De 909 Project Very Large Scale Integrated Circuit Factory is een groot bouwproject van de elektronica-industrie van mijn land tijdens het Negende Vijfjarenplan om chips te produceren met een lijnbreedte van 0,18 micron en een diameter van 200 mm.
De productietechnologie van zeer grootschalige geïntegreerde schakelingen omvat niet alleen uiterst nauwkeurige technologieën zoals microbewerking, maar stelt ook hoge eisen aan de gaszuiverheid.
De bulkgaslevering voor Project 909 wordt verzorgd door een joint venture tussen Praxair Utility Gas Co., Ltd. uit de Verenigde Staten en relevante partijen in Shanghai om gezamenlijk een gasproductie-installatie op te zetten. De gasproductie-installatie grenst aan de 909-projectfabriek. gebouw met een oppervlakte van ongeveer 15.000 vierkante meter. De zuiverheids- en outputvereisten van verschillende gassen
Door luchtscheiding worden zeer zuivere stikstof (PN2), stikstof (N2) en zeer zuivere zuurstof (PO2) geproduceerd. Hoogzuivere waterstof (PH2) wordt geproduceerd door elektrolyse. Argon (Ar) en helium (He) worden uitbesteed ingekocht. Het quasi-gas wordt gezuiverd en gefilterd voor gebruik in Project 909. Speciaal gas wordt geleverd in flessen en de gasflessenkast bevindt zich in de hulpwerkplaats van de productiefabriek voor geïntegreerde schakelingen.
Andere gassen omvatten ook het schone, droge perslucht-CDA-systeem, met een gebruiksvolume van 4185 m3/u, een drukdauwpunt van -70°C en een deeltjesgrootte van niet meer dan 0,01um in het gas op het gebruikspunt. Ademhalingscompressieluchtsysteem (BA), gebruiksvolume 90m3/u, drukdauwpunt 2℃, deeltjesgrootte in het gas op het gebruikspunt is niet groter dan 0,3um, procesvacuümsysteem (PV), gebruiksvolume 582m3/u, vacuümgraad op het gebruikspunt -79993Pa. Reinigingsvacuümsysteem (HV), gebruiksvolume 1440 m3/u, vacuümgraad op gebruikspunt -59995 Pa. De luchtcompressorkamer en de vacuümpompkamer bevinden zich beide in het fabrieksgebied van het 909-project.
Selectie van buismaterialen en accessoires
Het gas dat wordt gebruikt bij de productie van VLSI stelt extreem hoge eisen aan de zuiverheid.Hoogzuivere gaspijpleidingenworden meestal gebruikt in schone productieomgevingen en hun controle op de netheid moet consistent zijn met of hoger zijn dan het netheidsniveau van de gebruikte ruimte! Bovendien worden hoogzuivere gasleidingen vaak gebruikt in schone productieomgevingen. Zuivere waterstof (PH2), zeer zuivere zuurstof (PO2) en sommige speciale gassen zijn brandbare, explosieve, verbrandingsondersteunende of giftige gassen. Als het gasleidingsysteem niet goed is ontworpen of als de materialen niet goed zijn gekozen, zal niet alleen de zuiverheid van het gas dat op het gaspunt wordt gebruikt afnemen, maar zal het ook falen. Het voldoet aan de procesvereisten, maar is onveilig in gebruik en veroorzaakt vervuiling van de schone fabriek, waardoor de veiligheid en netheid van de schone fabriek worden aangetast.
De garantie van de kwaliteit van hoogzuiver gas op de plaats van gebruik hangt niet alleen af van de nauwkeurigheid van de gasproductie, zuiveringsapparatuur en filters, maar wordt ook in grote mate beïnvloed door vele factoren in het pijpleidingsysteem. Als we vertrouwen op gasproductieapparatuur, zuiveringsapparatuur en filters, is het eenvoudigweg onjuist om oneindig hogere nauwkeurigheidseisen op te leggen ter compensatie van onjuist ontwerp van gasleidingsystemen of materiaalkeuze.
