Projekt 909 Bardzo Dużej Fabryki Układów Scalonych jest jednym z głównych projektów budowlanych przemysłu elektronicznego mojego kraju realizowanych w ramach Dziewiątego Planu Pięcioletniego, którego celem jest produkcja układów scalonych o szerokości linii produkcyjnej 0,18 mikrometra i średnicy 200 mm.
Technologia produkcji układów scalonych o bardzo dużej skali obejmuje nie tylko technologie o wysokiej precyzji, takie jak mikroobróbka, ale również stawia wysokie wymagania dotyczące czystości gazu.
Dostawy hurtowego gazu dla Projektu 909 są realizowane przez spółkę joint venture pomiędzy Praxair Utility Gas Co., Ltd. ze Stanów Zjednoczonych i odpowiednimi stronami w Szanghaju, która wspólnie tworzy zakład produkcji gazu. Zakład produkcji gazu znajduje się w sąsiedztwie budynku fabryki projektu 909, zajmując powierzchnię około 15 000 metrów kwadratowych. Wymagania dotyczące czystości i wydajności różnych gazów
Wysokiej czystości azot (PN2), azot (N2) i wysokiej czystości tlen (PO2) są produkowane przez separację powietrza. Wysokiej czystości wodór (PH2) jest produkowany przez elektrolizę. Argon (Ar) i hel (He) są kupowane na zewnątrz. Quasi-gaz jest oczyszczany i filtrowany do wykorzystania w Projekcie 909. Specjalny gaz jest dostarczany w butlach, a szafka na butle gazowe znajduje się w pomocniczym warsztacie zakładu produkcji układów scalonych.
Inne gazy obejmują również czysty, suchy system sprężonego powietrza CDA o objętości użytkowej 4185 m3/h, punkcie rosy ciśnieniowej -70°C i wielkości cząstek nie większej niż 0,01 um w gazie w punkcie użytkowania. System sprężonego powietrza do oddychania (BA), objętość użytkowa 90 m3/h, punkt rosy ciśnieniowej 2℃, wielkość cząstek w gazie w punkcie użytkowania nie większa niż 0,3 um, system próżni procesowej (PV), objętość użytkowa 582 m3/h, stopień próżni w punkcie użytkowania -79993 Pa. System próżni czyszczącej (HV), objętość użytkowa 1440 m3/h, stopień próżni w punkcie użytkowania -59995 Pa. Pomieszczenie sprężarki powietrza i pomieszczenie pompy próżniowej znajdują się w obszarze fabryki projektu 909.
Wybór materiałów rurowych i akcesoriów
Gaz stosowany w produkcji układów VLSI musi spełniać wyjątkowo wysokie wymagania dotyczące czystości.Rurociągi gazowe o wysokiej czystościsą zwykle używane w czystych środowiskach produkcyjnych, a kontrola ich czystości powinna być zgodna lub wyższa od poziomu czystości przestrzeni w użyciu! Ponadto, gazociągi o wysokiej czystości są często używane w czystych środowiskach produkcyjnych. Czysty wodór (PH2), tlen o wysokiej czystości (PO2) i niektóre specjalne gazy są gazami łatwopalnymi, wybuchowymi, wspomagającymi spalanie lub toksycznymi. Jeśli system gazociągów jest nieprawidłowo zaprojektowany lub materiały są nieprawidłowo dobrane, nie tylko czystość gazu używanego w punkcie gazowym się zmniejszy, ale również ulegnie awarii. Spełnia wymagania procesowe, ale jest niebezpieczny w użyciu i spowoduje zanieczyszczenie czystej fabryki, wpływając na bezpieczeństwo i czystość czystej fabryki.
Gwarancja jakości gazu o wysokiej czystości w punkcie użytkowania zależy nie tylko od dokładności produkcji gazu, urządzeń oczyszczających i filtrów, ale w dużym stopniu zależy również od wielu czynników w systemie rurociągów. Jeśli polegamy na urządzeniach do produkcji gazu, urządzeniach oczyszczających i filtrach, po prostu niepoprawne jest narzucanie nieskończenie wyższych wymagań dotyczących precyzji w celu zrekompensowania niewłaściwej konstrukcji systemu rurociągów gazowych lub doboru materiałów.
