O Proxecto 909 de Fábrica de Circuítos Integrados a Moi Grande é un importante proxecto de construción da industria electrónica do meu país durante o Noveno Plan Quinquenal para producir chips cun ancho de liña de 0,18 micras e un diámetro de 200 mm.
A tecnoloxía de fabricación de circuítos integrados a moi grande escala non só implica tecnoloxías de alta precisión como o micromecanizado, senón que tamén impón altos requisitos en canto á pureza do gas.
O subministro de gas a granel para o Proxecto 909 é proporcionado por unha empresa conxunta entre Praxair Utility Gas Co., Ltd. dos Estados Unidos e partes relevantes en Shanghai para establecer conxuntamente unha planta de produción de gas. A planta de produción de gas está adxacente ao edificio da fábrica do proxecto 909, e abrangue unha área de aproximadamente 15.000 metros cadrados. Os requisitos de pureza e saída de varios gases
O nitróxeno de alta pureza (PN2), o nitróxeno (N2) e o osíxeno de alta pureza (PO2) prodúcense mediante a separación do aire. O hidróxeno de alta pureza (PH2) prodúcese por electrólise. O argón (Ar) e o helio (He) cómpranse externamente. O cuasi-gas purifícase e fíltrase para o seu uso no Proxecto 909. O gas especial subministrase en botellas e o armario de botellas de gas está situado no taller auxiliar da planta de produción de circuítos integrados.
Outros gases inclúen o sistema CDA de aire comprimido limpo e seco, cun volume de uso de 4185 m3/h, un punto de orballo a presión de -70 °C e un tamaño de partícula non superior a 0,01 µm no gas no punto de uso. O sistema de aire comprimido respirable (BA), cun volume de uso de 90 m3/h, un punto de orballo a presión de 2 ℃, e un tamaño de partícula no gas no punto de uso non superior a 0,3 µm, o sistema de baleiro de proceso (PV), cun volume de uso de 582 m3/h e un grao de baleiro no punto de uso de -79993 Pa. O sistema de baleiro de limpeza (HV), cun volume de uso de 1440 m3/h e un grao de baleiro no punto de uso de -59995 Pa. A sala do compresor de aire e a sala das bombas de baleiro están situadas na zona da fábrica do proxecto 909.
Selección de materiais e accesorios para tubaxes
O gas empregado na produción de VLSI ten uns requisitos de limpeza extremadamente altos.Gasodutos de alta purezaúsanse normalmente en contornas de produción limpas, e o seu control de limpeza debe ser consistente ou superior ao nivel de limpeza do espazo en uso! Ademais, os gasodutos de alta pureza úsanse a miúdo en contornas de produción limpas. O hidróxeno puro (PH2), o osíxeno de alta pureza (PO2) e algúns gases especiais son gases inflamables, explosivos, que favorecen a combustión ou tóxicos. Se o sistema de gasodutos está mal deseñado ou os materiais non se seleccionan correctamente, non só diminuirá a pureza do gas utilizado no punto de gas, senón que tamén fallará. Cumpre os requisitos do proceso, pero non é seguro usalo e contaminará a fábrica limpa, o que afectará á seguridade e á limpeza da fábrica limpa.
A garantía da calidade do gas de alta pureza no punto de uso non só depende da precisión da produción de gas, dos equipos de purificación e dos filtros, senón que tamén se ve afectada en gran medida por moitos factores no sistema de tubaxes. Se confiamos en equipos de produción de gas, equipos de purificación e filtros, é simplemente incorrecto impoñer requisitos de precisión infinitamente maiores para compensar un deseño incorrecto do sistema de tubaxes de gas ou unha selección de materiais incorrecta.
