Projekt 909 Zelo velika tovarna integriranih vezij je velik gradbeni projekt elektronske industrije moje države med devetim petletnim načrtom za proizvodnjo čipov s širino črte 0,18 mikronov in premerom 200 mm.
Tehnologija izdelave zelo velikih integriranih vezij ne vključuje samo visoko natančnih tehnologij, kot je mikroobdelava, temveč postavlja visoke zahteve glede čistosti plina.
Oskrbo s plinom v razsutem stanju za projekt 909 zagotavlja skupno podjetje med podjetjem Praxair Utility Gas Co., Ltd. iz Združenih držav Amerike in ustreznimi stranmi v Šanghaju za skupno vzpostavitev obrata za proizvodnjo plina. Tovarna za proizvodnjo plina je poleg tovarne projekta 909 stavba, ki pokriva površino približno 15.000 kvadratnih metrov. Zahteve glede čistosti in proizvodnje različnih plinov
Dušik visoke čistosti (PN2), dušik (N2) in kisik visoke čistosti (PO2) se proizvajajo z ločevanjem zraka. Vodik visoke čistosti (PH2) se proizvaja z elektrolizo. Argon (Ar) in helij (He) nabavljamo zunanji izvajalci. Kvaziplin je prečiščen in filtriran za uporabo v projektu 909. Poseben plin se dobavlja v jeklenkah, omara za plinske jeklenke pa se nahaja v pomožni delavnici obrata za proizvodnjo integriranih vezij.
Drugi plini vključujejo tudi sistem CDA s čistim suhim stisnjenim zrakom s prostornino porabe 4185 m3/h, rosiščem pod pritiskom -70 °C in velikostjo delcev največ 0,01 um v plinu na mestu uporabe. Sistem za dihanje s stisnjenim zrakom (BA), poraba prostornine 90 m3/h, tlačno rosišče 2 ℃, velikost delcev v plinu na točki uporabe ni večja od 0,3 um, sistem procesnega vakuuma (PV), poraba prostornine 582 m3/h, stopnja vakuuma na mestu uporabe -79993Pa. Sistem čistilnega vakuuma (HV), prostornina uporabe 1440 m3/h, stopnja vakuuma na točki uporabe -59995 Pa. Prostor za zračni kompresor in prostor za vakuumsko črpalko se nahajata na območju tovarne projekta 909.
Izbira cevnega materiala in pribora
Plin, ki se uporablja pri proizvodnji VLSI, ima izjemno visoke zahteve glede čistoče.Plinovodi visoke čistostise običajno uporabljajo v čistih proizvodnih okoljih, njihova kontrola čistoče pa mora biti skladna ali višja od stopnje čistoče prostora v uporabi! Poleg tega se plinovodi visoke čistosti pogosto uporabljajo v čistih proizvodnih okoljih. Čisti vodik (PH2), kisik visoke čistosti (PO2) in nekateri posebni plini so vnetljivi, eksplozivni, ki podpirajo gorenje ali strupeni plini. Če je plinovodni sistem neustrezno zasnovan ali so materiali neustrezno izbrani, se ne samo zmanjša čistost plina, ki se uporablja na plinski točki, ampak bo tudi odpovedal. Izpolnjuje zahteve postopka, vendar ni varen za uporabo in bo povzročil onesnaženje čiste tovarne, kar bo vplivalo na varnost in čistočo čiste tovarne.
Zagotavljanje kakovosti plina visoke čistosti na mestu uporabe ni odvisno samo od natančnosti proizvodnje plina, opreme za čiščenje in filtrov, ampak nanjo v veliki meri vplivajo tudi številni dejavniki v cevovodnem sistemu. Če se zanašamo na opremo za proizvodnjo plina, opremo za čiščenje in filtre, je preprosto nepravilno vsiljevati neskončno višje zahteve glede natančnosti, da bi nadomestili neustrezno zasnovo plinovodnega sistema ali izbiro materiala.
