El Projecte 909 de Fàbrica de Circuits Integrats a Molt Gran Escala és un important projecte de construcció de la indústria electrònica del meu país durant el Novè Pla Quinquennal per produir xips amb una amplada de línia de 0,18 micres i un diàmetre de 200 mm.
La tecnologia de fabricació de circuits integrats a gran escala no només implica tecnologies d'alta precisió com el micromecanitzat, sinó que també imposa uns requisits elevats sobre la puresa del gas.
El subministrament de gas a granel per al Projecte 909 és proporcionat per una empresa conjunta entre Praxair Utility Gas Co., Ltd. dels Estats Units i les parts rellevants a Xangai per establir conjuntament una planta de producció de gas. La planta de producció de gas és adjacent a l'edifici de la fàbrica del projecte 909, i cobreix una superfície d'aproximadament 15.000 metres quadrats. Els requisits de puresa i producció de diversos gasos
El nitrogen d'alta puresa (PN2), el nitrogen (N2) i l'oxigen d'alta puresa (PO2) es produeixen mitjançant la separació de l'aire. L'hidrogen d'alta puresa (PH2) es produeix per electròlisi. L'argó (Ar) i l'heli (He) es compren a empreses externes. El quasi-gas es purifica i es filtra per al seu ús en el Projecte 909. El gas especial es subministra en ampolles i l'armari d'ampolles de gas es troba al taller auxiliar de la planta de producció de circuits integrats.
Altres gasos també inclouen el sistema CDA d'aire comprimit net i sec, amb un volum d'ús de 4185 m3/h, un punt de rosada a pressió de -70 °C i una mida de partícula no superior a 0,01 um al gas en el punt d'ús. Sistema d'aire comprimit respirable (BA), volum d'ús de 90 m3/h, punt de rosada a pressió de 2 ℃, mida de partícula al gas en el punt d'ús no superior a 0,3 um, sistema de buit de procés (PV), volum d'ús de 582 m3/h, grau de buit en el punt d'ús de -79993 Pa. Sistema de buit de neteja (HV), volum d'ús de 1440 m3/h, grau de buit en el punt d'ús de -59995 Pa. La sala del compressor d'aire i la sala de bombes de buit es troben a la zona de la fàbrica del projecte 909.
Selecció de materials i accessoris per a canonades
El gas utilitzat en la producció de VLSI té uns requisits de neteja extremadament alts.Gasoductes d'alta puresanormalment s'utilitzen en entorns de producció nets, i el seu control de neteja ha de ser coherent o superior al nivell de neteja de l'espai en ús! A més, els gasoductes d'alta puresa sovint s'utilitzen en entorns de producció nets. L'hidrogen pur (PH2), l'oxigen d'alta puresa (PO2) i alguns gasos especials són gasos inflamables, explosius, que suporten la combustió o tòxics. Si el sistema de gasoductes no està ben dissenyat o els materials no es seleccionen correctament, no només disminuirà la puresa del gas utilitzat al punt de gas, sinó que també fallarà. Compleix els requisits del procés, però no és segur utilitzar-lo i contaminarà la fàbrica neta, cosa que afectarà la seguretat i la neteja de la fàbrica neta.
La garantia de la qualitat del gas d'alta puresa en el punt d'ús no només depèn de la precisió de la producció de gas, els equips de purificació i els filtres, sinó que també es veu afectada en gran mesura per molts factors del sistema de canonades. Si ens basem en equips de producció de gas, equips de purificació i filtres, és simplement incorrecte imposar requisits de precisió infinitament més alts per compensar un disseny inadequat del sistema de canonades de gas o una selecció inadequada del material.
