzrokovat će onečišćenje čiste tvornice, što utječe na sigurnost i čistoću čiste tvornice.
Jamstvo kvalitete plina visoke čistoće na mjestu upotrebe ne ovisi samo o točnosti proizvodnje plina, opreme za pročišćavanje i filtera, već je u velikoj mjeri pod utjecajem i mnogih čimbenika u cjevovodnom sustavu. Ako se oslanjamo na opremu za proizvodnju plina, opremu za pročišćavanje i filtere, jednostavno je netočno nametati beskonačno veće zahtjeve za preciznost kako bi se kompenzirao nepravilan dizajn plinovodnog sustava ili odabir materijala.
Tijekom procesa projektiranja projekta 909, slijedili smo „Propise za projektiranje čistih postrojenja“ GBJ73-84 (trenutni standard je (GB50073-2001)), „Propise za projektiranje stanica komprimiranog zraka“ GBJ29-90, „Propise za projektiranje stanica za kisik“ GB50030-91, „Propise za projektiranje stanica za vodik i kisik“ GB50177-93 i relevantne tehničke mjere za odabir materijala i pribora za cjevovode. „Propisi za projektiranje čistih postrojenja“ propisuju odabir materijala za cjevovode i ventila na sljedeći način:
(1) Ako je čistoća plina veća ili jednaka 99,999%, a rosište niže od -76 °C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranom unutarnjom stijenkom ili cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s elektropoliranom unutarnjom stijenkom. Ventil treba biti membranski ventil ili ventil s mijehom.
(2) Ako je čistoća plina veća ili jednaka 99,99%, a rosište niže od -60 °C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s elektropoliranom unutarnjom stijenkom. Osim mijeha koji se trebaju koristiti za cjevovode zapaljivih plinova, kuglasti ventili trebaju se koristiti za ostale plinovode.
(3) Ako je rosište suhog komprimiranog zraka niže od -70°C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s poliranom unutarnjom stijenkom. Ako je rosište niže 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.
Prema 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, onečišćenje 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 aktivnije dopuštaju vlazi iz atmosfere da prodre u njihove unutarnje površine. Stoga bi pri odabiru cijevi za plinovode visoke čistoće cijevi od nehrđajućeg čelika trebale biti prvi izbor.
(2) Unutarnja površina materijala cijevi se adsorbira i ima mali utjecaj na analizu plina. Nakon obrade cijevi od nehrđajućeg čelika, određena količina plina zadržat će se u njezinoj metalnoj rešetki. Kada plin visoke čistoće prolazi, taj dio plina ući će u protok zraka i uzrokovati onečišćenje. Istovremeno, zbog adsorpcije i analize, metal na unutarnjoj površini cijevi također će proizvesti određenu količinu praha, što će uzrokovati onečišćenje plina visoke čistoće. Za cjevovodne sustave s čistoćom iznad 99,999% ili razine ppb, treba koristiti cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Otpornost na habanje cijevi od nehrđajućeg čelika bolja je od bakrenih cijevi, a metalna prašina nastala erozijom protokom zraka relativno je 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 sustave s čistoćom plina iznad 99,999% ili razina ppb ili ppt, ili u čistim prostorijama s razinama čistoće zraka N1-N6 navedenima u „Kodeksu dizajna čiste tvornice“, ultračiste cijevi iliEP ultra čiste cijevitreba koristiti. Očistite „čistu cijev s ultra glatkom unutarnjom površinom“.
(5) Neki od posebnih plinovodnih sustava koji se koriste u proizvodnom procesu sadrže vrlo korozivne plinove. Cijevi u tim plinovodnim sustavima moraju se koristiti od nehrđajućeg čelika otpornog na koroziju. U suprotnom, cijevi će se oštetiti 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 načelu, 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 čimbenike, odabrane cijevi i ventili za plinovod u projektu &7& su sljedeće:
Cijevi sustava s visokočistim dušikom (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 dušikovog (N2) sustava 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 sustava za vodik visoke čistoće (PH2) 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 sustava za visokočisti kisik (PO2) 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 argonskog (Ar) sustava izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a koriste se i mijehovi od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi helijskog (He) sustava 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 sustava čistog suhog komprimiranog zraka (CDA) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s poliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od mijeha od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi sustava komprimiranog zraka 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) sustava izrađene su od UPVC cijevi, a ventili su izrađeni od vakuumskih leptirastih ventila od istog materijala.
Cijevi sustava za vakuumsko čišćenje (HV) izrađene su od UPVC cijevi, a ventili su izrađeni od vakuumskih leptirastih ventila od istog materijala.
Cijevi posebnog plinskog sustava izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od nehrđajućeg čelika s mijehom od istog materijala.
