Projekt 909 Fabryka układów scalonych na bardzo dużą skalę to główny projekt budowlany przemysłu elektronicznego w moim kraju w ramach dziewiątego planu pięcioletniego, mający na celu produkcję chipów o szerokości linii 0,18 mikrona i średnicy 200 mm.
Technologia produkcji układów scalonych o bardzo dużej skali obejmuje nie tylko technologie o wysokiej precyzji, takie jak mikroobróbka, ale także stawia wysokie wymagania w zakresie czystości gazu.
Masowe dostawy gazu dla Projektu 909 zapewnia spółka joint venture pomiędzy Praxair Utility Gas Co., Ltd. ze Stanów Zjednoczonych i odpowiednimi stronami w Szanghaju w celu wspólnego utworzenia zakładu produkcji gazu. Zakład produkcji gazu sąsiaduje z fabryką projektu 909 budynku o powierzchni około 15 000 metrów kwadratowych. Wymagania dotyczące czystości i wydajności różnych gazów
Azot o wysokiej czystości (PN2), azot (N2) i tlen o wysokiej czystości (PO2) powstają w wyniku separacji powietrza. Wodór o wysokiej czystości (PH2) wytwarzany jest w procesie elektrolizy. Argon (Ar) i hel (He) są kupowane w ramach outsourcingu. Quasi-gaz jest oczyszczany i filtrowany do wykorzystania w Projekcie 909. Gaz specjalny dostarczany jest w butlach, a szafa na butle gazowe znajduje się w warsztacie pomocniczym fabryki układów scalonych.
Do innych gazów zalicza się również system CDA z czystym, suchym sprężonym powietrzem, o wydajności 4185 m3/h, ciśnieniowym punkcie rosy -70°C i wielkości cząstek nie większej niż 0,01 um w gazie w miejscu użycia. Instalacja sprężonego powietrza oddechowego (BA), objętość użytkowa 90m3/h, ciśnieniowy punkt rosy 2℃, wielkość cząstek w gazie w miejscu użycia nie większa niż 0,3um, instalacja próżni procesowej (PV), objętość użytkowa 582m3/h, stopień podciśnienia w miejscu użytkowania -79993Pa. Czyszczący system próżniowy (HV), objętość zużycia 1440m3/h, stopień podciśnienia w punkcie użycia -59995 Pa. Pomieszczenie sprężarek powietrza i pomieszczenie pomp próżniowych znajdują się na terenie fabryki projektu 909.
Dobór materiałów rurowych i akcesoriów
Gaz stosowany w produkcji VLSI ma niezwykle wysokie wymagania w zakresie czystości.Gazociągi wysokiej czystościsą zwykle stosowane w czystych środowiskach produkcyjnych, a kontrola ich czystości powinna być zgodna lub wyższa od poziomu czystości używanej przestrzeni! Ponadto gazociągi o wysokiej czystości są często stosowane w czystych środowiskach produkcyjnych. Czysty wodór (PH2), tlen o wysokiej czystości (PO2) i niektóre gazy specjalne są gazami łatwopalnymi, wybuchowymi, podtrzymującymi spalanie lub toksycznymi. Jeśli system gazociągów zostanie nieprawidłowo zaprojektowany lub materiały zostaną niewłaściwie dobrane, czystość gazu wykorzystywanego w punkcie gazowym nie tylko spadnie, ale także ulegnie awarii. Spełnia wymagania procesu, ale jest niebezpieczny w użyciu i spowoduje zanieczyszczenie czystej fabryki, wpływając na bezpieczeństwo i czystość czystej fabryki.
Gwarancja jakości gazu o wysokiej czystości w miejscu wykorzystania zależy nie tylko od dokładności produkcji gazu, urządzeń do oczyszczania i filtrów, ale w dużej mierze zależy od wielu czynników występujących w systemie rurociągów. Jeśli polegamy na sprzęcie do produkcji gazu, sprzęcie do oczyszczania i filtrach Narzucanie nieskończenie wyższych wymagań dotyczących precyzji w celu zrekompensowania niewłaściwej konstrukcji systemu rurociągów gazowych lub doboru materiałów jest po prostu niewłaściwe.