Durant el procés de disseny del projecte 909, vam seguir el "Codi per al disseny de plantes netes" GBJ73-84 (l'estàndard actual és (GB50073-2001)), el "Codi per al disseny d'estacions d'aire comprimit" GBJ29-90, el "Codi per al disseny d'estacions d'oxigen" GB50030-91, el "Codi per al disseny d'estacions d'hidrogen i oxigen" GB50177-93, i les mesures tècniques pertinents per a la selecció de materials i accessoris per a les canonades. El "Codi per al disseny de plantes netes" estipula la selecció de materials i vàlvules per a les canonades de la manera següent:
(1) Si la puresa del gas és superior o igual al 99,999% i el punt de rosada és inferior a -76 °C, s'ha d'utilitzar un tub d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb paret interior electropolida o un tub d'acer inoxidable OCr18Ni9 (304) amb paret interior electropolida. La vàlvula ha de ser una vàlvula de diafragma o una vàlvula de manxa.
(2) Si la puresa del gas és superior o igual al 99,99% i el punt de rosada és inferior a -60 °C, s'ha d'utilitzar un tub d'acer inoxidable OCr18Ni9 (304) amb paret interior electropolida. Excepte per a les vàlvules de manxa que s'han d'utilitzar per a gasoductes combustibles, s'han d'utilitzar vàlvules de bola per a altres gasoductes.
(3) Si el punt de rosada de l'aire comprimit sec és inferior a -70 °C, s'ha d'utilitzar un tub d'acer inoxidable OCr18Ni9 (304) amb paret interior polida. Si el punt de rosada és inferior a -40 ℃, s'ha d'utilitzar un tub d'acer inoxidable OCr18Ni9 (304) o un tub d'acer sense soldadura galvanitzat en calent. La vàlvula ha de ser una vàlvula de manxa o una vàlvula de bola.
(4) El material de la vàlvula ha de ser compatible amb el material de la canonada de connexió.
D'acord amb els requisits de les especificacions i les mesures tècniques pertinents, considerem principalment els aspectes següents a l'hora de seleccionar els materials de les canonades:
(1) La permeabilitat a l'aire dels materials de les canonades ha de ser petita. Les canonades de diferents materials tenen una permeabilitat a l'aire diferent. Si es seleccionen canonades amb una major permeabilitat a l'aire, no es pot eliminar la contaminació. Les canonades d'acer inoxidable i les canonades de coure són millors per prevenir la penetració i la corrosió de l'oxigen a l'atmosfera. Tanmateix, com que les canonades d'acer inoxidable són menys actives que les canonades de coure, les canonades de coure són més actives per permetre que la humitat de l'atmosfera penetri a les seves superfícies interiors. Per tant, a l'hora de seleccionar canonades per a gasoductes d'alta puresa, les canonades d'acer inoxidable haurien de ser la primera opció.
(2) La superfície interior del material de la canonada s'adsorbeix i té un petit efecte en l'anàlisi del gas. Després del processament de la canonada d'acer inoxidable, una certa quantitat de gas es retindrà a la seva xarxa metàl·lica. Quan passa gas d'alta puresa, aquesta part del gas entrarà al flux d'aire i causarà contaminació. Al mateix temps, a causa de l'adsorció i l'anàlisi, el metall de la superfície interior de la canonada també produirà una certa quantitat de pols, causant contaminació del gas d'alta puresa. Per a sistemes de canonades amb una puresa superior al 99,999% o nivell ppb, s'ha d'utilitzar canonada d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) La resistència al desgast de les canonades d'acer inoxidable és millor que la de les canonades de coure, i la pols metàl·lica generada per l'erosió del flux d'aire és relativament menor. Els tallers de producció amb requisits de neteja més elevats poden utilitzar canonades d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) o canonades d'acer inoxidable OCr18Ni9 (304), no s'han d'utilitzar canonades de coure.
(4) Per a sistemes de canonades amb una puresa de gas superior al 99,999% o nivells de ppb o ppt, o en sales blanques amb nivells de puresa de l'aire de N1-N6 especificats al "Codi de disseny de fàbriques netes", canonades ultranetes oCanonades EP ultra netesS'ha d'utilitzar un "tub net amb una superfície interior ultrallisa".
(5) Alguns dels sistemes especials de gasoductes utilitzats en el procés de producció són gasos altament corrosius. Les canonades d'aquests sistemes de canonades han d'utilitzar canonades d'acer inoxidable resistents a la corrosió. En cas contrari, les canonades es danyaran a causa de la corrosió. Si es produeixen taques de corrosió a la superfície, no s'han d'utilitzar canonades d'acer sense soldadura ordinàries ni canonades d'acer soldat galvanitzat.