3 Izgradnja i ugradnja cjevovoda
3.1 Odjeljak 8.3 „Propisa o projektiranju čistih tvornica“ propisuje sljedeće odredbe za spojeve cjevovoda:
(1) Cijevni spojevi trebaju biti zavareni, ali vruće pocinčane čelične cijevi trebaju biti navojne. Brtveni materijal navojnih spojeva mora biti u skladu sa zahtjevima članka 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) Spoj između cjevovoda i opreme treba biti u skladu sa zahtjevima za spajanje opreme. Pri korištenju spojeva crijeva treba koristiti metalna crijeva.
(4) Spoj između cjevovoda i ventila treba biti u skladu sa sljedećim propisima
① Materijal za brtvljenje koji spaja plinovode visoke čistoće i ventile treba koristiti metalne brtve ili dvostruke ferule prema zahtjevima proizvodnog procesa i karakteristikama plina.
②Materijal za brtvljenje na navojnom ili prirubničkom spoju trebao bi biti politetrafluoroetilen.
3.2 Prema zahtjevima specifikacija i relevantnim tehničkim mjerama, spajanje plinovoda visoke čistoće treba što je više moguće zavariti. Tijekom zavarivanja treba izbjegavati izravno sučeono zavarivanje. Treba koristiti cijevne čahure ili gotove spojeve. Cijevne čahure trebaju biti izrađene od istog materijala i s glatkom unutarnjom površinom kao i cijevi. Tijekom 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 argon 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 brtvljenja. Slične mjere treba poduzeti i prilikom izrade prirubničkih spojeva.
Prije početka instalacijskih radova, detaljan vizualni pregled cijevi,spojnice, ventili itd. moraju se izvesti. Unutarnju stijenku običnih cijevi od nehrđajućeg čelika treba kiseliti 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 ugradnje i puštanja sustava u upotrebu, sustav prijenosnih i distribucijskih cjevovoda treba potpuno pročistiti isporučenim plinom visoke čistoće. To ne samo da otpuhuje čestice prašine koje su slučajno upale u sustav tijekom procesa ugradnje, već i igra ulogu sušenja u cjevovodnom sustavu, uklanjajući dio plina koji sadrži vlagu, a apsorbiran je stijenkom cijevi, pa čak i materijalom cijevi.
4. Ispitivanje tlaka cjevovoda i prihvaćanje
(1) Nakon ugradnje sustava, mora se provesti 100%-tni radiografski pregled cijevi koje prenose visokotoksične tekućine u posebnim plinovodima, a njihova kvaliteta ne smije biti niža od stupnja II. Ostale cijevi podliježu radiografskom pregledu uzorkovanja, a omjer pregleda uzorkovanja ne smije biti manji od 5%, a kvaliteta ne smije biti niža od stupnja III.
(2) Nakon uspješno provedene nerazorne inspekcije, treba provesti tlačno ispitivanje. Kako bi se osigurala suhoća i čistoća cjevovodnog sustava, ne smije se provoditi hidrauličko tlačno ispitivanje, već pneumatsko tlačno ispitivanje. Ispitivanje tlakom zraka treba provesti dušikom ili komprimiranim zrakom koji odgovara razini čistoće čiste sobe. Ispitni tlak cjevovoda treba biti 1,15 puta veći od projektiranog tlaka, a ispitni tlak vakuumskog cjevovoda treba biti 0,2 MPa. Tijekom ispitivanja tlak treba postupno i polako povećavati. Kada tlak poraste na 50% ispitnog tlaka, ako se ne pronađu abnormalnosti ili propuštanja, nastavite postupno povećavati tlak za 10% ispitnog tlaka i stabilizirajte tlak 3 minute na svakoj razini dok se ne postigne ispitni tlak. Stabilizirajte tlak 10 minuta, a zatim smanjite tlak na projektirani tlak. Vrijeme zaustavljanja tlaka treba odrediti prema potrebama otkrivanja propuštanja. Pjenilo je kvalificirano ako nema propuštanja.
(3) Nakon što vakuumski sustav prođe tlačnu probu, treba provesti i 24-satno ispitivanje stupnja vakuuma u skladu s projektnom dokumentacijom, a stupanj tlaka ne smije biti veći od 5%.
(4) Ispitivanje propuštanja. Za cjevovodne sustave ppb i ppt kvalitete, prema relevantnim specifikacijama, nikakvo propuštanje ne bi se trebalo smatrati kvalificiranim, ali ispitivanje količine propuštanja koristi se tijekom projektiranja, odnosno ispitivanje količine propuštanja provodi se nakon ispitivanja nepropusnosti zraka. Tlak je radni tlak, a tlak se zaustavlja na 24 sata. Prosječno satno propuštanje je manje ili jednako 50 ppm kao kvalificirano. Izračun propuštanja je sljedeći:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
U formuli:
Propuštanje u jednom satu (%)
P1 - Apsolutni tlak na početku ispitivanja (Pa)
P2 - Apsolutni tlak na kraju ispitivanja (Pa)
T1 - apsolutna temperatura na početku ispitivanja (K)
T2 - apsolutna temperatura na kraju ispitivanja (K)
Vrijeme objave: 12. prosinca 2023.