Tijdens het ontwerpproces van het 909-project volgden we de “Code for Design of Clean Plants” GBJ73-84 (de huidige standaard is (GB50073-2001)), “Code for Design of Compressed Air Stations” GBJ29-90, “Code voor ontwerp van zuurstofstations” GB50030-91, “Code voor ontwerp van waterstof- en zuurstofstations” GB50177-93, en relevante technische maatregelen voor de selectie van pijpleidingmaterialen en accessoires. “Code for Design of Clean Plants” bepaalt de selectie van pijpleidingmaterialen en kleppen als volgt:
(1) Als de gaszuiverheid groter is dan of gelijk is aan 99,999% en het dauwpunt lager is dan -76°C, 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buis (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwand of OCr18Ni9 roestvrijstalen buis (304) met Er moet een elektrolytisch gepolijste binnenwand worden gebruikt. De klep moet een membraanklep of balgklep zijn.
(2) Als de gaszuiverheid groter is dan of gelijk is aan 99,99% en het dauwpunt lager is dan -60°C, moet OCr18Ni9 roestvrijstalen buis (304) met elektrolytisch gepolijste binnenwand worden gebruikt. Behalve balgkleppen die gebruikt moeten worden voor brandbare gasleidingen, moeten kogelkranen gebruikt worden voor andere gasleidingen.
(3) Als het dauwpunt van droge perslucht lager is dan -70°C, moet OCr18Ni9 roestvrijstalen buis (304) met gepolijste binnenwand worden gebruikt. Als het dauwpunt lager is dan -40℃, moet OCr18Ni9 roestvrijstalen buis (304) of thermisch verzinkte naadloze stalen buis worden gebruikt. De klep moet een balgklep of een kogelklep zijn.
(4) Het klepmateriaal moet compatibel zijn met het materiaal van de verbindingsleiding.
Volgens de vereisten van specificaties en relevante technische maatregelen houden we bij het selecteren van pijpleidingmaterialen vooral rekening met de volgende aspecten:
(1) De luchtdoorlaatbaarheid van buismaterialen moet klein zijn. Leidingen van verschillende materialen hebben verschillende luchtdoorlatendheid. Als er wordt gekozen voor leidingen met een grotere luchtdoorlatendheid, kan de vervuiling niet worden verwijderd. Roestvrijstalen buizen en koperen buizen zijn beter in het voorkomen van het binnendringen en corroderen van zuurstof in de atmosfeer. Omdat roestvrijstalen buizen echter minder actief zijn dan koperen buizen, zijn koperen buizen actiever in het doordringen van vocht uit de atmosfeer in hun binnenoppervlakken. Daarom moeten roestvrijstalen buizen bij het selecteren van buizen voor zeer zuivere gasleidingen de eerste keuze zijn.
(2) Het binnenoppervlak van het buismateriaal wordt geadsorbeerd en heeft een klein effect op de analyse van het gas. Nadat de roestvrijstalen buis is verwerkt, blijft er een bepaalde hoeveelheid gas achter in het metalen rooster. Wanneer er hoogzuiver gas doorheen stroomt, komt dit deel van het gas in de luchtstroom terecht en veroorzaakt vervuiling. Tegelijkertijd zal het metaal op het binnenoppervlak van de buis, als gevolg van adsorptie en analyse, ook een bepaalde hoeveelheid poeder produceren, waardoor het zeer zuivere gas wordt vervuild. Voor leidingsystemen met een zuiverheid boven 99,999% of ppb-niveau moet 00Cr17Ni12Mo2Ti roestvrij stalen buis met laag koolstofgehalte (316L) worden gebruikt.
(3) De slijtvastheid van roestvrijstalen buizen is beter dan die van koperen buizen, en het metaalstof dat wordt gegenereerd door erosie van de luchtstroom is relatief minder. Productiewerkplaatsen met hogere eisen aan reinheid kunnen 00Cr17Ni12Mo2Ti roestvrijstalen buizen met een laag koolstofgehalte (316L) of OCr18Ni9 roestvrijstalen buizen (304) gebruiken; koperen buizen mogen niet worden gebruikt.
(4) Voor leidingsystemen met een gaszuiverheid boven 99,999% of ppb- of ppt-niveaus, of in cleanrooms met luchtreinheidsniveaus van N1-N6 gespecificeerd in de “Clean Factory Design Code”, ultraschone leidingen ofUltraschone EP-leidingenmoet worden gebruikt. Schone “schone buis met ultraglad binnenoppervlak”.
(5) Sommige van de speciale gaspijpleidingsystemen die bij het productieproces worden gebruikt, zijn zeer corrosieve gassen. De leidingen in deze leidingsystemen moeten gebruik maken van corrosiebestendige RVS leidingen als leidingen. Anders worden de leidingen beschadigd door corrosie. Als er corrosievlekken op het oppervlak voorkomen, mogen er geen gewone naadloze stalen buizen of gegalvaniseerde gelaste stalen buizen worden gebruikt.
