909-projektet "Very Large Scale Integrated Circuit Factory" er et større byggeprojekt i mit lands elektronikindustri under den niende femårsplan med det formål at producere chips med en linjebredde på 0,18 mikron og en diameter på 200 mm.
Fremstillingsteknologien til integrerede kredsløb i meget stor skala involverer ikke kun højpræcisionsteknologier såsom mikrobearbejdning, men stiller også høje krav til gasrenhed.
Bulkgasforsyningen til Projekt 909 leveres af et joint venture mellem Praxair Utility Gas Co., Ltd. i USA og relevante parter i Shanghai for i fællesskab at etablere et gasproduktionsanlæg. Gasproduktionsanlægget ligger ved siden af fabriksbygningen i Projekt 909 og dækker et areal på cirka 15.000 kvadratmeter. Renheden og outputkravene for forskellige gasser
Højrent nitrogen (PN2), nitrogen (N2) og højrent ilt (PO2) produceres ved luftseparation. Højrent brint (PH2) produceres ved elektrolyse. Argon (Ar) og helium (He) købes udenfor. Kvasigassen renses og filtreres til brug i Projekt 909. Specialgas leveres i flasker, og gasflaskeskabet er placeret i hjælpeværkstedet i produktionsanlægget for integrerede kredsløb.
Andre gasser omfatter også et rent, tørt trykluft-CDA-system med et brugsvolumen på 4185 m3/t, et trykdugpunkt på -70 °C og en partikelstørrelse på højst 0,01 um i gassen på brugsstedet. Trykluftsystem til indånding (BA), brugsvolumen 90 m3/t, trykdugpunkt 2 ℃, partikelstørrelse i gassen på brugsstedet er ikke større end 0,3 um, procesvakuumsystem (PV), brugsvolumen 582 m3/t, vakuumgrad på brugsstedet -79993 Pa. Rengøringsvakuumsystem (HV), brugsvolumen 1440 m3/t, vakuumgrad på brugsstedet -59995 Pa. Både luftkompressorrummet og vakuumpumperummet er placeret i 909-projektets fabriksområde.
Valg af rørmaterialer og tilbehør
Den gas, der anvendes i VLSI-produktion, har ekstremt høje krav til renlighed.Højrenhedsgasrørledningerbruges normalt i rene produktionsmiljøer, og deres renhedskontrol bør være i overensstemmelse med eller højere end renhedsniveauet i det anvendte rum! Derudover bruges højrente gasrørledninger ofte i rene produktionsmiljøer. Ren brint (PH2), højrent ilt (PO2) og nogle specialgasser er brandfarlige, eksplosive, forbrændingsfremmende eller giftige gasser. Hvis gasrørledningssystemet er forkert designet, eller materialerne er forkert valgt, vil ikke blot renheden af den gas, der anvendes ved gaspunktet, falde, men den vil også svigte. Den opfylder proceskravene, men den er usikker at bruge og vil forårsage forurening af den rene fabrik, hvilket påvirker sikkerheden og renligheden på den rene fabrik.
Garantien for kvaliteten af højrent gas på brugsstedet afhænger ikke kun af nøjagtigheden af gasproduktionen, rensningsudstyret og filtrene, men påvirkes også i høj grad af mange faktorer i rørledningssystemet. Hvis vi stoler på gasproduktionsudstyr, rensningsudstyr og filtre, er det simpelthen forkert at stille uendeligt højere præcisionskrav for at kompensere for forkert design af gasrørsystemer eller materialevalg.
Under designprocessen for 909-projektet fulgte vi "Kodeks for design af rene anlæg" GBJ73-84 (den nuværende standard er (GB50073-2001)), "Kodeks for design af trykluftstationer" GBJ29-90, "Kodeks for design af iltstationer" GB50030-91, "Kodeks for design af brint- og iltstationer" GB50177-93 og relevante tekniske foranstaltninger til valg af rørledningsmaterialer og tilbehør. "Kodeks for design af rene anlæg" fastsætter valget af rørledningsmaterialer og ventiler som følger:
(1) Hvis gasrenheden er større end eller lig med 99,999%, og dugpunktet er lavere end -76°C, bør der anvendes et 00Cr17Ni12Mo2Ti lavkulstofrør af rustfrit stål (316L) med elektropoleret indervæg eller et OCr18Ni9-rør af rustfrit stål (304) med elektropoleret indervæg. Ventilen bør være en membranventil eller en bælgventil.
(2) Hvis gasrenheden er større end eller lig med 99,99%, og dugpunktet er lavere end -60°C, bør der anvendes OCr18Ni9 rustfrit stålrør (304) med elektropoleret indervæg. Med undtagelse af bælgventiler, der skal anvendes til rørledninger til brændbare gasser, bør kugleventiler anvendes til andre gasrørledninger.
(3) Hvis dugpunktet for tør trykluft er lavere end -70°C, bør der anvendes OCr18Ni9 rustfrit stålrør (304) med poleret indervæg. Hvis dugpunktet er lavere end -40°C, bør der anvendes OCr18Ni9 rustfrit stålrør (304) eller varmgalvaniserede sømløse stålrør. Ventilen bør være en bælgventil eller en kugleventil.