(6) En principi, totes les connexions de les canonades de gas han de ser soldades. Com que la soldadura de canonades d'acer galvanitzat destruirà la capa galvanitzada, les canonades d'acer galvanitzat no s'utilitzen per a canonades en sales blanques.
Tenint en compte els factors anteriors, les canonades i vàlvules de gasoducte seleccionades en el projecte &7& són les següents:
Les canonades del sistema de nitrogen d'alta puresa (PN2) estan fetes de canonades d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb parets interiors electropolides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema de nitrogen (N2) estan fetes de canonades d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb parets interiors electropolides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema d'hidrogen d'alta puresa (PH2) estan fetes de canonades d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb parets interiors electropolides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema d'oxigen d'alta puresa (PO2) estan fetes de canonades d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb parets interiors electropolides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema d'argó (Ar) estan fetes d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb parets interiors electropolides, i s'utilitzen vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema d'heli (He) estan fetes de canonades d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb parets interiors electropolides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema d'aire comprimit net i sec (CDA) estan fetes de canonades d'acer inoxidable OCr18Ni9 (304) amb parets interiors polides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema d'aire comprimit respirable (BA) estan fetes de canonades d'acer inoxidable OCr18Ni9 (304) amb parets interiors polides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de bola d'acer inoxidable del mateix material.
Les canonades del sistema de buit de procés (PV) estan fetes de canonades d'UPVC i les vàlvules estan fetes de vàlvules de papallona de buit fetes del mateix material.
Les canonades del sistema de neteja amb buit (HV) estan fetes de canonades d'UPVC i les vàlvules estan fetes de vàlvules de papallona de buit del mateix material.
Les canonades del sistema de gas especial estan fetes de canonades d'acer inoxidable baix en carboni 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) amb parets interiors electropolides, i les vàlvules estan fetes de vàlvules de manxa d'acer inoxidable del mateix material.
3 Construcció i instal·lació de canonades
3.1 La secció 8.3 del «Codi de disseny d'edificis de fàbrica neta» estipula les disposicions següents per a les connexions de canonades:
(1) Les connexions de les canonades han de ser soldades, però les canonades d'acer galvanitzat en calent han de ser roscades. El material de segellat de les connexions roscades ha de complir els requisits de l'article 8.3.3 d'aquesta especificació.
(2) Les canonades d'acer inoxidable s'han de connectar mitjançant soldadura per arc d'argó i soldadura a topall o soldadura de casquet, però les canonades de gas d'alta puresa s'han de connectar mitjançant soldadura a topall sense marques a la paret interior.
(3) La connexió entre les canonades i l'equip ha de complir els requisits de connexió de l'equip. Quan s'utilitzen connexions de mànega, s'han d'utilitzar mànegues metàl·liques.
(4) La connexió entre les canonades i les vàlvules ha de complir les normes següents
① El material de segellat que connecta canonades i vàlvules de gas d'alta puresa ha d'utilitzar juntes metàl·liques o dobles ferrules segons els requisits del procés de producció i les característiques del gas.
② El material de segellat a la connexió roscada o de brida ha de ser de politetrafluoroetilè.
3.2 D'acord amb els requisits de les especificacions i les mesures tècniques pertinents, la connexió de gasoductes d'alta puresa s'ha de soldar tant com sigui possible. S'ha d'evitar la soldadura directa a topall durant la soldadura. S'han d'utilitzar mànigues de canonades o unions acabades. Les mànigues de canonades han de ser del mateix material i amb la mateixa llisa de la superfície interior que les canonades. nivell, durant la soldadura, per evitar l'oxidació de la peça soldada, s'ha d'introduir gas protector pur a la canonada de soldadura. Per a les canonades d'acer inoxidable, s'ha d'utilitzar soldadura per arc d'argó i s'ha d'introduir gas argó de la mateixa puresa a la canonada. S'ha d'utilitzar connexió roscada o connexió roscada. Quan es connecten brides, s'han d'utilitzar ferrules per a connexions roscades. Excepte per a les canonades d'oxigen i les canonades d'hidrogen, que han d'utilitzar juntes metàl·liques, altres canonades han d'utilitzar juntes de politetrafluoroetilè. L'aplicació d'una petita quantitat de cautxú de silicona a les juntes també serà efectiva. Millora l'efecte de segellat. S'han de prendre mesures similars quan es realitzen connexions de brida.