Podczas procesu projektowania projektu 909 postępowaliśmy zgodnie z „Kodeksem projektowania czystych zakładów” GBJ73-84 (obecna norma to (GB50073-2001)), „Kodeksem projektowania stacji sprężonego powietrza” GBJ29-90, „Kodeksem projektowania stacji tlenowych” GB50030-91, „Kodeksem projektowania stacji wodorowych i tlenowych” GB50177-93 oraz odpowiednimi środkami technicznymi dotyczącymi wyboru materiałów rurociągowych i akcesoriów. „Kodeks projektowania czystych zakładów” określa wybór materiałów rurociągowych i zaworów w następujący sposób:
(1) Jeśli czystość gazu jest większa lub równa 99,999%, a punkt rosy jest niższy niż -76°C, należy użyć rury ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowaną ścianką wewnętrzną lub rury ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z elektropolerowaną ścianką wewnętrzną. Zawór powinien być zaworem membranowym lub zaworem mieszkowym.
(2) Jeśli czystość gazu jest większa lub równa 99,99%, a punkt rosy jest niższy niż -60°C, należy użyć rury ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z elektropolerowaną ścianką wewnętrzną. Z wyjątkiem zaworów mieszkowych, które należy stosować w przypadku rurociągów gazu palnego, w przypadku innych rurociągów gazowych należy stosować zawory kulowe.
(3) Jeśli punkt rosy suchego sprężonego powietrza jest niższy niż -70°C, należy użyć rury ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z polerowaną ścianką wewnętrzną. Jeśli punkt rosy jest niższy niż -40℃, należy użyć rury ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) lub ocynkowanej ogniowo rury stalowej bez szwu. Zawór powinien być zaworem mieszkowym lub zaworem kulowym.
(4) Materiał zaworu powinien być zgodny z materiałem rury łączącej.
Zgodnie z wymogami specyfikacji i odpowiednimi środkami technicznymi, przy wyborze materiałów na rurociągi bierzemy pod uwagę przede wszystkim następujące aspekty:
(1) Przepuszczalność powietrza materiałów rurowych powinna być niewielka. Rury z różnych materiałów mają różną przepuszczalność powietrza. Jeśli zostaną wybrane rury o większej przepuszczalności powietrza, nie można usunąć zanieczyszczeń. Rury ze stali nierdzewnej i rury miedziane lepiej zapobiegają przenikaniu i korozji tlenu w atmosferze. Jednakże, ponieważ rury ze stali nierdzewnej są mniej aktywne niż rury miedziane, rury miedziane są bardziej aktywne w umożliwianiu wilgoci z atmosfery przenikania do ich wewnętrznych powierzchni. Dlatego przy wyborze rur do gazociągów o wysokiej czystości, rury ze stali nierdzewnej powinny być pierwszym wyborem.
(2) Wewnętrzna powierzchnia materiału rury jest adsorbowana i ma niewielki wpływ na analizę gazu. Po przetworzeniu rury ze stali nierdzewnej pewna ilość gazu zostanie zatrzymana w jej metalowej siatce. Gdy przepływa przez nią gaz o wysokiej czystości, ta część gazu dostanie się do strumienia powietrza i spowoduje zanieczyszczenie. Jednocześnie, ze względu na adsorpcję i analizę, metal na wewnętrznej powierzchni rury wytworzy również pewną ilość proszku, powodując zanieczyszczenie gazu o wysokiej czystości. W przypadku systemów rurociągowych o czystości powyżej 99,999% lub poziomu ppb należy stosować rury ze stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Odporność na zużycie rur ze stali nierdzewnej jest lepsza niż rur miedzianych, a pył metalowy generowany przez erozję przepływającego powietrza jest stosunkowo mniejszy. Warsztaty produkcyjne o wyższych wymaganiach dotyczących czystości mogą używać rur ze stali nierdzewnej niskowęglowej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) lub rur ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304), rur miedzianych nie należy używać.
(4) W przypadku układów rurociągowych o czystości gazu powyżej 99,999% lub poziomów ppb lub ppt albo w pomieszczeniach czystych o poziomach czystości powietrza N1-N6 określonych w „Kodeksie projektowania czystych fabryk” wymagane są rury lubRury EP ultra-czystenależy używać. Czysta „czysta rura o ultra gładkiej powierzchni wewnętrznej”.
