Завод сверхбольших интегральных схем «Проект 909» — крупный строительный проект электронной промышленности моей страны в девятой пятилетке по производству микросхем с шириной линии 0,18 микрона и диаметром 200 мм.
Технология производства сверхбольших интегральных схем не только предполагает использование высокоточных технологий, таких как микрообработка, но и предъявляет высокие требования к чистоте газа.
Объемные поставки газа для проекта 909 обеспечиваются совместным предприятием Praxair Utility Gas Co., Ltd. из США и соответствующими сторонами в Шанхае с целью совместного создания завода по производству газа. Завод по производству газа находится рядом с заводом проекта 909. здание, площадью около 15 000 квадратных метров. Требования к чистоте и выходу различных газов
Азот высокой чистоты (PN2), азот (N2) и кислород высокой чистоты (PO2) получают путем разделения воздуха. Водород высокой чистоты (PH2) получают электролизом. Аргон (Ar) и гелий (He) закупаются на аутсорсинге. Квазигаз очищается и фильтруется для использования в проекте 909. Спецгаз поставляется в баллонах, а шкаф для газовых баллонов расположен во вспомогательном цехе завода по производству интегральных схем.
Другие газы также включают систему CDA чистого сухого сжатого воздуха с расходом 4185 м3/ч, точкой росы под давлением -70°C и размером частиц не более 0,01 мкм в газе в точке использования. Система сжатого воздуха для дыхания (BA), объем использования 90 м3/ч, точка росы под давлением 2 ℃, размер частиц в газе в точке использования не превышает 0,3 мкм, система технологического вакуума (PV), объем использования 582 м3/ч, степень вакуума в месте использования -79993Па. Вакуумная система очистки (HV), объем использования 1440 м3/ч, степень вакуума в точке использования -59995 Па. Комната воздушного компрессора и комната вакуумных насосов расположены на территории завода проекта 909.
Выбор материалов труб и аксессуаров
Газ, используемый в производстве СБИС, предъявляет чрезвычайно высокие требования к чистоте.Газопроводы высокой чистотыобычно используются в чистых производственных помещениях, и контроль их чистоты должен соответствовать или превышать уровень чистоты используемого помещения! Кроме того, газопроводы высокой чистоты часто используются в чистых производственных средах. Чистый водород (PH2), кислород высокой чистоты (PO2) и некоторые специальные газы являются легковоспламеняющимися, взрывоопасными, поддерживающими горение или токсичными газами. При неправильном проектировании газопроводной системы или неправильном выборе материалов не только снизится чистота используемого в газовой точке газа, но и она выйдет из строя. Он соответствует технологическим требованиям, но небезопасен в использовании и приведет к загрязнению чистого завода, что повлияет на безопасность и чистоту чистого завода.
Гарантия качества газа высокой чистоты в точке использования зависит не только от точности газодобывающего, очистного оборудования и фильтров, но и в значительной степени зависит от многих факторов в трубопроводной системе. Если мы полагаемся на оборудование для добычи газа, оборудование для очистки и фильтры, то просто неправильно предъявлять бесконечно более высокие требования к точности, чтобы компенсировать неправильный проект системы газопроводов или выбор материалов.
В процессе проектирования проекта 909 мы следовали «Правилам проектирования чистых установок» GBJ73-84 (текущий стандарт (GB50073-2001)), «Правилам проектирования станций сжатого воздуха» GBJ29-90, «Кодексам «Правила проектирования кислородных станций» GB50030-91, «Правила проектирования водородных и кислородных станций» GB50177-93 и соответствующие технические меры по выбору материалов и аксессуаров для трубопроводов. «Правила проектирования чистых производств» предусматривают выбор материалов трубопроводов и арматуры следующим образом:
(1) Если чистота газа превышает или равна 99,999%, а точка росы ниже -76°C, то труба из низкоуглеродистой нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированной внутренней стенкой или труба из нержавеющей стали OCr18Ni9 (304) с следует использовать электрополированную внутреннюю стенку. Клапан должен быть мембранным или сильфонным.