(4) Ventilmaterialet skal være kompatibelt med forbindelsesrørets materiale.
I henhold til kravene i specifikationerne og relevante tekniske foranstaltninger overvejer vi primært følgende aspekter ved valg af rørledningsmaterialer:
(1) Luftgennemtrængeligheden for rørmaterialer bør være lille. Rør af forskellige materialer har forskellig luftgennemtrængelighed. Hvis der vælges rør med større luftgennemtrængelighed, kan forurening ikke fjernes. Rustfrit stålrør og kobberrør er bedre til at forhindre indtrængning og korrosion af ilt i atmosfæren. Da rustfri stålrør er mindre aktive end kobberrør, er kobberrør dog mere aktive i at tillade fugt i atmosfæren at trænge ind i deres indre overflader. Derfor bør rustfri stålrør være førstevalget, når man vælger rør til gasrørledninger med høj renhed.
(2) Rørmaterialets indre overflade adsorberes og har en lille effekt på analysen af gassen. Efter at røret af rustfrit stål er bearbejdet, vil en vis mængde gas blive tilbageholdt i dets metalgitter. Når der passerer gas med høj renhed, vil denne del af gassen trænge ind i luftstrømmen og forårsage forurening. Samtidig vil metallet på rørets indre overflade på grund af adsorption og analyse også producere en vis mængde pulver, hvilket forårsager forurening af gassen med høj renhed. Til rørsystemer med en renhed over 99,999% eller ppb-niveau bør der anvendes 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L).
(3) Slidstyrken for rustfri stålrør er bedre end for kobberrør, og metalstøvet, der genereres ved erosion fra luftstrømmen, er relativt mindre. Produktionsværksteder med højere krav til renlighed kan bruge 00Cr17Ni12Mo2Ti lavkulstofrør i rustfrit stål (316L) eller OCr18Ni9 rør i rustfrit stål (304), kobberrør må ikke anvendes.
(4) For rørsystemer med gasrenhed over 99,999 % eller ppb- eller ppt-niveauer, eller i renrum med luftrenhedsniveauer på N1-N6 specificeret i "Clean Factory Design Code", ultrarene rør ellerEP ultra-rene rørskal anvendes. Rengør "rent rør med ultraglat indvendig overflade".
(5) Nogle af de specielle gasrørledningssystemer, der anvendes i produktionsprocessen, er meget korrosive gasser. Rørene i disse rørledningssystemer skal være af korrosionsbestandigt rustfrit stål. Ellers vil rørene blive beskadiget på grund af korrosion. Hvis der opstår korrosionspletter på overfladen, må almindelige sømløse stålrør eller galvaniserede svejsede stålrør ikke anvendes.
(6) I princippet bør alle gasrørledningsforbindelser svejses. Da svejsning af galvaniserede stålrør vil ødelægge det galvaniserede lag, anvendes galvaniserede stålrør ikke til rør i renrum.
Under hensyntagen til ovenstående faktorer er de valgte gasrørledninger og ventiler i &7&-projektet følgende:
Rørene i systemet med høj renhed af nitrogen (PN2) er lavet af 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L) med elektropolerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Nitrogensystemets (N2) rør er lavet af 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L) med elektropolerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Rørene til systemet med høj renhed af hydrogen (PH2) er lavet af 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L) med elektropolerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Rørene til systemet med høj renhed af ilt (PO2) er lavet af 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L) med elektropolerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Argon (Ar)-systemrør er lavet af 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L) med elektropolerede indvendige vægge, og der anvendes bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Helium (He)-systemets rør er lavet af 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L) med elektropolerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Rørene til det rene, tørre trykluftsystem (CDA) er lavet af OCr18Ni9 rustfri stålrør (304) med polerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Rørene til trykluftsystemet (BA) er lavet af OCr18Ni9 rustfri stålrør (304) med polerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af kugleventiler i rustfrit stål af samme materiale.
Rørene i procesvakuumsystemet (PV) er lavet af UPVC-rør, og ventilerne er lavet af vakuumbutterflyventiler af samme materiale.
Rørene i rengøringsvakuumsystemet (HV) er lavet af UPVC-rør, og ventilerne er lavet af vakuumbutterflyventiler af samme materiale.
Rørene i specialgasystemet er alle lavet af 00Cr17Ni12Mo2Ti rustfri stålrør med lavt kulstofindhold (316L) med elektropolerede indvendige vægge, og ventilerne er lavet af bælgventiler i rustfrit stål af samme materiale.
3 Konstruktion og installation af rørledninger
3.1 Afsnit 8.3 i "Clean Factory Building Design Code" fastsætter følgende bestemmelser for rørledningsforbindelser:
(1) Rørforbindelser skal svejses, men varmgalvaniserede stålrør skal gevindskæres. Tætningsmaterialet til gevindforbindelser skal overholde kravene i artikel 8.3.3 i denne specifikation.
(2) Rør i rustfrit stål skal forbindes med argonbuesvejsning og stumpsvejsning eller muffesvejsning, men rørledninger til gas med høj renhed skal forbindes med stumpsvejsning uden mærker på indervæggen.
