Projekt 909 Vrlo velika tvornica integriranih krugova je veliki građevinski projekt elektronske 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 tehnologije visoke preciznosti kao što je mikro-strojna obrada, već također postavlja visoke zahtjeve za čistoću plina.
Opskrbu plinom za projekt 909 osigurava zajedničko ulaganje između Praxair Utility Gas Co., Ltd. iz Sjedinjenih Američkih Država i relevantnih strana u Šangaju kako bi zajednički uspostavili tvornicu za proizvodnju plina. Postrojenje za proizvodnju plina nalazi se u blizini tvornice za projekt 909 zgrada, koja se prostire na površini od oko 15.000 četvornih metara. Zahtjevi za čistoćom i izlazom različitih plinova
Dušik visoke čistoće (PN2), dušik (N2) i kisik visoke čistoće (PO2) proizvode se odvajanjem zraka. Vodik visoke čistoće (PH2) proizvodi se elektrolizom. Argon (Ar) i helij (He) se nabavljaju vanjskim dobavljačima. Kvazi-plin se pročišćava i filtrira za korištenje u Projektu 909. Specijalni plin isporučuje se u bocama, a ormar za plinske boce nalazi se u pomoćnoj radionici pogona za proizvodnju integriranih sklopova.
Ostali plinovi također uključuju sustav čistog suhog komprimiranog zraka CDA, s volumenom upotrebe od 4185 m3/h, točkom rosišta pod pritiskom od -70°C i veličinom čestica ne većom od 0,01 um u plinu na mjestu uporabe. Sustav komprimiranog zraka (BA) za disanje, volumen upotrebe 90 m3/h, točka rosišta pod tlakom 2 ℃, veličina čestica u plinu na mjestu uporabe nije veća od 0,3 um, sustav vakuuma (PV), potrošnja volumena 582 m3/h, stupanj vakuuma na mjestu uporabe -79993Pa . Vakuumski sustav za čišćenje (HV), obujam upotrebe 1440 m3/h, stupanj vakuuma na točki upotrebe -59995 Pa. Prostorija za kompresor zraka i prostorija za vakuumsku pumpu nalaze se u području tvornice 909 projekta.
Odabir materijala cijevi i pribora
Plin koji se koristi u proizvodnji VLSI ima izuzetno visoke zahtjeve za čistoćom.Plinovodi visoke čistoćeobično se koriste u čistim proizvodnim okruženjima, a kontrola njihove čistoće trebala bi biti u skladu ili viša od razine 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 gorenje ili otrovni plinovi. 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 pokvariti. Ispunjava zahtjeve procesa, ali je nesiguran za upotrebu i uzrokovat će zagađenje čiste tvornice, utječući na sigurnost i čistoću čiste tvornice.
Jamstvo kvalitete plina visoke čistoće na mjestu uporabe ne ovisi samo o točnosti proizvodnje plina, opremi za pročišćavanje i filtrima, već na nju u velikoj mjeri utječu i mnogi čimbenici u cjevovodnom sustavu. Ako se oslanjamo na opremu za proizvodnju plina, opremu za pročišćavanje i filtre, jednostavno je netočno nametati beskrajno veće zahtjeve za preciznošću kako bi se kompenzirao neodgovarajući dizajn sustava plinskih cjevovoda ili odabir materijala.
Tijekom procesa projektiranja projekta 909, slijedili smo “Kodeks za projektiranje čistih postrojenja” GBJ73-84 (trenutni standard je (GB50073-2001)), “Kodeks za dizajn stanica za komprimirani zrak” GBJ29-90, “Kodeks za projektiranje stanica za kisik” GB50030-91, “Kod za projektiranje stanica za vodik i kisik” GB50177-93, i relevantne tehničke mjere za odabir materijala cjevovoda i pribora. “Kodeks za projektiranje čistih postrojenja” propisuje odabir materijala cjevovoda i ventila kako slijedi:
(1) Ako je čistoća plina veća ili jednaka 99,999%, a točka rosišta niža od -76°C, cijev od nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti s niskim udjelom ugljika (316L) s elektropoliranom unutarnjom stijenkom ili cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s treba koristiti elektropoliranu unutarnju stijenku. Ventil bi trebao biti membranski ventil ili ventil s mijehom.
(2) Ako je čistoća plina veća ili jednaka 99,99%, a točka rosišta niža od -60°C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s elektropoliranom unutarnjom stijenkom. Osim ventila s mijehom koji bi se trebali koristiti za cjevovode zapaljivih plinova, kuglasti ventili bi se trebali koristiti za ostale plinovode.
