Фабриката за много големи интегрални схеми по проект 909 е голям строителен проект на електронната индустрия на моята страна по време на деветия петгодишен план за производство на чипове с ширина на линията 0,18 микрона и диаметър 200 мм.
Технологията на производство на много големи интегрални схеми не само включва високопрецизни технологии като микрообработка, но и поставя високи изисквания към чистотата на газа.
Доставката на газ за Проект 909 се осигурява от съвместно предприятие между Praxair Utility Gas Co., Ltd. от Съединените щати и съответните страни в Шанхай за съвместно изграждане на завод за производство на газ. Заводът за производство на газ е в непосредствена близост до фабричната сграда на Проект 909 и обхваща площ от приблизително 15 000 квадратни метра. Изискванията за чистота и добив на различните газове са...
Високочист азот (PN2), азот (N2) и високочист кислород (PO2) се произвеждат чрез разделяне на въздуха. Високочист водород (PH2) се произвежда чрез електролиза. Аргон (Ar) и хелий (He) се закупуват от външни изпълнители. Квазигазът се пречиства и филтрира за използване в Проект 909. Специалният газ се доставя в бутилки, а шкафът за газови бутилки се намира в спомагателния цех на завода за производство на интегрални схеми.
Други газове включват също система CDA за чист сух сгъстен въздух, с използваем обем 4185 м3/ч, точка на оросяване под налягане -70°C и размер на частиците не повече от 0,01 мкм в газа в точката на употреба. Система за дишане със сгъстен въздух (BA), използваем обем 90 м3/ч, точка на оросяване под налягане 2℃, размер на частиците в газа в точката на употреба не по-голям от 0,3 мкм, система за технологичен вакуум (PV), използваем обем 582 м3/ч, степен на вакуум в точката на употреба -79993 Pa. Система за почистващ вакуум (HV), използваем обем 1440 м3/ч, степен на вакуум в точката на употреба -59995 Pa. Помещението за компресор на въздух и помещението за вакуумна помпа се намират във фабричната зона на проект 909.
Избор на тръбни материали и аксесоари
Газът, използван в производството на VLSI, има изключително високи изисквания за чистота.Газопроводи с висока чистотаОбикновено се използват в чисти производствени среди и контролът им на чистота трябва да е съобразен или по-висок от нивото на чистота на използваното пространство! Освен това, газопроводи с висока чистота често се използват в чисти производствени среди. Чистият водород (PH2), кислородът с висока чистота (PO2) и някои специални газове са запалими, експлозивни, поддържащи горенето или токсични газове. Ако газопроводната система е неправилно проектирана или материалите са неправилно избрани, не само чистотата на използвания газ в точката на подаване на газ ще намалее, но и ще се повреди. Той отговаря на изискванията на процеса, но е опасен за употреба и ще причини замърсяване на чистата фабрика, което ще повлияе на безопасността и чистотата на чистата фабрика.
Гаранцията за качество на газ с висока чистота в точката на употреба зависи не само от точността на производството на газ, пречиствателното оборудване и филтрите, но е повлияна до голяма степен и от много фактори в тръбопроводната система. Ако разчитаме на оборудване за производство на газ, пречиствателно оборудване и филтри, е просто неправилно да се налагат безкрайно по-високи изисквания за точност, за да се компенсира неправилното проектиране на газопроводната система или изборът на материали.
По време на процеса на проектиране на проект 909, ние следвахме „Кодекса за проектиране на чисти инсталации“ GBJ73-84 (актуалният стандарт е (GB50073-2001)), „Кодекса за проектиране на станции за сгъстен въздух“ GBJ29-90, „Кодекса за проектиране на кислородни станции“ GB50030-91, „Кодекса за проектиране на водородни и кислородни станции“ GB50177-93 и съответните технически мерки за избор на материали и аксесоари за тръбопроводи. „Кодексът за проектиране на чисти инсталации“ определя избора на материали за тръбопроводи и клапани, както следва:
(1) Ако чистотата на газа е по-голяма или равна на 99,999% и точката на оросяване е по-ниска от -76°C, трябва да се използва тръба от нисковъглеродна неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирана вътрешна стена или тръба от неръждаема стомана OCr18Ni9 (304) с електрополирана вътрешна стена. Вентилът трябва да бъде диафрагмен или мехов.
(2) Ако чистотата на газа е по-голяма или равна на 99,99% и точката на оросяване е по-ниска от -60°C, трябва да се използва тръба от неръждаема стомана OCr18Ni9 (304) с електрополирана вътрешна стена. С изключение на мехфонни клапани, които трябва да се използват за тръбопроводи за горими газове, за други газопроводи трябва да се използват сферични клапани.
(3) Ако точката на оросяване на сухия сгъстен въздух е по-ниска от -70°C, трябва да се използва тръба от неръждаема стомана OCr18Ni9 (304) с полирана вътрешна стена. Ако точката на оросяване е по-ниска от -40℃, трябва да се използва тръба от неръждаема стомана OCr18Ni9 (304) или горещо поцинкована безшевна стоманена тръба. Вентилът трябва да е мехов или сферичен кран.