Abans de començar els treballs d'instal·lació, cal fer una inspecció visual detallada de les canonades,accessoris, vàlvules, etc. s'han de dur a terme. La paret interior de les canonades d'acer inoxidable ordinàries s'ha de decapar abans de la instal·lació. Les canonades, accessoris, vàlvules, etc. de les canonades d'oxigen han d'estar estrictament prohibides amb oli i s'han de desengreixar estrictament d'acord amb els requisits pertinents abans de la instal·lació.
Abans d'instal·lar i posar en funcionament el sistema, cal purgar completament el sistema de canonades de transmissió i distribució amb el gas d'alta puresa subministrat. Això no només elimina les partícules de pols que han caigut accidentalment al sistema durant el procés d'instal·lació, sinó que també juga un paper assecant al sistema de canonades, eliminant part del gas que conté humitat absorbit per la paret de la canonada i fins i tot pel material de la canonada.
4. Prova de pressió i acceptació de la canonada
(1) Després de la instal·lació del sistema, s'ha de dur a terme una inspecció radiogràfica del 100% de les canonades que transporten fluids altament tòxics en gasoductes especials, i la seva qualitat no ha de ser inferior al Nivell II. La resta de canonades s'han de sotmetre a una inspecció radiogràfica de mostreig, i la relació d'inspecció de mostreig no ha de ser inferior al 5%, la qualitat no ha de ser inferior al grau III.
(2) Després de superar la inspecció no destructiva, s'ha de dur a terme una prova de pressió. Per tal de garantir la sequedat i la neteja del sistema de canonades, no s'ha de dur a terme una prova de pressió hidràulica, sinó que s'ha d'utilitzar una prova de pressió pneumàtica. La prova de pressió d'aire s'ha de dur a terme utilitzant nitrogen o aire comprimit que coincideixi amb el nivell de neteja de la sala blanca. La pressió de prova de la canonada ha de ser 1,15 vegades la pressió de disseny i la pressió de prova de la canonada de buit ha de ser de 0,2 MPa. Durant la prova, la pressió s'ha d'augmentar gradualment i lentament. Quan la pressió puja al 50% de la pressió de prova, si no es troba cap anomalia ni fuita, continueu augmentant la pressió gradualment en un 10% de la pressió de prova i estabilitzeu la pressió durant 3 minuts a cada nivell fins a la pressió de prova. Estabilitzeu la pressió durant 10 minuts i després reduïu la pressió a la pressió de disseny. El temps d'aturada de la pressió s'ha de determinar segons les necessitats de detecció de fuites. L'agent escumant està qualificat si no hi ha fuites.
(3) Després que el sistema de buit superi la prova de pressió, també s'ha de realitzar una prova de grau de buit de 24 hores segons els documents de disseny, i la taxa de pressurització no ha de ser superior al 5%.
(4) Prova de fuites. Per a sistemes de canonades de grau ppb i ppt, d'acord amb les especificacions pertinents, cap fuita s'ha de considerar qualificada, però la prova de quantitat de fuita s'utilitza durant el disseny, és a dir, la prova de quantitat de fuita es realitza després de la prova d'estanquitat. La pressió és la pressió de treball i la pressió s'atura durant 24 hores. La fuita mitjana per hora és inferior o igual a 50 ppm, tal com està qualificada. El càlcul de la fuita és el següent:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
En la fórmula:
Fuita per hora (%)
P1-Pressió absoluta a l'inici de la prova (Pa)
P2-Pressió absoluta al final de la prova (Pa)
T1-temperatura absoluta a l'inici de la prova (K)
T2-temperatura absoluta al final de la prova (K)
Data de publicació: 12 de desembre de 2023