(2) Если чистота газа превышает или равна 99,99%, а точка росы ниже -60°C, следует использовать трубку из нержавеющей стали OCr18Ni9 (304) с электрополированной внутренней стенкой. За исключением сильфонных клапанов, которые следует применять на газопроводах горючих газов, на других газопроводах следует применять шаровые краны.
(3) Если точка росы сухого сжатого воздуха ниже -70°C, следует использовать трубу из нержавеющей стали OCr18Ni9 (304) с полированной внутренней стенкой. Если точка росы ниже -40 ℃, следует использовать трубу из нержавеющей стали OCr18Ni9 (304) или бесшовную стальную трубу из горячеоцинкованной стали. Клапан должен быть сильфонным или шаровым.
(4) Материал клапана должен быть совместим с материалом соединительной трубы.
В соответствии с требованиями спецификаций и соответствующими техническими мерами при выборе материалов трубопроводов мы в основном учитываем следующие аспекты:
(1) Воздухопроницаемость материалов труб должна быть небольшой. Трубы из разных материалов имеют разную воздухопроницаемость. Если выбраны трубы с большей воздухопроницаемостью, загрязнения удалить невозможно. Трубы из нержавеющей стали и медные трубы лучше предотвращают проникновение и коррозию кислорода в атмосфере. Однако, поскольку трубы из нержавеющей стали менее активны, чем медные, медные трубы более активно пропускают влагу из атмосферы на свои внутренние поверхности. Поэтому при выборе труб для газопроводов высокой чистоты в первую очередь следует выбирать трубы из нержавеющей стали.
(2) Внутренняя поверхность материала трубы адсорбируется и оказывает небольшое влияние на анализ газа. После обработки трубы из нержавеющей стали в ее металлической решетке сохранится определенное количество газа. При прохождении газа высокой чистоты эта часть газа попадает в поток воздуха и вызывает загрязнение. В то же время из-за адсорбции и анализа металл на внутренней поверхности трубы также будет выделять определенное количество порошка, вызывая загрязнение газа высокой чистоты. Для трубопроводных систем с чистотой выше 99,999% или уровнем ppb следует использовать трубы из низкоуглеродистой нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Износостойкость труб из нержавеющей стали выше, чем у медных труб, а металлическая пыль, образующаяся в результате эрозии воздушным потоком, относительно меньше. В производственных цехах с повышенными требованиями к чистоте допускается использовать трубы из низкоуглеродистой нержавеющей стали марки 00Х17Н12М2Т (316Л) или трубы из нержавеющей стали ОКр18Н9 (304), медные трубы применять нельзя.
(4) Для трубопроводных систем с чистотой газа выше 99,999% или уровнями ppb или ppt или в чистых помещениях с уровнями чистоты воздуха N1-N6, указанными в «Правилах проектирования чистых заводов», сверхчистые трубы илиEP сверхчистые трубыследует использовать. Чистая «чистая трубка с ультрагладкой внутренней поверхностью».
(5) Некоторые из специальных газопроводных систем, используемых в производственном процессе, представляют собой высококоррозионные газы. В качестве труб в этих трубопроводных системах должны использоваться трубы из коррозионностойкой нержавеющей стали. В противном случае трубы будут повреждены из-за коррозии. При наличии пятен коррозии на поверхности нельзя применять обычные стальные бесшовные трубы или оцинкованные сварные стальные трубы.
(6) В принципе, все соединения газопровода должны быть сварными. Поскольку сварка стальных оцинкованных труб приводит к разрушению оцинкованного слоя, для труб в чистых помещениях стальные оцинкованные трубы не применяют.