(3) Ako je točka rosišta suhog komprimiranog zraka niža od -70°C, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) s poliranom unutarnjom stijenkom. Ako je točka rosišta niža od -40 ℃, treba koristiti cijev od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304) ili vruće pocinčanu bešavnu čeličnu cijev. Ventil bi trebao biti ventil s mijehom 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 cjevovod uglavnom uzimamo u obzir sljedeće aspekte:
(1) Propusnost zraka materijala cijevi treba biti mala. Cijevi 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 propuštaju vlagu iz atmosfere da prodre u njihove unutarnje površine. Stoga, pri odabiru cijevi za plinovode visoke čistoće, cijevi od nehrđajućeg čelika trebaju biti prvi izbor.
(2) Unutarnja površina materijala cijevi je adsorbirana i ima mali učinak na analizu plina. Nakon obrade cijevi od nehrđajućeg čelika, određena količina plina će se zadržati u njezinoj metalnoj rešetki. Kada plin visoke čistoće prolazi, ovaj dio plina će ući u protok zraka i uzrokovati onečišćenje. U isto vrijeme, zbog adsorpcije i analize, metal na unutarnjoj površini cijevi također će proizvesti određenu količinu praha, uzrokujući onečišćenje plina visoke čistoće. Za sustave cjevovoda s čistoćom iznad 99,999% ili razine ppb treba koristiti 00Cr17Ni12Mo2Ti cijev od nehrđajućeg čelika s niskim udjelom ugljika (316L).
(3) Otpornost na habanje cijevi od nehrđajućeg čelika je bolja nego kod bakrenih cijevi, a metalna prašina nastala erozijom protoka zraka je relativno manja. Proizvodne radionice s višim zahtjevima za čistoćom mogu koristiti cijevi od nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti s niskim udjelom ugljika (316L) ili cijevi od nehrđajućeg čelika OCr18Ni9 (304), bakrene cijevi se ne smiju koristiti.
(4) Za sustave cjevovoda s čistoćom plina iznad 99,999% ili razinama ppb ili ppt, ili u čistim prostorijama s razinama čistoće zraka od N1-N6 navedenim u "Clean Factory Design Code", ultra čiste cijevi iliEP ultra čiste cijevitreba koristiti. Očistite "čistu cijev s ultraglatkom unutarnjom površinom".
(5) Neki od posebnih sustava plinovoda koji se koriste u proizvodnom procesu su vrlo korozivni plinovi. Cijevi u ovim sustavima cjevovoda moraju koristiti cijevi od nehrđajućeg čelika otporne na koroziju. Inače će se cijevi 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 će zavarivanje pocinčanih čeličnih cijevi uništiti pocinčani sloj, pocinčane čelične cijevi se ne koriste za cijevi u čistim prostorijama.
Uzimajući u obzir gore navedene čimbenike, cijevi i ventili plinovoda odabrani u projektu &7& su sljedeći:
Cijevi sustava za dušik visoke čistoće (PN2) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti s niskim udjelom ugljika (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od ventila s mijehom od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi dušikovog (N2) sustava izrađene su od cijevi od niskougljičnog nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su od nehrđajućeg čelika s mijehom od istog materijala.
Cijevi sustava vodika visoke čistoće (PH2) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti s niskim udjelom ugljika (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od ventila s mijehom od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi sustava kisika visoke čistoće (PO2) izrađene su od cijevi od nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti s niskim udjelom ugljika (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su izrađeni od ventila s mijehom od nehrđajućeg čelika od istog materijala.
Cijevi Argon (Ar) sustava izrađene su od niskougljičnih cijevi od nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a od istog materijala koriste se ventili s mijehom od nehrđajućeg čelika.
Cijevi helijskog (He) sustava izrađene su od cijevi od niskougljičnog nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su od nehrđajućeg čelika s mijehom 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 ventila s mijehom 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 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 leptir ventila izrađenih od istog materijala.
Cijevi sustava vakuuma za čišćenje (HV) izrađene su od UPVC cijevi, a ventili su izrađeni od vakuumskih leptir ventila od istog materijala.
Cijevi posebnog plinskog sustava sve su izrađene od cijevi od niskougljičnog nehrđajućeg čelika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) s elektropoliranim unutarnjim stijenkama, a ventili su od nehrđajućeg čelika s mijehom od istog materijala.
3 Izrada i montaža cjevovoda
3.1 Odjeljak 8.3 „Kodeksa projektiranja čistih tvorničkih zgrada” propisuje sljedeće odredbe za priključke cjevovoda:
(1) Cijevni spojevi trebaju biti zavareni, ali vruće pocinčane čelične cijevi moraju imati navoje. Brtveni materijal navojnih spojeva mora biti u skladu sa zahtjevima iz članka 8.3.3 ove specifikacije
(2) Cijevi od nehrđajućeg čelika trebaju biti spojene sučeonim zavarivanjem argonom i sučeonim zavarivanjem ili zavarivanjem naglavkom, ali plinovodi visoke čistoće trebaju biti spojeni sučeonim zavarivanjem bez tragova na unutarnjoj stijenci.