Podczas procesu projektowania projektu 909 postępowaliśmy zgodnie z „Kodeksem projektowania czystych instalacji” GBJ73-84 (obecny standard to (GB50073-2001)), „Kodeksem projektowania stacji sprężonego powietrza” GBJ29-90, „Kodeksem ds. projektowania stacji tlenu” GB50030-91, „Kodeks projektowania stacji wodoru i tlenu” GB50177-93 oraz odpowiednie środki techniczne dotyczące doboru materiałów i akcesoriów rurociągów. „Kodeks projektowania czystych instalacji” określa wybór materiałów rurociągów i zaworów w następujący sposób:
(1) Jeżeli czystość gazu jest większa lub równa 99,999%, a punkt rosy jest niższy niż -76°C, należy zastosować rurę ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowaną ścianką wewnętrzną lub rurę ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z należy zastosować elektropolerowaną ścianę wewnętrzną. Zawór powinien być zaworem membranowym lub mieszkowym.
(2) Jeżeli czystość gazu jest większa lub równa 99,99%, a punkt rosy jest niższy niż -60°C, należy zastosować rurę ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z elektropolerowaną ścianką wewnętrzną. Z wyjątkiem zaworów mieszkowych, które powinny być stosowane w gazociągach palnych, w pozostałych gazociągach należy stosować zawory kulowe.
(3) Jeżeli punkt rosy suchego sprężonego powietrza jest niższy niż -70°C, należy zastosować rurę ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z polerowaną ścianką wewnętrzną. Jeżeli punkt rosy jest niższy niż -40℃, należy zastosować rurę ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) lub rurę stalową bez szwu ocynkowaną ogniowo. Zawór powinien być zaworem mieszkowym lub zaworem kulowym.
(4) Materiał zaworu powinien być kompatybilny z materiałem rury łączącej.
Zgodnie z wymaganiami specyfikacji i odpowiednimi środkami technicznymi przy wyborze materiałów na rurociągi bierzemy pod uwagę głównie następujące aspekty:
(1) Przepuszczalność powietrza materiałów rurowych powinna być mała. Rury z różnych materiałów mają różną przepuszczalność powietrza. Jeżeli zostaną wybrane rury o większej przepuszczalności powietrza, zanieczyszczeń nie da się usunąć. Rury ze stali nierdzewnej i rury miedziane lepiej zapobiegają przenikaniu i korozji tlenu w atmosferze. Ponieważ jednak rury ze stali nierdzewnej są mniej aktywne niż rury miedziane, rury miedziane są bardziej aktywne, umożliwiając wilgoci z atmosfery przenikanie do ich wewnętrznych powierzchni. Dlatego też przy wyborze rur do gazociągów o wysokiej czystości, w pierwszej kolejności należy wybrać rury ze stali nierdzewnej.
(2) Wewnętrzna powierzchnia materiału rury jest adsorbowana i ma niewielki wpływ na analizę gazu. Po obróbce rury ze stali nierdzewnej pewna ilość gazu zostanie zatrzymana w metalowej siatce. Kiedy przez nie przepływa gaz o wysokiej czystości, ta część gazu przedostanie się do strumienia powietrza i spowoduje zanieczyszczenie. Jednocześnie, w wyniku adsorpcji i analizy, metal na wewnętrznej powierzchni rury również wytworzy pewną ilość proszku, powodując zanieczyszczenie gazu o wysokiej czystości. W przypadku rurociągów o czystości powyżej 99,999% lub na poziomie ppb należy zastosować rurę ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Odporność na zużycie rur ze stali nierdzewnej jest lepsza niż rur miedzianych, a pył metalowy powstający w wyniku erozji przepływu powietrza jest stosunkowo mniejszy. W zakładach produkcyjnych o podwyższonych wymaganiach czystości można zastosować rury ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) lub OCr18Ni9 (304), nie należy stosować rur miedzianych.
(4) W przypadku systemów rurociągów o czystości gazu powyżej 99,999% lub poziomów ppb lub ppt, lub w pomieszczeniach czystych o poziomach czystości powietrza N1-N6 określonych w „Kodeksie projektowania fabryki czystej”, rury ultraczyste lubUltraczyste rury EPnależy używać. Wyczyść „czystą rurkę o wyjątkowo gładkiej powierzchni wewnętrznej”.
(5) Niektóre ze specjalnych systemów gazociągów stosowanych w procesie produkcyjnym zawierają gazy silnie korozyjne. Rury w tych systemach rurociągów muszą być wykonane z odpornych na korozję rur ze stali nierdzewnej. W przeciwnym razie rury ulegną uszkodzeniu na skutek korozji. Jeżeli na powierzchni pojawią się plamy korozji, nie należy stosować zwykłych rur stalowych bez szwu lub rur stalowych ocynkowanych ze szwem.