(4) Материалът на клапана трябва да е съвместим с материала на свързващата тръба.
Съгласно изискванията на спецификациите и съответните технически мерки, ние вземаме предвид главно следните аспекти при избора на материали за тръбопроводи:
(1) Въздухопропускливостта на тръбните материали трябва да е малка. Тръбите от различни материали имат различна въздухопропускливост. Ако се изберат тръби с по-голяма въздухопропускливост, замърсяването не може да бъде отстранено. Тръбите от неръждаема стомана и медните тръби са по-добри в предотвратяването на проникването и корозията на кислорода в атмосферата. Тъй като обаче тръбите от неръждаема стомана са по-малко активни от медните тръби, медните тръби са по-активни в пропускането на влага от атмосферата във вътрешните им повърхности. Следователно, при избора на тръби за газопроводи с висока чистота, тръбите от неръждаема стомана трябва да бъдат първият избор.
(2) Вътрешната повърхност на тръбния материал се адсорбира и има малък ефект върху анализа на газа. След обработка на тръбата от неръждаема стомана, определено количество газ ще се задържи в металната ѝ решетка. Когато газ с висока чистота преминава през нея, тази част от газа ще попадне във въздушния поток и ще причини замърсяване. В същото време, поради адсорбцията и анализа, металът на вътрешната повърхност на тръбата също ще произведе определено количество прах, което ще причини замърсяване на газа с висока чистота. За тръбопроводни системи с чистота над 99,999% или ниво на ppb, трябва да се използва нисковъглеродна тръба от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Износоустойчивостта на тръбите от неръждаема стомана е по-добра от тази на медните тръби, а металният прах, генериран от ерозията на въздушния поток, е сравнително по-малък. Производствените цехове с по-високи изисквания за чистота могат да използват нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) или тръби от неръждаема стомана OCr18Ni9 (304), като не трябва да се използват медни тръби.
(4) За тръбопроводни системи с чистота на газа над 99,999% или нива на ppb или ppt, или в чисти помещения с нива на чистота на въздуха N1-N6, посочени в „Кодекса за проектиране на чисти фабрики“, ултрачисти тръби илиEP ултрачисти тръбитрябва да се използва. Почистете „чистата тръба с ултрагладка вътрешна повърхност“.
(5) Някои от специалните газопроводи, използвани в производствения процес, са силно корозивни газове. Тръбите в тези тръбопроводни системи трябва да използват устойчиви на корозия тръби от неръждаема стомана. В противен случай тръбите ще бъдат повредени поради корозия. Ако по повърхността се появят петна от корозия, не трябва да се използват обикновени безшевни стоманени тръби или поцинковани заварени стоманени тръби.
(6) По принцип всички връзки на газопроводи трябва да бъдат заварени. Тъй като заваряването на поцинковани стоманени тръби ще разруши поцинкования слой, поцинкованите стоманени тръби не се използват за тръби в чисти помещения.
Като се вземат предвид горепосочените фактори, избраните тръби и вентили за газопроводи в проекта &7& са следните:
Тръбите на системата за високочист азот (PN2) са изработени от нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на азотната (N2) система са изработени от нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на системата за високочист водород (PH2) са изработени от нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на системата за високочист кислород (PO2) са изработени от нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на аргоновата (Ar) система са изработени от нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирани вътрешни стени, като се използват и мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на хелиевата (He) система са изработени от нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на системата за чист сух сгъстен въздух (CDA) са изработени от тръби от неръждаема стомана OCr18Ni9 (304) с полирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на системата за сгъстен въздух за дишане (BA) са изработени от тръби от неръждаема стомана OCr18Ni9 (304) с полирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от сферични кранове от неръждаема стомана от същия материал.
Тръбите на технологичната вакуумна (PV) система са изработени от UPVC тръби, а клапаните са изработени от вакуумни дроселови клапи, изработени от същия материал.
Тръбите на почистващата вакуумна (HV) система са изработени от UPVC тръби, а клапаните са изработени от вакуумни дроселови клапи, изработени от същия материал.
Тръбите на специалната газова система са изработени от нисковъглеродни тръби от неръждаема стомана 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с електрополирани вътрешни стени, а клапаните са изработени от мехови клапани от неръждаема стомана от същия материал.
3 Изграждане и монтаж на тръбопроводи
3.1 Раздел 8.3 от „Кодекса за проектиране на чисти фабрични сгради“ предвижда следните разпоредби за тръбопроводни връзки:
(1) Тръбните връзки трябва да бъдат заварени, но горещо поцинкованите стоманени тръби трябва да бъдат резбовани. Уплътнителният материал на резбовите връзки трябва да отговаря на изискванията на член 8.3.3 от тази спецификация.
(2) Тръбите от неръждаема стомана трябва да се свързват чрез аргоно-дъгово заваряване и челно заваряване или муфно заваряване, но газопроводи с висока чистота трябва да се свързват чрез челно заваряване без маркировки по вътрешната стена.
(3) Връзката между тръбопроводите и оборудването трябва да отговаря на изискванията за свързване на оборудването. При използване на маркучи трябва да се използват метални маркучи.