Med postopkom načrtovanja projekta 909 smo sledili »Kodeksu za načrtovanje čistih naprav« GBJ73-84 (trenutni standard je (GB50073-2001)), »Kodeksu za načrtovanje postaj za stisnjen zrak« GBJ29-90, »Kodeks za načrtovanje kisikovih postaj” GB50030-91, “Kodeks za načrtovanje vodikovih in kisikovih postaj” GB50177-93 ter ustrezne tehnične ukrepe za izbiro materialov in dodatkov za cevovode. »Kodeks za načrtovanje čistih naprav« določa izbiro materialov za cevovode in ventilov, kot sledi:
(1) Če je čistost plina večja ali enaka 99,999 % in je rosišče nižje od -76 °C, nizkoogljična cev iz nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolirano notranjo steno ali cev iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) z uporabiti je treba elektropolirano notranjo steno. Ventil mora biti membranski ventil ali ventil z mehom.
(2) Če je čistost plina večja ali enaka 99,99 % in je rosišče nižje od -60 °C, je treba uporabiti cev iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) z elektropolirano notranjo steno. Razen ventilov z mehom, ki jih je treba uporabiti za cevovode za gorljive pline, je treba krogelne ventile uporabiti za druge plinovode.
(3) Če je rosišče suhega stisnjenega zraka nižje od -70 °C, je treba uporabiti cev iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) s polirano notranjo steno. Če je rosišče nižje od -40 ℃, je treba uporabiti cev iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) ali vroče pocinkano brezšivno jekleno cev. Ventil mora biti ventil z mehom ali krogelni ventil.
(4) Material ventila mora biti združljiv z materialom priključne cevi.
V skladu z zahtevami specifikacij in ustreznimi tehničnimi ukrepi pri izbiri materialov za cevovode upoštevamo predvsem naslednje vidike:
(1) Zračna prepustnost materialov cevi mora biti majhna. Cevi iz različnih materialov imajo različno prepustnost zraka. Če izberemo cevi z večjo zračno prepustnostjo, onesnaženja ni mogoče odstraniti. Cevi iz nerjavečega jekla in bakrene cevi so boljše pri preprečevanju prodiranja in korozije kisika v ozračju. Ker pa so cevi iz nerjavečega jekla manj aktivne kot bakrene cevi, bakrene cevi bolj aktivno prepuščajo vlagi iz atmosfere, da prodre v njihovo notranjo površino. Zato je treba pri izbiri cevi za plinovode visoke čistosti najprej izbrati cevi iz nerjavečega jekla.
(2) Notranja površina materiala cevi se adsorbira in ima majhen vpliv na analizo plina. Po obdelavi cevi iz nerjavečega jekla se določena količina plina zadrži v njeni kovinski rešetki. Ko prehaja plin visoke čistosti, bo ta del plina vstopil v zračni tok in povzročil onesnaženje. Hkrati bo zaradi adsorpcije in analize kovina na notranji površini cevi proizvedla tudi določeno količino prahu, kar bo povzročilo onesnaženje plina visoke čistosti. Za cevne sisteme s čistostjo nad 99,999 % ali stopnjo ppb je treba uporabiti cev iz nerjavečega jekla z nizko vsebnostjo ogljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Odpornost proti obrabi cevi iz nerjavnega jekla je boljša od odpornosti bakrenih cevi, kovinski prah, ki nastane zaradi erozije zračnega toka, pa je relativno manjši. Proizvodne delavnice z višjimi zahtevami glede čistoče lahko uporabljajo cevi iz nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti z nizko vsebnostjo ogljika (316L) ali cevi iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304), bakrene cevi se ne uporabljajo.
(4) Za cevne sisteme s čistostjo plina nad 99,999 % ali stopnjami ppb ali ppt ali v čistih prostorih s stopnjami čistosti zraka N1-N6, določenimi v »Clean Factory Design Code«, ultra čiste cevi oz.EP ultra čiste cevije treba uporabiti. Očistite "čisto cev z izjemno gladko notranjo površino".
(5) Nekateri posebni plinovodni sistemi, ki se uporabljajo v proizvodnem procesu, so zelo jedki plini. Cevi v teh cevovodnih sistemih morajo kot cevi uporabljati cevi iz nerjavnega jekla, odporne proti koroziji. V nasprotnem primeru se cevi poškodujejo zaradi korozije. Če se na površini pojavijo korozijske lise, se ne sme uporabljati navadnih brezšivnih jeklenih cevi ali pocinkanih varjenih jeklenih cevi.