(6) Zasadniczo wszystkie połączenia gazociągu powinny być spawane. Ponieważ spawanie rur stalowych ocynkowanych zniszczy warstwę ocynkowaną, rur stalowych ocynkowanych nie stosuje się do rur w pomieszczeniach czystych.
Biorąc pod uwagę powyższe czynniki, wybrane w projekcie &7& rury i zawory gazociągu to:
Rury systemowe z azotem o wysokiej czystości (PN2) wykonane są z rur ze stali niskowęglowej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, natomiast zawory są wykonane z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury instalacji azotowej (N2) wykonane są z rur ze stali niskowęglowej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, natomiast zawory z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury instalacji na wodór wysokiej czystości (PH2) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, natomiast zawory są wykonane z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury instalacji tlenu o wysokiej czystości (PO2) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory są wykonane z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury systemu Argon (Ar) wykonane są z rur ze stali niskowęglowej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zastosowane są zawory mieszkowe ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury systemu helowego (He) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, natomiast zawory są wykonane z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury instalacji czystego, suchego sprężonego powietrza (CDA) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z polerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory są wykonane z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury instalacji sprężonego powietrza oddechowego (BA) wykonane są z rurek ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z polerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory z zaworów kulowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury instalacji próżniowej procesowej (PV) wykonane są z rur PCV, a zawory z przepustnic próżniowych wykonanych z tego samego materiału.
Rury układu próżniowego czyszczącego (HV) wykonane są z rur PCV, a zawory z przepustnic podciśnieniowych wykonanych z tego samego materiału.
Wszystkie rury specjalnej instalacji gazowej wykonane są z rur ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory są wykonane z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
3 Budowa i montaż rurociągów
3.1 Sekcja 8.3 „Kodeksu projektowania budynków czystej fabryki” zawiera następujące postanowienia dotyczące połączeń rurociągów:
(1) Połączenia rurowe powinny być spawane, natomiast rury stalowe ocynkowane ogniowo powinny być gwintowane. Materiał uszczelniający połączeń gwintowych powinien spełniać wymagania art. 8.3.3 niniejszej specyfikacji
(2) Rury ze stali nierdzewnej należy łączyć za pomocą spawania łukowego argonem i zgrzewania doczołowego lub zgrzewania kielichowego, natomiast rurociągi gazowe o wysokiej czystości należy łączyć za pomocą zgrzewania doczołowego bez śladów na ścianie wewnętrznej.
(3) Połączenie rurociągów z urządzeniami powinno spełniać wymagania przyłączeniowe sprzętu. W przypadku stosowania połączeń wężowych należy stosować węże metalowe
(4) Połączenie rurociągów z zaworami powinno odpowiadać następującym przepisom
① W materiale uszczelniającym łączącym rurociągi i zawory gazu o wysokiej czystości należy stosować uszczelki metalowe lub podwójne tulejki, zgodnie z wymaganiami procesu produkcyjnego i charakterystyki gazu.
②Materiał uszczelniający na połączeniu gwintowym lub kołnierzowym powinien być politetrafluoroetylenem.
3.2 Zgodnie z wymaganiami specyfikacji i odpowiednimi środkami technicznymi połączenie gazociągów o wysokiej czystości powinno być w miarę możliwości spawane. Podczas spawania należy unikać bezpośredniego zgrzewania doczołowego. Należy stosować tuleje rurowe lub gotowe złącza. Mufy rurowe powinny być wykonane z tego samego materiału i mieć gładką powierzchnię wewnętrzną co rury. poziomu, podczas spawania, aby zapobiec utlenieniu spawanej części, do rury spawanej należy wprowadzić czysty gaz ochronny. W przypadku rur ze stali nierdzewnej należy zastosować spawanie łukowe argonem i wprowadzić do rury gaz argonowy o tej samej czystości. Należy zastosować połączenie gwintowane lub połączenie gwintowane. Przy łączeniu kołnierzy należy stosować tulejki do połączeń gwintowych. Z wyjątkiem rur tlenowych i wodorowych, w których należy zastosować uszczelki metalowe, w innych rurach należy zastosować uszczelki z politetrafluoroetylenu. Skuteczne będzie również nałożenie niewielkiej ilości gumy silikonowej na uszczelki. Zwiększ efekt uszczelniający. Podobne środki należy podjąć w przypadku wykonywania połączeń kołnierzowych.