Учитывая вышеизложенные факторы, в проекте &7& выбраны следующие газопроводные трубы и арматура:
Трубы системы азота высокой чистоты (PN2) изготовлены из низкоуглеродистых труб из нержавеющей стали марки 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированными внутренними стенками, а задвижки – из нержавеющих сильфонов из того же материала.
Трубы азотной (N2) системы изготовлены из труб из низкоуглеродистой нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированными внутренними стенками, а клапаны - из сильфонов из нержавеющей стали из того же материала.
Трубы системы водорода высокой чистоты (PH2) изготовлены из труб из низкоуглеродистой нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированными внутренними стенками, а клапаны - из сильфонов из нержавеющей стали из того же материала.
Трубы системы кислорода высокой чистоты (PO2) изготовлены из труб из низкоуглеродистой нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированными внутренними стенками, а клапаны - из сильфонов из нержавеющей стали из того же материала.
Трубы аргоновой (Ar) системы изготавливаются из труб из низкоуглеродистой нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированными внутренними стенками, при этом используются сильфоны из нержавеющей стали из того же материала.
Трубы гелиевой (He) системы изготовлены из труб из низкоуглеродистой нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированными внутренними стенками, а клапаны - из сильфонных клапанов из нержавеющей стали из того же материала.
Трубы системы чистого сухого сжатого воздуха (ЧДА) изготовлены из труб из нержавеющей стали OCr18Ni9 (304) с полированными внутренними стенками, а клапаны - из сильфонных клапанов из нержавеющей стали из того же материала.
Трубы системы сжатого воздуха для дыхания (БА) изготовлены из труб из нержавеющей стали ОКр18Н9 (304) с полированными внутренними стенками, а клапаны – из шаровых кранов из нержавеющей стали из того же материала.
Трубы технологической вакуумной (PV) системы изготовлены из труб ПВХ, а клапаны — из вакуумных дроссельных заслонок, изготовленных из того же материала.
Трубы вакуумной системы очистки (HV) изготовлены из труб ПВХ, а клапаны — из вакуумных дроссельных заслонок, изготовленных из того же материала.
Все трубы специальной газовой системы изготовлены из низкоуглеродистых труб из нержавеющей стали 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) с электрополированными внутренними стенками, а клапаны - из сильфонных клапанов из нержавеющей стали из того же материала.
3 Строительство и монтаж трубопроводов
3.1 Раздел 8.3 «Правил проектирования зданий чистого производства» предусматривает следующие положения по присоединению трубопроводов:
(1) Соединения труб должны быть сварными, а на горячеоцинкованных стальных трубах должна быть нарезана резьба. Уплотнительный материал резьбовых соединений должен соответствовать требованиям статьи 8.3.3 настоящей спецификации.
(2) Трубы из нержавеющей стали следует соединять аргонодуговой сваркой и стыковой сваркой или раструбной сваркой, а трубопроводы газов высокой чистоты следует соединять стыковой сваркой без следов на внутренней стенке.
(3) Соединение между трубопроводами и оборудованием должно соответствовать требованиям к подключению оборудования. При использовании шланговых соединений следует использовать металлические шланги.
(4) Соединение между трубопроводами и клапанами должно соответствовать следующим правилам.
① В качестве уплотнительного материала, соединяющего газопроводы и клапаны высокой чистоты, следует использовать металлические прокладки или двойные втулки в соответствии с требованиями производственного процесса и характеристик газа.
②Уплотняющий материал резьбового или фланцевого соединения должен быть политетрафторэтилен.