(6) Načeloma morajo biti vsi plinovodni priključki varjeni. Ker varjenje pocinkanih jeklenih cevi uniči pocinkano plast, se pocinkane jeklene cevi ne uporabljajo za cevi v čistih prostorih.
Ob upoštevanju zgornjih dejavnikov so cevi in ventili za plinovod, izbrani v projektu &7&, naslednji:
Sistemske cevi za dušik visoke čistosti (PN2) so izdelane iz cevi iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz ventilov z mehom iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi dušikovega (N2) sistema so izdelane iz cevi iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa iz nerjavečega meha ventilov iz istega materiala.
Cevi sistema za vodik visoke čistosti (PH2) so izdelane iz cevi iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz ventilov z mehom iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema kisika visoke čistosti (PO2) so izdelane iz cevi iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz ventilov z mehom iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema Argon (Ar) so izdelane iz cevi iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, uporabljeni so ventili z mehom iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi helijevega (He) sistema so izdelane iz cevi iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa iz nerjavečega meha ventilov iz istega materiala.
Cevi sistema čistega suhega stisnjenega zraka (CDA) so izdelane iz cevi iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) s poliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz ventilov z mehom iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema za dihanje stisnjenega zraka (BA) so izdelane iz cevi iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) s poliranimi notranjimi stenami, ventili pa iz nerjavečih krogelnih ventilov iz istega materiala.
Cevi procesnega vakuumskega (PV) sistema so izdelane iz UPVC cevi, ventili pa iz vakuumskih dušilnih loput iz istega materiala.
Cevi čistilnega vakuumskega (HV) sistema so izdelane iz UPVC cevi, ventili pa iz vakuumskih loput, izdelanih iz istega materiala.
Cevi posebnega plinskega sistema so vse izdelane iz cevi iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa iz nerjavečega meha ventilov iz istega materiala.
3 Gradnja in montaža cevovodov
3.1 Razdelek 8.3 »Kodeksa projektiranja čistih tovarniških zgradb« določa naslednje določbe za cevovodne povezave:
(1) Cevni priključki morajo biti varjeni, vroče pocinkane jeklene cevi pa morajo imeti navoje. Tesnilni material navojnih priključkov mora biti v skladu z zahtevami člena 8.3.3 te specifikacije.
(2) Cevi iz nerjavečega jekla je treba povezati z argonskim obločnim varjenjem in sočelnim varjenjem ali varjenjem na vtičnico, vendar je treba plinovode visoke čistosti povezati s sočelnim varjenjem brez oznak na notranji steni.
(3) Povezava med cevovodi in opremo mora biti v skladu z zahtevami za povezavo opreme. Pri uporabi cevnih priključkov je treba uporabiti kovinske cevi
(4) Povezava med cevovodi in ventili mora biti v skladu z naslednjimi predpisi
① Tesnilni material, ki povezuje plinovode visoke čistosti in ventile, mora uporabljati kovinska tesnila ali dvojne obročke v skladu z zahtevami proizvodnega procesa in značilnosti plina.
②Tesnilni material na navojnem ali prirobničnem priključku mora biti politetrafluoretilen.
3.2 V skladu z zahtevami specifikacij in ustreznimi tehničnimi ukrepi je treba povezavo plinovodov visoke čistosti čim bolj variti. Med varjenjem se je treba izogibati neposrednemu sočelnemu varjenju. Uporabiti je treba cevne objemke ali končne spoje. Objemke cevi morajo biti izdelane iz enakega materiala in gladke notranje površine kot cevi. med varjenjem je treba v varilno cev dovajati čisti zaščitni plin, da preprečimo oksidacijo varilnega dela. Za cevi iz nerjavečega jekla je treba uporabiti argonsko obločno varjenje, v cev pa je treba vnesti plin argon enake čistosti. Uporabiti je treba navojno povezavo ali navojno povezavo. Pri povezovanju prirobnic je treba za navojne povezave uporabiti objemke. Razen cevi za kisik in vodik, ki morajo uporabljati kovinska tesnila, morajo druge cevi uporabljati tesnila iz politetrafluoroetilena. Učinkovit bo tudi nanos majhne količine silikonske gume na tesnila. Izboljša učinek tesnjenja. Podobne ukrepe je treba izvesti, ko se izvajajo prirobnične povezave.