(4) Връзката между тръбопроводите и клапаните трябва да отговаря на следните разпоредби
① Уплътнителният материал, свързващ газопроводи с висока чистота и клапани, трябва да използва метални уплътнения или двойни втулки в съответствие с изискванията на производствения процес и характеристиките на газа.
②Уплътнителният материал на резбовата или фланцовата връзка трябва да бъде политетрафлуороетилен.
3.2 Съгласно изискванията на спецификациите и съответните технически мерки, свързването на газопроводи с висока чистота трябва да се извършва във възможно най-голяма степен чрез заваряване. По време на заваряване трябва да се избягва директно челно заваряване. Трябва да се използват тръбни муфи или готови съединения. Тръбните муфи трябва да бъдат изработени от същия материал и с гладка вътрешна повърхност като тръбите. По време на заваряване, за да се предотврати окисляването на заваръчната част, в заваръчната тръба трябва да се въведе чист защитен газ. За тръби от неръждаема стомана трябва да се използва аргоно-дъгово заваряване и в тръбата да се въведе аргонов газ със същата чистота. Трябва да се използва резбова връзка или резбова връзка. При свързване на фланци, за резбови връзки трябва да се използват муфи. С изключение на кислородните и водородните тръби, където трябва да се използват метални уплътнения, за другите тръби трябва да се използват уплътнения от политетрафлуоретилен. Нанасянето на малко количество силиконова гума върху уплътненията също ще бъде ефективно. Засилване на уплътнителния ефект. Подобни мерки трябва да се вземат и при фланцови връзки.
Преди започване на монтажните работи е необходима подробна визуална проверка на тръбите,фитинги, клапани и др. трябва да се извършат. Вътрешната стена на обикновените тръби от неръждаема стомана трябва да се маринова преди монтажа. Тръбите, фитингите, клапаните и др. на кислородните тръбопроводи трябва да бъдат строго забранени за контакт с масло и трябва да бъдат стриктно обезмаслени съгласно съответните изисквания преди монтажа.
Преди системата да бъде инсталирана и пусната в експлоатация, преносната и разпределителната тръбопроводна система трябва да бъде напълно продухана с доставения високочист газ. Това не само издухва праховите частици, които случайно са попаднали в системата по време на монтажа, но и играе ролята на изсушаване в тръбопроводната система, като премахва част от съдържащия влага газ, абсорбиран от стената на тръбата и дори от материала на тръбата.
4. Изпитване на налягането на тръбопровода и приемане
(1) След инсталирането на системата се извършва 100% радиографска проверка на тръбите, транспортиращи силно токсични течности в специални газопроводи, като качеството им не трябва да е по-ниско от ниво II. Други тръби подлежат на пробна радиографска проверка, като коефициентът на пробовземане не трябва да е по-малък от 5%, а качеството не трябва да е по-ниско от степен III.
(2) След преминаване на безразрушителния контрол, трябва да се извърши изпитване под налягане. За да се гарантира сухотата и чистотата на тръбопроводната система, не трябва да се провежда хидравлично изпитване под налягане, а трябва да се използва пневматично изпитване под налягане. Изпитването под налягане на въздуха трябва да се извърши с азот или сгъстен въздух, съответстващ на нивото на чистота на чистото помещение. Изпитвателното налягане на тръбопровода трябва да бъде 1,15 пъти проектното налягане, а изпитвателното налягане на вакуумния тръбопровод трябва да бъде 0,2 MPa. По време на изпитването налягането трябва да се увеличава постепенно и бавно. Когато налягането се повиши до 50% от изпитвателното налягане и не се открият аномалии или течове, продължете да увеличавате налягането стъпка по стъпка с 10% от изпитвателното налягане и стабилизирайте налягането за 3 минути на всяко ниво, докато се достигне изпитвателното налягане. Стабилизирайте налягането за 10 минути, след което намалете налягането до проектното налягане. Времето за спиране на налягането трябва да се определи според нуждите за откриване на течове. Пенообразувателят е квалифициран, ако няма течове.
(3) След като вакуумната система премине теста за налягане, тя трябва да проведе и 24-часов тест за степен на вакуум съгласно проектната документация, като степента на налягане не трябва да бъде по-голяма от 5%.
(4) Изпитване за течове. За тръбопроводни системи клас ppb и ppt, съгласно съответните спецификации, липсата на течове не трябва да се счита за квалифицирана, но изпитването за количеството на теча се използва по време на проектирането, т.е. изпитването за количеството на теча се извършва след изпитването за херметичност. Налягането е работното налягане и налягането се спира за 24 часа. Средният почасов теч е по-малък или равен на 50 ppm, както е квалифицирано. Изчисляването на теча е както следва:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Във формулата:
Теч за един час (%)
P1 - Абсолютно налягане в началото на изпитването (Pa)
P2 - Абсолютно налягане в края на теста (Pa)
T1 - абсолютна температура в началото на изпитването (K)
T2 - абсолютна температура в края на изпитването (K)
Време на публикуване: 12 декември 2023 г.