(6) In principe moeten alle gasleidingverbindingen worden gelast. Omdat bij het lassen van gegalvaniseerde stalen buizen de verzinkte laag kapot gaat, worden voor leidingen in cleanrooms geen gegalvaniseerde stalen buizen gebruikt.
Rekening houdend met de bovenstaande factoren zijn de in het &7&-project geselecteerde gaspijpleidingen en kleppen als volgt:
De systeemleidingen met hoge zuiverheidsgraad (PN2) zijn gemaakt van 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buizen (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal.
De stikstof (N2) systeemleidingen zijn gemaakt van 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buizen (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal.
De hoogzuivere waterstof (PH2) systeemleidingen zijn gemaakt van 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buizen (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal.
De zeer zuivere zuurstof (PO2) systeemleidingen zijn gemaakt van 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buizen (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal.
Argon (Ar) systeemleidingen zijn gemaakt van 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buizen (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwanden, en er worden roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal gebruikt.
De helium (He) systeemleidingen zijn gemaakt van 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buizen (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal.
De systeemleidingen voor schone, droge perslucht (CDA) zijn gemaakt van OCr18Ni9 roestvrijstalen buizen (304) met gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal.
De systeemleidingen voor ademlucht (BA) zijn gemaakt van OCr18Ni9 roestvrijstalen buizen (304) met gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen kogelkranen van hetzelfde materiaal.
De procesvacuüm (PV) systeemleidingen zijn gemaakt van UPVC-buizen en de kleppen zijn gemaakt van vacuümvlinderkleppen van hetzelfde materiaal.
De leidingen van het reinigingsvacuümsysteem (HV) zijn gemaakt van UPVC-buizen en de kleppen zijn gemaakt van vacuümvlinderkleppen van hetzelfde materiaal.
De leidingen van het speciale gassysteem zijn allemaal gemaakt van 00Cr17Ni12Mo2Ti koolstofarme roestvrijstalen buizen (316L) met elektrolytisch gepolijste binnenwanden, en de kleppen zijn gemaakt van roestvrijstalen balgkleppen van hetzelfde materiaal.
3 Aanleg en installatie van pijpleidingen
3.1 Paragraaf 8.3 van de “Clean Factory Building Design Code” bepaalt de volgende bepalingen voor pijpleidingaansluitingen:
(1) Buisverbindingen moeten worden gelast, maar thermisch verzinkte stalen buizen moeten van schroefdraad zijn voorzien. Het afdichtingsmateriaal van schroefdraadverbindingen moet voldoen aan de eisen van artikel 8.3.3 van deze specificatie
(2) Roestvrijstalen buizen moeten worden verbonden door middel van argonbooglassen en stuiklassen of moflassen, maar hoogzuivere gasleidingen moeten worden verbonden door stuiklassen zonder sporen op de binnenwand.
(3) De verbinding tussen pijpleidingen en apparatuur moet voldoen aan de aansluitvereisten van de apparatuur. Bij gebruik van slangverbindingen moeten metalen slangen worden gebruikt
(4) De verbinding tussen pijpleidingen en kleppen moet voldoen aan de volgende voorschriften
① Het afdichtingsmateriaal dat zeer zuivere gasleidingen en kleppen verbindt, moet metalen pakkingen of dubbele adereindhulzen gebruiken, afhankelijk van de vereisten van het productieproces en de gaseigenschappen.
②Het afdichtingsmateriaal bij de schroefdraad- of flensverbinding moet van polytetrafluorethyleen zijn.
3.2 Volgens de vereisten van specificaties en relevante technische maatregelen moet de aansluiting van hoogzuivere gasleidingen zoveel mogelijk worden gelast. Direct stomplassen moet tijdens het lassen worden vermeden. Er moeten buismouwen of afgewerkte verbindingen worden gebruikt. De buismoffen moeten van hetzelfde materiaal en dezelfde gladheid van het binnenoppervlak zijn gemaakt als de buizen. Om oxidatie van het lasonderdeel te voorkomen, moet tijdens het lassen puur beschermgas in de laspijp worden gebracht. Voor roestvrijstalen buizen moet argonbooglassen worden gebruikt en moet argongas van dezelfde zuiverheid in de buis worden geïntroduceerd. Er moet gebruik worden gemaakt van een schroefdraadverbinding of schroefdraadverbinding. Bij het verbinden van flenzen moeten adereindhulzen worden gebruikt voor schroefdraadverbindingen. Behalve voor zuurstofleidingen en waterstofleidingen, die metalen pakkingen moeten gebruiken, moeten andere leidingen polytetrafluorethyleenpakkingen gebruiken. Het aanbrengen van een kleine hoeveelheid siliconenrubber op de pakkingen zal ook effectief zijn. Verbeter het afdichtingseffect. Soortgelijke maatregelen moeten worden genomen wanneer flensverbindingen worden gemaakt.
