Фабрика интегрисаних кола веома великих размера из пројекта 909 је велики грађевински пројекат електронске индустрије моје земље током деветог петогодишњег плана за производњу чипова ширине линије од 0,18 микрона и пречника 200 мм.
Технологија производње интегрисаних кола веома великих размера не само да укључује високопрецизне технологије као што је микрообрада, већ поставља и високе захтеве за чистоћу гаса.
Снабдевање гасом за Пројекат 909 на велико обезбеђује заједничко улагање компаније Praxair Utility Gas Co., Ltd. из Сједињених Држава и релевантних страна у Шангају ради заједничког оснивања постројења за производњу гаса. Постројење за производњу гаса налази се поред фабричке зграде пројекта 909, покривајући површину од приближно 15.000 квадратних метара. Захтеви за чистоћу и производњу различитих гасова...
Азот високе чистоће (PN2), азот (N2) и кисеоник високе чистоће (PO2) производе се сепарацијом ваздуха. Водоник високе чистоће (PH2) производи се електролизом. Аргон (Ar) и хелијум (He) се купују спољно. Квази-гас се пречишћава и филтрира за употребу у Пројекту 909. Специјални гас се испоручује у боцама, а ормар за боце са гасом се налази у помоћној радионици погона за производњу интегрисаних кола.
Остали гасови такође укључују систем чистог сувог компримованог ваздуха CDA, са запремином употребе од 4185m3/h, тачком росе под притиском од -70°C и величином честица не већом од 0,01μm у гасу на месту употребе. Систем компримованог ваздуха за дисање (BA), запремина употребе 90m3/h, тачка росе под притиском 2℃, величина честица у гасу на месту употребе није већа од 0,3μm, систем вакуума за процес (PV), запремина употребе 582m3/h, степен вакуума на месту употребе -79993Pa. Систем вакуума за чишћење (HV), запремина употребе 1440m3/h, степен вакуума на месту употребе -59995 Pa. Просторија за компресор ваздуха и просторија за вакуум пумпу налазе се у фабричком простору пројекта 909.
Избор материјала за цеви и додатне опреме
Гас који се користи у производњи VLSI има изузетно високе захтеве за чистоћу.Гасоводи високе чистоћеОбично се користе у чистим производним окружењима, а њихова контрола чистоће треба да буде у складу са или виша од нивоа чистоће простора који се користи! Поред тога, гасоводи високе чистоће се често користе у чистим производним окружењима. Чисти водоник (PH2), кисеоник високе чистоће (PO2) и неки посебни гасови су запаљиви, експлозивни, гасови који подржавају сагоревање или су токсични. Ако је систем гасовода неправилно пројектован или су материјали неправилно одабрани, не само да ће се смањити чистоћа гаса који се користи на тачки гаса, већ ће и отказати. Испуњава захтеве процеса, али је небезбедан за употребу и изазваће загађење чисте фабрике, што ће утицати на безбедност и чистоћу чисте фабрике.
Гаранција квалитета гаса високе чистоће на месту употребе не зависи само од тачности производње гаса, опреме за пречишћавање и филтера, већ је у великој мери под утицајем многих фактора у систему цевовода. Ако се ослањамо на опрему за производњу гаса, опрему за пречишћавање и филтере, једноставно је нетачно наметати бесконачно веће захтеве за прецизност како би се надокнадио неправилан дизајн система гасовода или избор материјала.
Током процеса пројектовања пројекта 909, пратили смо „Кодекс за пројектовање чистих постројења“ GBJ73-84 (тренутни стандард је (GB50073-2001)), „Кодекс за пројектовање станица компримованог ваздуха“ GBJ29-90, „Кодекс за пројектовање станица за кисеоник“ GB50030-91, „Кодекс за пројектовање станица за водоник и кисеоник“ GB50177-93 и релевантне техничке мере за избор материјала за цевоводе и додатне опреме. „Кодекс за пројектовање чистих постројења“ прописује избор материјала за цевоводе и вентила на следећи начин:
(1) Ако је чистоћа гаса већа или једнака 99,999% и тачка росе нижа од -76°C, треба користити цев од нерђајућег челика са ниским садржајем угљеника 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидом или цев од нерђајућег челика OCr18Ni9 (304) са електрополираним унутрашњим зидом. Вентил треба да буде мембрански вентил или вентил са мехом.
(2) Ако је чистоћа гаса већа или једнака 99,99% и тачка росе нижа од -60°C, треба користити цев од нерђајућег челика OCr18Ni9 (304) са електрополираним унутрашњим зидом. Осим за мехове који треба да се користе за цевоводе за запаљиве гасове, кугласти вентили треба да се користе за остале гасоводе.
(3) Ако је тачка росе сувог компримованог ваздуха нижа од -70°C, треба користити цев од нерђајућег челика OCr18Ni9 (304) са полираним унутрашњим зидом. Ако је тачка росе нижа од -40℃, треба користити цев од нерђајућег челика OCr18Ni9 (304) или вруће поцинковану бешавну челичну цев. Вентил треба да буде вентил са мехом или куглични вентил.