(5) Niektóre specjalne systemy rurociągów gazowych stosowane w procesie produkcyjnym to gazy silnie korozyjne. Rury w tych systemach rurociągów muszą być wykonane z rur ze stali nierdzewnej odpornej na korozję. W przeciwnym razie rury zostaną uszkodzone z powodu korozji. Jeśli na powierzchni pojawią się plamy korozji, nie należy stosować zwykłych rur stalowych bez szwu ani ocynkowanych rur stalowych spawanych.
(6) Zasadniczo wszystkie połączenia gazociągów powinny być spawane. Ponieważ spawanie rur stalowych ocynkowanych niszczy warstwę ocynkowaną, rur stalowych ocynkowanych nie stosuje się do rur w pomieszczeniach czystych.
Biorąc pod uwagę powyższe czynniki, w projekcie &7& wybrano następujące rury gazociągowe i zawory:
Rury systemu azotu o wysokiej czystości (PN2) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory wykonane są z mieszków zaworów ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury układu azotowego (N2) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej niskoemisyjnej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory wykonane są z mieszków zaworów ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury systemu wodoru o wysokiej czystości (PH2) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory wykonane są z mieszków zaworów ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury układu tlenu o wysokiej czystości (PO2) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory wykonane są z mieszków zaworów ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury systemu argonowego (Ar) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej niskoemisyjnej 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi; stosowane są zawory mieszkowe ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury układu helowego (He) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory wykonane są z mieszków zaworów ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury układu sprężonego powietrza czystego i suchego (CDA) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z polerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory wykonane są z zaworów mieszkowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Przewody układu sprężonego powietrza do oddychania (BA) wykonane są z rur ze stali nierdzewnej OCr18Ni9 (304) z polerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory wykonane są z zaworów kulowych ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
Rury systemu próżniowego (PV) wykonane są z rur UPVC, natomiast zawory wykonane są z przepustnic próżniowych wykonanych z tego samego materiału.
Rury systemu czyszczącego podciśnieniowego (HV) wykonane są z rur UPVC, natomiast zawory wykonane są z przepustnic próżniowych wykonanych z tego samego materiału.
Rury specjalnego układu gazowego wykonane są z rur ze stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolerowanymi ściankami wewnętrznymi, a zawory z mieszków ze stali nierdzewnej z tego samego materiału.
3 Budowa i montaż rurociągów
3.1 Sekcja 8.3 „Kodeksu projektowania czystych budynków fabrycznych” określa następujące postanowienia dotyczące połączeń rurociągowych:
(1) Połączenia rurowe powinny być spawane, natomiast rury stalowe ocynkowane ogniowo powinny być gwintowane. Materiał uszczelniający połączeń gwintowanych powinien spełniać wymagania określone w artykule 8.3.3 niniejszej specyfikacji.
(2) Rury ze stali nierdzewnej należy łączyć poprzez spawanie łukiem argonowym i spawanie doczołowe lub spawanie mufowe, natomiast rurociągi gazowe o wysokiej czystości należy łączyć poprzez spawanie doczołowe bez pozostawiania śladów na ściance wewnętrznej.
(3) Połączenie rurociągów z urządzeniami powinno być zgodne z wymaganiami dotyczącymi połączeń urządzeń. W przypadku stosowania połączeń wężowych należy używać węży metalowych.
(4) Połączenie rurociągów z zaworami powinno być zgodne z następującymi przepisami
① Materiał uszczelniający łączący rurociągi i zawory gazu o wysokiej czystości powinien wykorzystywać uszczelki metalowe lub podwójne tuleje, zgodnie z wymogami procesu produkcyjnego i charakterystyką gazu.
②Materiał uszczelniający w połączeniu gwintowanym lub kołnierzowym powinien być wykonany z politetrafluoroetylenu.
3.2 Zgodnie z wymogami specyfikacji i odpowiednimi środkami technicznymi, połączenie gazociągów o wysokiej czystości powinno być spawane w jak największym stopniu. Podczas spawania należy unikać bezpośredniego spawania doczołowego. Należy stosować tuleje rurowe lub gotowe połączenia. Tuleje rurowe powinny być wykonane z tego samego materiału i mieć taką samą gładkość powierzchni wewnętrznej jak rury. poziom, podczas spawania, aby zapobiec utlenianiu części spawanej, do rury spawanej należy wprowadzić czysty gaz ochronny. W przypadku rur ze stali nierdzewnej należy stosować spawanie łukiem argonowym, a do rury należy wprowadzić argon o tej samej czystości. Należy stosować połączenie gwintowane lub połączenie gwintowane. Podczas łączenia kołnierzy należy stosować tuleje do połączeń gwintowanych. Z wyjątkiem rur tlenowych i wodorowych, które powinny być wyposażone w uszczelki metalowe, inne rury powinny być wyposażone w uszczelki z politetrafluoroetylenu. Nałożenie niewielkiej ilości gumy silikonowej na uszczelki również będzie skuteczne. Zwiększy to efekt uszczelnienia. Podobne środki należy podjąć, gdy wykonywane są połączenia kołnierzowe.
