Tovarna integriranih vezij velikega obsega iz projekta 909 je velik gradbeni projekt elektronske industrije moje države v devetem petletnem načrtu za proizvodnjo čipov s širino linije 0,18 mikrona in premerom 200 mm.
Tehnologija izdelave zelo velikih integriranih vezij ne vključuje le visoko natančnih tehnologij, kot je mikroobdelava, temveč postavlja tudi visoke zahteve glede čistosti plina.
Oskrbo s plinom za projekt 909 zagotavlja skupno podjetje Praxair Utility Gas Co., Ltd. iz Združenih držav Amerike in ustreznih strank v Šanghaju za skupno vzpostavitev obrata za proizvodnjo plina. Obrat za proizvodnjo plina se nahaja poleg tovarniške stavbe projekta 909 in pokriva površino približno 15.000 kvadratnih metrov. Zahteve glede čistosti in proizvodnje različnih plinov
Visoko čisti dušik (PN2), dušik (N2) in visoko čisti kisik (PO2) se proizvajajo z ločevanjem zraka. Visoko čisti vodik (PH2) se proizvaja z elektrolizo. Argon (Ar) in helij (He) se kupujeta pri zunanjih izvajalcih. Kvaziplin se prečisti in filtrira za uporabo v projektu 909. Posebni 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 za čisti suhi stisnjen zrak s prostornino porabe 4185 m3/h, tlačnim rosiščem -70 °C in velikostjo delcev največ 0,01 μm v plinu na mestu uporabe. Sistem za dihalni stisnjen zrak (BA), prostornina porabe 90 m3/h, tlačnim rosiščem 2 °C, velikost delcev v plinu na mestu uporabe ni večja od 0,3 μm, sistem procesnega vakuuma (PV), prostornina porabe 582 m3/h, stopnja vakuuma na mestu uporabe -79993 Pa. Sistem čistilnega vakuuma (HV), prostornina porabe 1440 m3/h, stopnja vakuuma na mestu uporabe -59995 Pa. Kompresorska soba in soba z vakuumsko črpalko se nahajata na območju tovarne projekta 909.
Izbira materialov za cevi in dodatkov
Plin, ki se uporablja v proizvodnji VLSI, ima izjemno visoke zahteve glede čistoče.Visoko čiste plinovodeObičajno se uporabljajo v čistih proizvodnih okoljih, njihov nadzor čistoče pa mora biti skladen z ali višji od stopnje čistoče uporabljenega prostora! Poleg tega se v čistih proizvodnih okoljih pogosto uporabljajo visoko čiste plinovode. Čisti vodik (PH2), visoko čist kisik (PO2) in nekateri posebni plini so vnetljivi, eksplozivni, pospešujejo gorenje ali so strupeni. Če je plinovodni sistem nepravilno zasnovan ali so materiali nepravilno izbrani, se ne bo le zmanjšala čistost plina, ki se uporablja na plinski točki, ampak bo tudi odpovedal. Izpolnjuje procesne zahteve, vendar je njegova uporaba nevarna in bo povzročila onesnaženje čiste tovarne, kar bo vplivalo na varnost in čistočo čiste tovarne.
Zagotavljanje kakovosti visoko čistega plina na mestu uporabe ni odvisno le od natančnosti proizvodnje plina, čistilne opreme in filtrov, temveč je v veliki meri odvisno tudi od številnih dejavnikov v cevovodnem sistemu. Če se zanašamo na opremo za proizvodnjo plina, čistilno opremo in filtre, je preprosto napačno postavljati neskončno višje zahteve glede natančnosti, da bi nadomestili nepravilno zasnovo plinovodnega sistema ali izbiro materiala.
Med procesom načrtovanja projekta 909 smo upoštevali »Kodeks za načrtovanje čistih obratov« GBJ73-84 (trenutni standard je (GB50073-2001)), »Kodeks za načrtovanje postaj za stisnjen zrak« GBJ29-90, »Kodeks za načrtovanje kisikovih postaj« GB50030-91, »Kodeks za načrtovanje vodikovih in kisikovih postaj« GB50177-93 in ustrezne tehnične ukrepe za izbiro materialov in dodatkov za cevovode. »Kodeks za načrtovanje čistih obratov« določa izbiro materialov za cevovode in ventilov na naslednji način:
(1) Če je čistost plina večja ali enaka 99,999 % in je rosišče nižje od -76 °C, je treba uporabiti cev iz nerjavečega jekla z nizkim deležem ogljika 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropolirano notranjo steno ali cev iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) z elektropolirano notranjo steno. Ventil mora biti membranski ventil ali mehast ventil.
(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 mehastih ventilov, ki se uporabljajo za cevovode za gorljive pline, se za druge plinovode uporabljajo kroglični ventili.