(3) Veza 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 mora biti u skladu sa sljedećim propisima
① Materijal za brtvljenje koji spaja cjevovode plina visoke čistoće i ventile trebao bi koristiti metalne brtve ili dvostruke prstenove u skladu sa zahtjevima proizvodnog procesa i karakteristikama plina.
②Materijal za brtvljenje na navojnom ili prirubničkom spoju trebao bi biti politetrafluoretilen.
3.2 U skladu sa zahtjevima specifikacija i relevantnim tehničkim mjerama, priključak plinovoda visoke čistoće treba biti zavaren što je više moguće. Tijekom zavarivanja treba izbjegavati izravno sučeono zavarivanje. Treba koristiti cijevne naglavke ili gotove spojeve. Obujmci cijevi trebaju biti izrađeni od istog materijala i glatke unutarnje površine kao i cijevi. razini, tijekom zavarivanja, kako bi se spriječila oksidacija zavarenog dijela, u cijev za zavarivanje treba unijeti čisti zaštitni plin. Za cijevi od nehrđajućeg čelika treba koristiti argonsko zavarivanje, a plin argon iste čistoće treba unijeti u cijev. Mora se koristiti navojna veza ili navojna veza. Kod spajanja prirubnica treba koristiti čaure za navojne spojeve. Osim cijevi za kisik i vodik, koje trebaju koristiti metalne brtve, ostale cijevi trebaju koristiti brtve od politetrafluoroetilena. Nanošenje male količine silikonske gume na brtve također će biti učinkovito. Poboljšajte učinak brtvljenja. Slične mjere treba poduzeti kada se izvode prirubnički spojevi.
Prije početka montažnih radova, detaljan vizualni pregled cijevi,okovi, ventili itd. moraju biti izvedeni. Unutarnji zid običnih cijevi od nehrđajućeg čelika treba dekapirati prije ugradnje. U cijevima, priključcima, ventilima itd. cjevovoda za kisik treba strogo zabraniti ulje i treba ih strogo odmastiti u skladu s relevantnim zahtjevima prije ugradnje.
Prije ugradnje i puštanja sustava u rad, prijenosni i distribucijski plinovodni sustav treba u potpunosti pročistiti isporučenim plinom visoke čistoće. Ovo ne samo da otpuhuje čestice prašine koje su slučajno pale u sustav tijekom postupka ugradnje, već ima i ulogu sušenja u cjevovodnom sustavu, uklanjajući dio plina koji sadrži vlagu koji je apsorbirala stijenka cijevi, pa čak i materijal cijevi.
4. Tlačno ispitivanje cjevovoda i prihvaćanje
(1) Nakon ugradnje sustava mora se provesti 100% radiografski pregled cijevi za transport visokotoksičnih fluida u posebnim plinovodima, čija kvaliteta ne smije biti niža od II. Ostale cijevi podliježu radiografskom pregledu uzorkovanja, a omjer pregleda uzorkovanja ne smije biti manji od 5%, kvaliteta ne smije biti niža od stupnja III.
(2) Nakon prolaska nerazornog pregleda potrebno je provesti tlačno ispitivanje. Kako bi se osigurala suhoća i čistoća cjevovodnog sustava, ne smije se provoditi hidraulično ispitivanje tlakom, već treba koristiti pneumatsko ispitivanje tlakom. Ispitivanje tlaka zraka treba provesti dušikom ili komprimiranim zrakom koji odgovara razini čistoće čiste sobe. Ispitni tlak cjevovoda treba biti 1,15 puta veći od proračunskog 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 pronađe abnormalnost ili curenje, nastavite povećavati tlak korak po korak za 10% ispitnog tlaka i stabilizirajte tlak 3 minute na svakoj razini dok ispitni tlak . Stabilizirajte tlak 10 minuta, zatim smanjite tlak na projektirani tlak. Vrijeme zaustavljanja tlaka treba odrediti prema potrebama otkrivanja curenja. Sredstvo za stvaranje pjene je kvalificirano ako nema curenja.
(3) Nakon što vakuumski sustav prođe ispitivanje tlaka, također treba provesti 24-satno ispitivanje stupnja vakuuma u skladu s projektnim dokumentima, a stopa tlačenja ne smije biti veća od 5%.
(4) Ispitivanje nepropusnosti. Za cjevovodne sustave razreda ppb i ppt, u skladu s relevantnim specifikacijama, curenje se ne bi trebalo smatrati kvalificiranim, ali ispitivanje količine curenja koristi se tijekom projektiranja, odnosno ispitivanje količine curenja provodi se nakon ispitivanja nepropusnosti zraka. Tlak je radni tlak, a tlak se zaustavlja na 24 sata. Prosječno curenje po satu je manje ili jednako 50 ppm prema kvalifikaciji. Izračun curenja je sljedeći:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
U formuli:
A-satno curenje (%)
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