Przed rozpoczęciem prac instalacyjnych należy przeprowadzić szczegółową kontrolę wizualną rur,armatura, zawory itp. muszą być wykonane. Wewnętrzna ściana zwykłych rur ze stali nierdzewnej powinna być wytrawiona przed instalacją. Rury, kształtki, zawory itp. rurociągów tlenowych powinny być surowo chronione przed olejem i powinny być ściśle odtłuszczone zgodnie z odpowiednimi wymaganiami przed instalacją.
Przed zainstalowaniem i oddaniem systemu do użytku, system rurociągów przesyłowych i dystrybucyjnych powinien zostać całkowicie oczyszczony dostarczonym gazem o wysokiej czystości. Nie tylko usuwa to cząsteczki pyłu, które przypadkowo wpadły do systemu podczas procesu instalacji, ale także odgrywa rolę osuszającą w systemie rurociągów, usuwając część gazu zawierającego wilgoć, który został wchłonięty przez ściankę rury, a nawet materiał rury.
4. Próba ciśnieniowa i odbiór rurociągu
(1) Po zainstalowaniu systemu należy przeprowadzić 100% kontrolę radiograficzną rur transportujących silnie toksyczne płyny w specjalnych gazociągach, a ich jakość nie może być niższa niż poziom II. Pozostałe rury należy poddać kontroli radiograficznej z pobieraniem próbek, a współczynnik kontroli z pobieraniem próbek nie może być mniejszy niż 5%, a jakość nie może być niższa niż klasa III.
(2) Po przejściu kontroli nieniszczącej należy przeprowadzić próbę ciśnieniową. Aby zapewnić suchość i czystość systemu rurociągów, nie należy przeprowadzać próby ciśnieniowej hydraulicznej, ale należy zastosować próbę ciśnieniową pneumatyczną. Próbę ciśnieniową powietrza należy przeprowadzić przy użyciu azotu lub sprężonego powietrza, które odpowiada 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 próby ciśnienie należy stopniowo i powoli zwiększać. Gdy ciśnienie wzrośnie do 50% ciśnienia próbnego, jeśli nie zostaną wykryte żadne nieprawidłowości ani nieszczelności, należy kontynuować stopniowe zwiększanie ciśnienia o 10% ciśnienia próbnego i stabilizować ciśnienie przez 3 minuty na każdym poziomie, aż do osiągnięcia ciśnienia próbnego. Ustabilizować ciśnienie przez 10 minut, a następnie zmniejszyć ciśnienie do ciśnienia projektowego. Czas zatrzymania ciśnienia należy określić zgodnie z potrzebami wykrywania nieszczelności. Środek spieniający jest kwalifikowany, jeśli nie ma nieszczelności.
(3) Po przejściu przez układ próżniowy próby ciśnieniowej należy także przeprowadzić 24-godzinny test stopnia próżni zgodnie z dokumentacją projektową, a współczynnik sprężania nie powinien być większy niż 5%.
(4) Test szczelności. W przypadku systemów rurociągów klasy ppb i ppt, zgodnie z odpowiednimi specyfikacjami, nie należy uznawać żadnego wycieku za kwalifikowany, ale test ilości wycieku jest stosowany podczas projektowania, tj. test ilości wycieku jest wykonywany po teście szczelności powietrznej. Ciśnienie jest ciśnieniem roboczym, a ciśnienie jest zatrzymane na 24 godziny. Średni godzinny wyciek jest mniejszy lub równy 50 ppm, co jest kwalifikowane. Obliczenie wycieku jest następujące:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
W formule:
Wyciek w ciągu godziny (%)
P1-Ciśnienie bezwzględne na początku testu (Pa)
P2-Ciśnienie bezwzględne na końcu testu (Pa)
T1-temperatura bezwzględna na początku testu (K)
T2-temperatura bezwzględna na końcu testu (K)
Czas publikacji: 12-12-2023