(3) Forbindelsen mellem rørledninger og udstyr skal overholde udstyrets tilslutningskrav. Ved brug af slangeforbindelser skal der anvendes metalslanger.
(4) Forbindelsen mellem rørledninger og ventiler skal overholde følgende regler
① Tætningsmaterialet, der forbinder rørledninger og ventiler til gas med høj renhed, skal bruge metalpakninger eller dobbelte rørføringer i henhold til produktionsprocessens krav og gassens egenskaber.
② Tætningsmaterialet ved gevind- eller flangeforbindelsen skal være polytetrafluorethylen.
3.2 I henhold til kravene i specifikationerne og relevante tekniske foranstaltninger bør forbindelsen til rørledninger med høj renhed svejses så meget som muligt. Direkte stumpsvejsning bør undgås under svejsning. Rørmuffer eller færdige samlinger bør anvendes. Rørmufferne skal være lavet af samme materiale og have samme indvendige overfladeglathed som rørene. For at forhindre oxidation af svejsedelen bør ren beskyttelsesgas indføres i svejserøret under svejsning. Til rør af rustfrit stål bør argonbuesvejsning anvendes, og argongas af samme renhed bør indføres i røret. Gevindforbindelse eller gevindforbindelse skal anvendes. Ved tilslutning af flanger bør der anvendes ferruler til gevindforbindelser. Bortset fra iltrør og hydrogenrør, hvor der skal anvendes metalpakninger, bør andre rør anvende polytetrafluorethylenpakninger. Det vil også være effektivt at påføre en lille mængde silikonegummi på pakningerne. Forstærker tætningseffekten. Lignende foranstaltninger bør træffes, når flangeforbindelser foretages.
Før installationsarbejdet påbegyndes, skal der foretages en detaljeret visuel inspektion af rørene,beslag, ventiler osv. skal udføres. Den indvendige væg af almindelige rustfri stålrør skal bejdses før installation. Rør, fittings, ventiler osv. i iltrørledninger skal strengt forbydes olie og skal affedtes strengt i henhold til relevante krav før installation.
Før systemet installeres og tages i brug, skal transmissions- og distributionsrørledningssystemet renses fuldstændigt med den leverede højrente gas. Dette blæser ikke kun støvpartikler væk, der ved et uheld er faldet ind i systemet under installationsprocessen, men spiller også en udtørrende rolle i rørledningssystemet ved at fjerne en del af den fugtholdige gas, der absorberes af rørvæggen og endda rørmaterialet.
4. Trykprøvning og godkendelse af rørledninger
(1) Efter at systemet er installeret, skal der udføres 100% radiografisk inspektion af rør, der transporterer meget giftige væsker i specielle gasrørledninger, og deres kvalitet må ikke være lavere end niveau II. Andre rør skal underkastes radiografisk prøveudtagning, og prøveudtagningsinspektionsforholdet må ikke være mindre end 5%, kvaliteten må ikke være lavere end grad III.
(2) Efter bestået ikke-destruktiv inspektion skal der udføres en trykprøvning. For at sikre rørsystemets tørhed og renhed må der ikke udføres en hydraulisk trykprøvning, men en pneumatisk trykprøvning bør anvendes. Lufttrykprøvningen skal udføres med nitrogen eller trykluft, der matcher renrumsrenhedsniveauet. Rørledningens testtryk skal være 1,15 gange designtrykket, og vakuumrørledningens testtryk skal være 0,2 MPa. Under testen skal trykket gradvist og langsomt øges. Når trykket stiger til 50 % af testtrykket, og hvis der ikke findes nogen abnormiteter eller lækager, skal trykket fortsat øges trin for trin med 10 % af testtrykket, og trykket stabiliseres i 3 minutter på hvert niveau, indtil testtrykket er nået. Trykket stabiliseres i 10 minutter, og derefter reduceres trykket til designtrykket. Trykstoptiden skal bestemmes i henhold til behovene for lækagedetektion. Skummidlet er kvalificeret, hvis der ikke er lækage.
(3) Når vakuumsystemet har bestået tryktesten, skal det også udføre en 24-timers vakuumgradstest i henhold til designdokumenterne, og trykforholdet bør ikke være større end 5%.
(4) Lækagetest. For rørledningssystemer af ppb- og ppt-kvalitet bør ingen lækage betragtes som kvalificeret i henhold til relevante specifikationer, men lækagemængdetesten anvendes under design, dvs. lækagemængdetesten udføres efter lufttæthedstesten. Trykket er arbejdstrykket, og trykket stoppes i 24 timer. Den gennemsnitlige timelige lækage er mindre end eller lig med 50 ppm som kvalificeret. Beregningen af lækagen er som følger:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
I formlen:
Lækage pr. time (%)
P1 - Absolut tryk ved testens begyndelse (Pa)
P2 - Absolut tryk ved testens afslutning (Pa)
T1 - absolut temperatur ved testens begyndelse (K)
T2 - absolut temperatur ved testens afslutning (K)
Opslagstidspunkt: 12. dec. 2023