(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 mehast ali kroglični 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) Prepustnost zraka iz materialov cevi mora biti majhna. Cevi iz različnih materialov imajo različno prepustnost zraka. Če izberemo cevi z večjo prepustnostjo zraka, onesnaženja ni mogoče odstraniti. Cevi iz nerjavečega jekla in bakrene cevi bolje preprečujejo prodiranje kisika v ozračju in korozijo. Ker pa so cevi iz nerjavečega jekla manj aktivne kot bakrene cevi, so bakrene cevi bolj aktivne pri prodiranju vlage iz ozračja v njihove notranje površine. Zato bi morale biti pri izbiri cevi za plinovode visoke čistosti cevi iz nerjavečega jekla prva izbira.
(2) Notranja površina materiala cevi se adsorbira in ima majhen vpliv na analizo plina. Po obdelavi cevi iz nerjavečega jekla se v njeni kovinski rešetki zadrži določena količina plina. Ko skozi cev prehaja plin visoke čistosti, ta del plina vstopi v zračni tok in povzroči onesnaženje. Hkrati zaradi adsorpcije in analize kovina na notranji površini cevi proizvede tudi določeno količino prahu, kar povzroči onesnaženje plina visoke čistosti. Za cevovodne sisteme s čistostjo nad 99,999 % ali ravenjo ppb je treba uporabiti nizkoogljično cev iz nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Odpornost cevi iz nerjavečega jekla proti obrabi je boljša kot pri bakrenih ceveh, kovinski prah, ki nastane zaradi erozije zračnega toka, pa je relativno manjši. Proizvodne delavnice z višjimi zahtevami glede čistoče lahko uporabljajo nizkoogljične cevi iz nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) ali cevi iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304), bakrene cevi pa se ne smejo uporabljati.
(4) Za cevovodne sisteme s čistostjo plina nad 99,999 % ali ravnijo ppb ali ppt ali v čistih prostorih s stopnjami čistosti zraka N1–N6, določenimi v „Kodeksu za načrtovanje čistih tovarn“, so potrebne ultra čiste cevi aliEP ultra čiste cevije treba uporabiti. Čista „čista cev z ultra gladko notranjo površino“.
(5) Nekateri posebni plinovodni sistemi, ki se uporabljajo v proizvodnem procesu, so zelo korozivni plini. Cevi v teh plinovodnih sistemih morajo biti izdelane iz nerjavečega jekla, odpornega proti koroziji. V nasprotnem primeru se cevi zaradi korozije poškodujejo. Če se na površini pojavijo korozijske lise, se ne smejo uporabljati navadne brezšivne jeklene cevi ali pocinkane varjene jeklene cevi.
(6) Načeloma je treba vse povezave plinovodov variti. Ker varjenje pocinkanih jeklenih cevi uniči pocinkano plast, se pocinkane jeklene cevi ne uporabljajo za cevi v čistih prostorih.
Ob upoštevanju zgoraj navedenih dejavnikov so bile v projektu &7& izbrane naslednje cevi in ventili za plinovode:
Cevi sistema za visoko čist dušik (PN2) so izdelane iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz mehov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi za dušikov (N2) sistem so izdelane iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz mehov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema za visoko čist vodik (PH2) so izdelane iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz mehov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema za visoko čist kisik (PO2) so izdelane iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz mehov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema Argon (Ar) so izdelane iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, uporabljeni pa so tudi mehovi iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi helijevega (He) sistema so izdelane iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz mehov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema za čist in suh stisnjen zrak (CDA) so izdelane iz nerjavečih jeklenih cevi OCr18Ni9 (304) s poliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz mehov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi sistema za dihalni stisnjen zrak (BA) so izdelane iz nerjavečega jekla OCr18Ni9 (304) s poliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz krogličnih ventilov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
Cevi procesnega vakuumskega (PV) sistema so izdelane iz UPVC cevi, ventili pa so izdelani iz vakuumskih metuljastih ventilov iz istega materiala.
Cevi sistema za čiščenje z vakuumom (HV) so izdelane iz UPVC cevi, ventili pa so izdelani iz vakuumskih metuljastih ventilov iz istega materiala.
Cevi posebnega plinskega sistema so izdelane iz nizkoogljičnega nerjavečega jekla 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) z elektropoliranimi notranjimi stenami, ventili pa so izdelani iz mehov iz nerjavečega jekla iz istega materiala.
3 Gradnja in montaža cevovodov
3.1 Oddelek 8.3 „Kodeksa za načrtovanje čistih tovarniških stavb“ določa naslednje določbe za cevovodne povezave:
(1) Cevne povezave morajo biti varjene, vroče pocinkane jeklene cevi pa morajo biti navojne. Tesnilni material navojnih povezav mora biti v skladu z zahtevami iz člena 8.3.3 te specifikacije.
(2) Cevi iz nerjavečega jekla je treba povezati z argonskim obločnim varjenjem in solenim varjenjem ali varjenjem v vtičnico, plinovode visoke čistosti pa je treba povezati s solenim varjenjem brez oznak na notranji steni.