(4) Материјал вентила треба да буде компатибилан са материјалом спојне цеви.
Према захтевима спецификација и релевантним техничким мерама, при избору материјала за цевоводе углавном узимамо у обзир следеће аспекте:
(1) Пропустљивост материјала цеви треба да буде мала. Цеви од различитих материјала имају различиту пропустљивост за ваздух. Ако се одаберу цеви са већом пропустљивошћу за ваздух, загађење се не може уклонити. Цеви од нерђајућег челика и бакарне цеви боље спречавају продор и корозију кисеоника у атмосфери. Међутим, пошто су цеви од нерђајућег челика мање активне од бакарних цеви, бакарне цеви су активније у омогућавању продирања влаге из атмосфере у њихове унутрашње површине. Стога, при избору цеви за гасоводе високе чистоће, цеви од нерђајућег челика треба да буду први избор.
(2) Унутрашња површина материјала цеви се адсорбује и има мали утицај на анализу гаса. Након обраде цеви од нерђајућег челика, одређена количина гаса ће се задржати у њеној металној решетки. Када гас високе чистоће прође, овај део гаса ће ући у проток ваздуха и изазвати загађење. Истовремено, због адсорпције и анализе, метал на унутрашњој површини цеви ће такође произвести одређену количину праха, што ће загадити гас високе чистоће. За системе цеви са чистоћом изнад 99,999% или нивоа ppb, треба користити цеви од нерђајућег челика са ниским садржајем угљеника 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Отпорност на хабање цеви од нерђајућег челика је боља од бакарних цеви, а метална прашина настала ерозијом ваздушним протоком је релативно мања. Производне радионице са вишим захтевима за чистоћу могу користити цеви од нерђајућег челика са ниским садржајем угљеника 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) или цеви од нерђајућег челика OCr18Ni9 (304), бакарне цеви се не смеју користити.
(4) За цевоводне системе са чистоћом гаса изнад 99,999% или нивоа ppb или ppt, или у чистим просторијама са нивоима чистоће ваздуха N1-N6 наведеним у „Кодексу пројектовања чисте фабрике“, ултрачисте цеви илиЕП ултра чисте цевитреба користити. Чиста „чиста цев са ултра глатком унутрашњом површином“.
(5) Неки од специјалних гасовода који се користе у производном процесу су високо корозивни гасови. Цеви у овим гасоводима морају бити од нерђајућег челика отпорног на корозију. У супротном, цеви ће бити оштећене услед корозије. Уколико се на површини појаве мрље од корозије, не смеју се користити обичне бешавне челичне цеви или поцинковане заварене челичне цеви.
(6) У принципу, сви спојеви гасовода треба да буду заварени. Пошто заваривање поцинкованих челичних цеви уништава поцинковани слој, поцинковане челичне цеви се не користе за цеви у чистим просторијама.
Узимајући у обзир горе наведене факторе, цеви и вентили за гасовод одабрани у пројекту &7& су следећи:
Цеви система за азот високе чистоће (PN2) су направљене од цеви од нерђајућег челика са ниским садржајем угљеника 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од мехова од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви система за азот (N2) су направљене од цеви од нерђајућег челика са ниским угљеничним дејством 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од мехова од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви система за водоник високе чистоће (PH2) су направљене од цеви од нерђајућег челика са ниским садржајем угљеника 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од мехова од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви система за кисеоник високе чистоће (PO2) су направљене од цеви од нерђајућег челика са ниским садржајем угљеника 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од мехова од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви аргонског (Ar) система су направљене од цеви од нерђајућег челика са ниским садржајем угљеника 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидовима, а користе се и мехови од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви хелијумског (He) система су направљене од цеви од нерђајућег челика са ниским угљеничним дејством 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од мехова од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви система за чисти суви компримовани ваздух (CDA) су направљене од цеви од нерђајућег челика OCr18Ni9 (304) са полираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од мехова од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви система за компримовани ваздух за дисање (BA) су направљене од цеви од нерђајућег челика OCr18Ni9 (304) са полираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од кугличних вентила од нерђајућег челика од истог материјала.
Цеви процеса вакуумског (PV) система су направљене од UPVC цеви, а вентили су направљени од вакуумских лептир вентила од истог материјала.
Цеви система за чишћење вакуумом (HV) су направљене од UPVC цеви, а вентили су направљени од вакуумских лептир вентила од истог материјала.
Цеви специјалног гасног система су направљене од цеви од нерђајућег челика са ниским угљеничним дејством 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) са електрополираним унутрашњим зидовима, а вентили су направљени од мехова од нерђајућег челика од истог материјала.
3 Изградња и постављање цевовода
3.1 Члан 8.3 „Проектовања чистих фабричких зграда“ предвиђа следеће одредбе за прикључке цевовода:
(1) Цевни спојеви треба да буду заварени, али цеви од вруће поцинкованог челика треба да буду навојне. Заптивни материјал навојних спојева мора да испуњава захтеве члана 8.3.3 ове спецификације.