3.2 Согласно требованиям технических условий и соответствующих технических мероприятий соединения газопроводов особо чистых газов должны быть максимально сварными. При сварке следует избегать прямой стыковой сварки. Следует использовать трубные муфты или готовые соединения. Втулки для труб должны быть изготовлены из того же материала и иметь такую же гладкость внутренней поверхности, что и трубы. уровень, во время сварки, чтобы предотвратить окисление свариваемой детали, в сварочную трубу следует подавать чистый защитный газ. Для труб из нержавеющей стали следует применять аргонодуговую сварку и вводить в трубу газ аргон той же чистоты. Необходимо использовать резьбовое соединение или резьбовое соединение. При соединении фланцев для резьбовых соединений следует использовать втулки. За исключением кислородных и водородных труб, в которых должны использоваться металлические прокладки, в других трубах следует использовать прокладки из политетрафторэтилена. Также будет эффективным нанесение на прокладки небольшого количества силиконовой резины. Усилить уплотняющий эффект. Аналогичные меры следует принять и при выполнении фланцевых соединений.
Перед началом монтажных работ проводится детальный визуальный осмотр труб,арматура, клапаны и т.п. должны быть выполнены. Внутреннюю стенку обычных труб из нержавеющей стали перед монтажом следует протравить. Трубы, фитинги, клапаны и т. д. кислородопроводов должны быть строго защищены от попадания масла и перед установкой должны быть строго обезжирены в соответствии с соответствующими требованиями.
Перед монтажом и вводом системы в эксплуатацию система магистральных и распределительных трубопроводов должна быть полностью продута подаваемым газом высокой чистоты. Это не только сдувает частицы пыли, случайно попавшие в систему в процессе монтажа, но и играет осушающую роль в системе трубопроводов, удаляя часть влагосодержащего газа, поглощенного стенкой трубы и даже материалом трубы.
4. Испытание и приемка трубопровода под давлением
(1) После монтажа системы должен быть проведен 100% радиографический контроль труб, транспортирующих высокотоксичные жидкости в специальных газопроводах, качество которых должно быть не ниже II уровня. Остальные трубы подлежат выборочному радиографическому контролю, при этом коэффициент выборочного контроля должен быть не менее 5 %, качество не ниже III класса.
(2) После прохождения неразрушающего контроля необходимо провести испытание под давлением. Чтобы обеспечить сухость и чистоту трубопроводной системы, нельзя проводить гидравлическое испытание под давлением, а следует использовать пневматическое испытание под давлением. Испытание давлением воздуха следует проводить с использованием азота или сжатого воздуха, соответствующего уровню чистоты чистого помещения. Испытательное давление трубопровода должно быть в 1,15 раза больше расчетного давления, а испытательное давление вакуумного трубопровода должно составлять 0,2 МПа. Во время испытания давление следует постепенно и медленно повышать. Когда давление поднимется до 50 % от испытательного давления, если отклонений от нормы или утечек не обнаружено, продолжайте постепенно увеличивать давление на 10 % от испытательного давления и стабилизируйте давление в течение 3 минут на каждом уровне, пока не достигнет испытательного давления. . Стабилизируйте давление в течение 10 минут, затем снизьте давление до расчетного. Время остановки давления должно определяться в соответствии с потребностями обнаружения утечек. Пенообразователь считается квалифицированным, если нет утечек.
(3) После того, как вакуумная система пройдет испытание под давлением, она также должна провести 24-часовое испытание на степень вакуума в соответствии с проектной документацией, при этом степень повышения давления не должна превышать 5%.
(4) Испытание на утечку. Для трубопроводных систем класса ppb и ppt, согласно соответствующим спецификациям, отсутствие утечек не должно считаться квалифицированным, но испытание на величину утечки используется во время проектирования, то есть испытание на величину утечки проводится после испытания на герметичность. Давление является рабочим давлением, давление прекращается на 24 часа. Средняя часовая утечка меньше или равна 50 ppm в соответствии с квалификацией. Расчет утечки следующий:
А=(1-П2Т1/П1Т2)*100/Т
В формуле:
Часовая утечка (%)
P1-Абсолютное давление в начале испытания (Па)
P2-Абсолютное давление в конце испытания (Па)
Т1-абсолютная температура в начале испытания (К)
Т2-абсолютная температура в конце испытания (К)
Время публикации: 12 декабря 2023 г.