(3) Povezava med cevovodi in opremo mora biti v skladu z zahtevami za priključitev 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 visoko čiste plinovode in ventile, mora uporabljati kovinska tesnila ali dvojne tulke v skladu z zahtevami proizvodnega procesa in lastnostmi plina.
②Tesnilo na navojnem ali prirobničnem priključku mora biti politetrafluoroetilen.
3.2 V skladu z zahtevami specifikacij in ustreznimi tehničnimi ukrepi je treba povezave plinovodov visoke čistosti čim bolj variti. Med varjenjem se je treba izogibati neposrednemu čelnemu varjenju. Uporabiti je treba cevne tulce ali končne spoje. Cevni tulci morajo biti izdelani iz istega materiala in z enako gladko notranjo površino kot cevi. Med varjenjem je treba za preprečitev oksidacije varjenega dela v varilno cev vpeljati čist zaščitni plin. Pri ceveh iz nerjavečega jekla je treba uporabiti argonsko obločno varjenje in v cev vpeljati argon enake čistosti. Uporabiti je treba navojni priključek ali navojni priključek. Pri povezovanju prirobnic je treba za navojne priključke uporabiti obročke. Razen za kisikove in vodikove cevi, kjer je treba uporabiti kovinska tesnila, je treba za druge cevi uporabiti tesnila iz politetrafluoroetilena. Učinkovit bo tudi nanos majhne količine silikonske gume na tesnila. Za izboljšanje tesnilnega učinka je treba sprejeti podobne ukrepe pri izdelavi prirobničnih priključkov.
Pred začetkom montažnih del je potreben podroben vizualni pregled cevi,fitingi, ventili itd. morajo biti izvedeni. Notranjo steno navadnih cevi iz nerjavečega jekla je treba pred namestitvijo dekapirati. Cevi, fitingi, ventili itd. kisikovih cevovodov morajo biti strogo prepovedani z oljem in jih je treba pred namestitvijo strogo razmastiti v skladu z ustreznimi zahtevami.
Preden je sistem namestiti in zagnati v uporabo, je treba prenosni in distribucijski cevovodni sistem popolnoma prečistiti z dostavljenim visoko čistim plinom. To ne le odpihne prašne delce, ki so med namestitvijo po nesreči padli v sistem, temveč tudi deluje kot sušilec v cevovodnem sistemu, saj odstrani del plina, ki vsebuje vlago in ga absorbira stena cevi in celo material cevi.
4. Preizkus tlaka cevovoda in prevzem
(1) Po namestitvi sistema se izvede 100-odstotni radiografski pregled cevi, ki prevažajo zelo strupene tekočine v posebnih plinovodih, njihova kakovost pa ne sme biti nižja od stopnje II. Druge cevi se pregledajo z vzorčnim radiografskim pregledom, pri čemer razmerje vzorčnega pregleda ne sme biti manjše od 5 %, kakovost pa ne sme biti nižja od stopnje III.
(2) Po opravljenem nedestruktivnem pregledu je treba izvesti tlačni preizkus. Za zagotovitev suhosti in čistoče cevovodnega sistema se ne sme izvajati hidravličnega tlačnega preizkusa, temveč pnevmatski tlačni preizkus. Preskus zračnega tlaka je treba izvesti z dušikom ali stisnjenim zrakom, ki ustreza stopnji čistoče čistega prostora. Preskusni tlak cevovoda mora biti 1,15-kratnik projektnega tlaka, preskusni tlak vakuumskega cevovoda pa 0,2 MPa. Med preskusom je treba tlak postopoma in počasi povečevati. Ko tlak naraste na 50 % preskusnega tlaka in če ni ugotovljenih nepravilnosti ali puščanja, nadaljujte s postopnim povečevanjem tlaka za 10 % preskusnega tlaka in tlak stabilizirajte 3 minute na vsaki ravni, dokler ni dosežen preskusni tlak. Tlak stabilizirajte 10 minut, nato pa ga zmanjšajte na projektni tlak. Čas zaustavitve tlaka je treba določiti glede na potrebe odkrivanja puščanja. Penilo je ustrezno, če ni puščanja.
(3) Ko vakuumski sistem opravi tlačni preizkus, mora v skladu s projektno dokumentacijo izvesti tudi 24-urni preizkus stopnje vakuuma, stopnja tlaka pa ne sme biti večja od 5 %.
(4) Preskus puščanja. Pri cevovodnih sistemih razreda ppb in ppt se v skladu z ustreznimi specifikacijami odsotnost puščanja ne sme šteti za kvalificirano, vendar se med načrtovanjem uporabi preskus količine puščanja, torej se preskus količine puščanja izvede po preskusu zrakotesnosti. Tlak je delovni tlak in tlak se ustavi 24 ur. Povprečno urno puščanje je manjše ali enako 50 ppm, kot je kvalificirano. Izračun puščanja je naslednji:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
V formuli:
Puščanje v 1-urni meri (%)
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. dec. 2023