Voordat de installatiewerkzaamheden beginnen, wordt een gedetailleerde visuele inspectie van de leidingen,uitrusting, kleppen etc. moeten worden uitgevoerd. De binnenwand van gewone roestvrijstalen buizen moet vóór installatie worden gebeitst. De leidingen, fittingen, kleppen enz. van zuurstofpijpleidingen mogen ten strengste verboden zijn voor olie en moeten vóór installatie strikt worden ontvet volgens de relevante vereisten.
Voordat het systeem wordt geïnstalleerd en in gebruik wordt genomen, moet het transmissie- en distributiepijpleidingsysteem volledig worden gespoeld met het geleverde hoogzuivere gas. Deze blaast niet alleen de stofdeeltjes weg die tijdens het installatieproces per ongeluk in het systeem zijn gevallen, maar speelt ook een drogende rol in het leidingsysteem, waarbij een deel van het door de buiswand opgenomen vochthoudend gas en zelfs het buismateriaal wordt verwijderd.
4. Druktest en acceptatie van de pijpleiding
(1) Nadat het systeem is geïnstalleerd, moet een 100% radiografische inspectie van de leidingen die zeer giftige vloeistoffen transporteren in speciale gasleidingen worden uitgevoerd, en de kwaliteit ervan mag niet lager zijn dan niveau II. Andere buizen moeten worden onderworpen aan radiografische bemonsteringsinspectie, en de bemonsteringsinspectieverhouding mag niet minder zijn dan 5%, de kwaliteit mag niet lager zijn dan klasse III.
(2) Nadat de niet-destructieve inspectie is doorstaan, moet een druktest worden uitgevoerd. Om de droogheid en reinheid van het leidingsysteem te garanderen, mag geen hydraulische druktest worden uitgevoerd, maar moet een pneumatische druktest worden gebruikt. De luchtdruktest moet worden uitgevoerd met stikstof of perslucht die overeenkomt met het reinheidsniveau van de cleanroom. De testdruk van de pijpleiding moet 1,15 keer de ontwerpdruk zijn en de testdruk van de vacuümpijpleiding moet 0,2 MPa zijn. Tijdens de test moet de druk geleidelijk en langzaam worden verhoogd. Wanneer de druk stijgt tot 50% van de testdruk en er geen abnormaliteit of lekkage wordt gevonden, ga dan door met het stap voor stap verhogen van de druk met 10% van de testdruk en stabiliseer de druk gedurende 3 minuten op elk niveau totdat de testdruk is bereikt. . Stabiliseer de druk gedurende 10 minuten en verlaag vervolgens de druk tot de ontwerpdruk. De drukstoptijd moet worden bepaald op basis van de behoeften van lekdetectie. Het schuimmiddel is gekwalificeerd als er geen lekkage is.
(3) Nadat het vacuümsysteem de druktest heeft doorstaan, moet het ook een 24-uurs vacuümgraadtest uitvoeren volgens de ontwerpdocumenten, en het drukniveau mag niet groter zijn dan 5%.
(4) Lekkagetest. Voor pijpleidingsystemen van ppb- en ppt-kwaliteit mag volgens de relevante specificaties geen enkele lekkage als gekwalificeerd worden beschouwd, maar wordt tijdens het ontwerp de lekhoeveelheidstest gebruikt, dat wil zeggen dat de lekhoeveelheidstest wordt uitgevoerd na de luchtdichtheidstest. De druk is de werkdruk en de druk wordt gedurende 24 uur gestopt. De gemiddelde lekkage per uur is minder dan of gelijk aan 50 ppm, zoals gekwalificeerd. De berekening van de lekkage is als volgt:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
In de formule:
Lekkage per uur (%)
P1-Absolute druk aan het begin van de test (Pa)
P2-Absolute druk aan het einde van de test (Pa)
T1-absolute temperatuur aan het begin van de test (K)
T2-absolute temperatuur aan het einde van de test (K)
Posttijd: 12 december 2023