(2) Цеви од нерђајућег челика треба спајати аргонским електролучним заваривањем и сучеоним заваривањем или заваривањем у утичницу, али гасоводи високе чистоће треба да се спајају сучеоним заваривањем без ознака на унутрашњем зиду.
(3) Веза између цевовода и опреме треба да буде у складу са захтевима за повезивање опреме. Приликом коришћења цревних прикључака, треба користити метална црева.
(4) Веза између цевовода и вентила треба да буде у складу са следећим прописима
① Заптивни материјал који повезује гасоводе високе чистоће и вентиле треба да користи металне заптивке или двоструке чауре у складу са захтевима производног процеса и карактеристикама гаса.
②Заптивни материјал на навојном или прирубничком споју треба да буде политетрафлуороетилен.
3.2 Према захтевима спецификација и релевантним техничким мерама, спајање гасовода високе чистоће треба што је више могуће заварити. Током заваривања треба избегавати директно сучеоно заваривање. Треба користити цевне чауре или готове спојеве. Цевне чауре треба да буду направљене од истог материјала и са глаткоћом унутрашње површине као и цеви. Током заваривања, како би се спречила оксидација дела за заваривање, у цев за заваривање треба увести чисти заштитни гас. За цеви од нерђајућег челика треба користити аргонолучно заваривање, а у цев треба увести аргонски гас исте чистоће. Мора се користити навојни спој или навојни спој. Приликом спајања прирубница, за навојне спојеве треба користити чауре. Осим за цеви за кисеоник и водоник, где треба користити металне заптивке, за остале цеви треба користити заптивке од политетрафлуоретилена. Наношење мале количине силиконске гуме на заптивке такође ће бити ефикасно. Побољшаће ефекат заптивања. Сличне мере треба предузети када се израђују прирубнички спојеви.
Пре почетка инсталационих радова, детаљан визуелни преглед цеви,фитинги, вентили итд. морају се извршити. Унутрашњи зид обичних цеви од нерђајућег челика треба декапирати пре уградње. Цеви, фитинги, вентили итд. цевовода за кисеоник треба строго забранити уље и треба их строго одмастити у складу са релевантним захтевима пре уградње.
Пре него што се систем инсталира и пусти у употребу, систем преносних и дистрибутивних цевовода треба потпуно прочистити испорученим гасом високе чистоће. Ово не само да одува честице прашине које су случајно упале у систем током процеса инсталације, већ и игра улогу сушења у систему цевовода, уклањајући део гаса који садржи влагу, а који је апсорбовао зид цеви, па чак и материјал цеви.
4. Тест притиска цевовода и пријем
(1) Након инсталације система, мора се извршити 100% радиографски преглед цеви које транспортују високотоксичне флуиде у специјалним гасоводима, а њихов квалитет не сме бити нижи од нивоа II. Остале цеви подлежу радиографском прегледу узорковања, а однос прегледа узорковања не сме бити мањи од 5%, квалитет не сме бити нижи од степена III.
(2) Након успешног недеструктивног прегледа, треба извршити испитивање притиска. Да би се осигурала сувоћа и чистоћа цевоводног система, не сме се извршити хидраулични испитивање притиска, већ треба користити пнеуматски испитивање притиска. Испитивање ваздушног притиска треба извршити азотом или компримованим ваздухом који одговара нивоу чистоће чисте просторије. Испитни притисак цевовода треба да буде 1,15 пута већи од пројектованог притиска, а испитни притисак вакуумског цевовода треба да буде 0,2 MPa. Током испитивања, притисак треба постепено и споро повећавати. Када притисак порасте на 50% испитног притиска, ако се не открију абнормалности или цурења, наставити са повећањем притиска корак по корак за 10% испитног притиска и стабилизовати притисак 3 минута на сваком нивоу док се не достигне испитни притисак. Стабилизовати притисак 10 минута, а затим смањити притисак на пројектовани притисак. Време заустављања притиска треба одредити према потребама детекције цурења. Средство за пењење је квалификовано ако нема цурења.
(3) Након што вакуумски систем прође тест притиска, требало би да спроведе и 24-часовни тест степена вакуума у складу са пројектном документацијом, а стопа притиска не сме бити већа од 5%.
(4) Тест цурења. За цевоводне системе класе ppb и ppt, према релевантним спецификацијама, цурење се не треба сматрати квалификованим, али се тест количине цурења користи током пројектовања, односно тест количине цурења се врши након теста непропусности ваздуха. Притисак је радни притисак, а притисак се зауставља на 24 сата. Просечно сатно цурење је мање или једнако 50ppm као квалификовано. Израчунавање цурења је следеће:
А=(1-P2T1/P1T2)*100/T
У формули:
Цурење у току једног сата (%)
P1 - Апсолутни притисак на почетку теста (Pa)
P2 - Апсолутни притисак на крају теста (Pa)
Т1 - апсолутна температура на почетку теста (K)
Т2 - апсолутна температура на крају теста (K)
Време објаве: 12. децембар 2023.