Przed przystąpieniem do prac montażowych należy dokonać szczegółowego oględzin rur,armatura, zawory itp. muszą zostać wykonane. Wewnętrzną ściankę zwykłych rur ze stali nierdzewnej należy wytrawić przed montażem. Rury, złączki, zawory itp. rurociągów tlenowych powinny być surowo zabronione od oleju i przed instalacją powinny zostać dokładnie odtłuszczone zgodnie z odpowiednimi wymaganiami.
Przed zainstalowaniem i oddaniem systemu do użytku system rurociągów przesyłowych i dystrybucyjnych powinien zostać całkowicie przepłukany dostarczanym gazem o wysokiej czystości. To nie tylko wydmuchuje cząsteczki pyłu, które przypadkowo dostały się do instalacji podczas procesu instalacji, ale także pełni rolę osuszającą w systemie rurociągów, usuwając część gazu zawierającego wilgoć wchłoniętego przez ściankę rury, a nawet materiał rury.
4. Próba ciśnieniowa rurociągu i odbiór
(1) Po zamontowaniu systemu należy przeprowadzić 100% kontrolę radiograficzną rur transportujących płyny silnie toksyczne w gazociągach specjalnych, a ich jakość nie powinna być niższa niż II stopień. Pozostałe rury podlegają kontroli radiograficznej pobierania próbek, przy czym współczynnik kontroli pobierania próbek nie powinien być mniejszy niż 5%, a jakość nie może być niższa niż stopień III.
(2) Po pozytywnym wyniku badania nieniszczącego należy przeprowadzić próbę ciśnieniową. Aby zapewnić suchość i czystość instalacji rurowej, nie należy przeprowadzać próby ciśnienia hydraulicznego, lecz należy przeprowadzić próbę ciśnieniową pneumatyczną. Badanie ciśnienia powietrza należy przeprowadzić przy użyciu azotu lub sprężonego powietrza odpowiadającego poziomowi czystości pomieszczenia czystego. Ciśnienie próbne rurociągu powinno być 1,15 razy większe od ciśnienia projektowego, a ciśnienie próbne rurociągu próżniowego powinno wynosić 0,2 MPa. Podczas badania ciśnienie należy stopniowo i powoli zwiększać. Gdy ciśnienie wzrośnie do 50% ciśnienia próbnego i nie zostaną wykryte żadne nieprawidłowości ani wycieki, należy kontynuować zwiększanie ciśnienia stopniowo o 10% ciśnienia próbnego i stabilizować ciśnienie na każdym poziomie przez 3 minuty, aż ciśnienie próbne . Ustabilizować ciśnienie przez 10 minut, następnie zmniejszyć ciśnienie do ciśnienia projektowego. Czas zatrzymania ciśnienia należy dobrać stosownie do potrzeb wykrycia nieszczelności. Środek spieniający kwalifikuje się, jeśli nie ma wycieków.
(3) Gdy system próżniowy przejdzie próbę ciśnieniową, powinien również przeprowadzić 24-godzinny test stopnia próżni zgodnie z dokumentacją projektową, a stopień zwiększania ciśnienia nie powinien być większy niż 5%.
(4) Próba szczelności. W przypadku systemów rurociągów klasy ppb i ppt, zgodnie z odpowiednimi specyfikacjami, żaden wyciek nie powinien być uważany za kwalifikowany, ale badanie wielkości wycieku stosuje się podczas projektowania, to znaczy badanie wielkości wycieku przeprowadza się po badaniu szczelności. Ciśnienie jest ciśnieniem roboczym, a ciśnienie jest zatrzymywane na 24 godziny. Średni wyciek godzinowy jest mniejszy lub równy 50 ppm, zgodnie z kwalifikacjami. Obliczenie wycieku jest następujące:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
W formule:
Wyciek godzinny (%)
P1 – Ciśnienie absolutne na początku badania (Pa)
P2 – ciśnienie absolutne na koniec badania (Pa)
T1 – temperatura bezwzględna na początku badania (K)
T2 – temperatura bezwzględna na koniec badania (K)
Czas publikacji: 12 grudnia 2023 r