Pred začetkom inštalacijskih del natančen vizualni pregled cevi,okovje, ventili itd. Notranjo steno navadnih cevi iz nerjavečega jekla je treba pred montažo lužiti. V ceveh, fitingih, ventilih itd. cevovodov za kisik je strogo prepovedano vsebovati olje in jih je treba pred namestitvijo strogo razmastiti v skladu z ustreznimi zahtevami.
Pred vgradnjo in začetkom uporabe sistema je treba prenosni in distribucijski plinovodni sistem v celoti očistiti z dostavljenim plinom visoke čistosti. To ne le odpihne prašne delce, ki so slučajno padli v sistem med postopkom namestitve, ampak ima tudi vlogo sušenja v cevovodnem sistemu, saj odstrani del plina, ki vsebuje vlago, ki ga absorbira stena cevi in celo material cevi.
4. Tlačni preskus cevovoda in prevzem
(1) Po vgradnji sistema se izvede 100-odstotni radiografski pregled cevi za transport zelo strupenih tekočin v posebnih plinovodih, kakovost pa ne sme biti nižja od stopnje II. Druge cevi morajo biti predmet vzorčnega radiografskega pregleda, razmerje vzorčnega pregleda pa ne sme biti manjše od 5%, kakovost ne sme biti nižja od razreda III.
(2) Po opravljenem nedestruktivnem pregledu je treba izvesti tlačni preizkus. Da bi zagotovili suhost in čistost cevnega sistema, se ne sme izvajati hidravličnega tlačnega preizkusa, temveč je treba uporabiti pnevmatski tlačni preizkus. Preizkus zračnega tlaka je treba opraviti z dušikom ali stisnjenim zrakom, ki ustreza stopnji čistosti čistega prostora. Preizkusni tlak cevovoda mora biti 1,15-krat večji od konstrukcijskega tlaka, preskusni tlak vakuumskega cevovoda pa mora biti 0,2 MPa. Med preskusom je treba pritisk postopoma in počasi povečevati. Ko se tlak dvigne na 50 % preskusnega tlaka, če ni ugotovljena nobena nepravilnost ali puščanje, nadaljujte s povečevanjem tlaka korak za korakom za 10 % preskusnega tlaka in stabilizirajte tlak 3 minute na vsaki ravni, dokler preskusni tlak ne doseže . Stabilizirajte tlak 10 minut, nato pa zmanjšajte tlak na projektni tlak. Čas zaustavitve tlaka je treba določiti glede na potrebe odkrivanja puščanja. Sredstvo za penjenje je ustrezno, če ni puščanja.
(3) Ko vakuumski sistem opravi tlačni preizkus, mora opraviti tudi 24-urni preskus stopnje vakuuma v skladu s projektno dokumentacijo, stopnja tlaka pa ne sme biti večja od 5%.
(4) Preskus puščanja. Za cevovodne sisteme razreda ppb in ppt se v skladu z ustreznimi specifikacijami nobeno puščanje ne sme obravnavati kot kvalificirano, vendar se med projektiranjem uporablja preskus količine puščanja, kar pomeni, da se preskus količine puščanja izvede po preskusu zrakotesnosti. Tlak je delovni tlak, tlak pa se ustavi za 24 ur. Povprečno urno uhajanje je manjše ali enako 50 ppm, kot je opredeljeno. Izračun puščanja je naslednji:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
V formuli:
A-urno puščanje (%)
P1-Absolutni tlak na začetku preskusa (Pa)
P2-Absolutni tlak na koncu preskusa (Pa)
T1-absolutna temperatura na začetku preskusa (K)
T2-absolutna temperatura na koncu preskusa (K)
Čas objave: 12. decembra 2023