Durante o proceso de deseño do proxecto 909, seguimos o "Código para o deseño de plantas limpas" GBJ73-84 (a norma actual é (GB50073-2001)), o "Código para o deseño de estacións de aire comprimido" GBJ29-90, o "Código para o deseño de estacións de osíxeno" GB50030-91, o "Código para o deseño de estacións de hidróxeno e osíxeno" GB50177-93 e as medidas técnicas pertinentes para a selección de materiais e accesorios para as tubaxes. O "Código para o deseño de plantas limpas" estipula a selección de materiais e válvulas para as tubaxes do seguinte xeito:
(1) Se a pureza do gas é maior ou igual ao 99,999 % e o punto de orballo é inferior a -76 °C, débese usar tubo de aceiro inoxidable baixo en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con parede interior electropulida ou tubo de aceiro inoxidable OCr18Ni9 (304) con parede interior electropulida. A válvula debe ser unha válvula de diafragma ou unha válvula de fuelle.
(2) Se a pureza do gas é maior ou igual ao 99,99 % e o punto de orballo é inferior a -60 °C, débese usar un tubo de aceiro inoxidable OCr18Ni9 (304) con parede interior electropulida. Agás as válvulas de fuelle que se deben usar para gasodutos combustibles, débense usar válvulas de bola para outros gasodutos.
(3) Se o punto de orballo do aire comprimido seco é inferior a -70 °C, débese usar tubo de aceiro inoxidable OCr18Ni9 (304) con parede interior pulida. Se o punto de orballo é inferior a -40 ℃, débese usar tubo de aceiro inoxidable OCr18Ni9 (304) ou tubo de aceiro sen costura galvanizado en quente. A válvula debe ser unha válvula de fuelle ou unha válvula de bola.
(4) O material da válvula debe ser compatible co material da tubaxe de conexión.
De acordo cos requisitos das especificacións e as medidas técnicas pertinentes, consideramos principalmente os seguintes aspectos á hora de seleccionar os materiais para a tubaxe:
(1) A permeabilidade ao aire dos materiais das tubaxes debe ser pequena. As tubaxes de diferentes materiais teñen diferente permeabilidade ao aire. Se se seleccionan tubaxes con maior permeabilidade ao aire, non se pode eliminar a contaminación. As tubaxes de aceiro inoxidable e as tubaxes de cobre son mellores para previr a penetración e a corrosión do osíxeno na atmosfera. Non obstante, dado que as tubaxes de aceiro inoxidable son menos activas que as tubaxes de cobre, as tubaxes de cobre son máis activas para permitir que a humidade da atmosfera penetre nas súas superficies internas. Polo tanto, ao seleccionar tubaxes para gasodutos de alta pureza, as tubaxes de aceiro inoxidable deben ser a primeira opción.
(2) A superficie interior do material da tubaxe adsórbese e ten un pequeno efecto na análise do gas. Despois de procesar a tubaxe de aceiro inoxidable, unha certa cantidade de gas quedará retida na súa rede metálica. Cando pasa gas de alta pureza, esta parte do gas entrará no fluxo de aire e causará contaminación. Ao mesmo tempo, debido á adsorción e á análise, o metal da superficie interior da tubaxe tamén producirá unha certa cantidade de po, causando contaminación do gas de alta pureza. Para sistemas de tubaxes cunha pureza superior ao 99,999 % ou nivel ppb, débese usar tubaxe de aceiro inoxidable baixo en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) A resistencia ao desgaste das tubaxes de aceiro inoxidable é mellor que a das tubaxes de cobre e o po metálico xerado pola erosión do fluxo de aire é relativamente menor. Os talleres de produción con requisitos de limpeza máis elevados poden usar tubaxes de aceiro inoxidable baixo en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) ou tubaxes de aceiro inoxidable OCr18Ni9 (304); non se deben usar tubaxes de cobre.
(4) Para sistemas de tubaxes con pureza de gas superior ao 99,999 % ou niveis de ppb ou ppt, ou en salas limpas con niveis de pureza do aire de N1-N6 especificados no «Código de deseño de fábricas limpas», tubaxes ultralimpas ouTubos EP ultralimposdebería usarse. Limpar un “tubo limpo con superficie interior ultralisa”.
(5) Algúns dos sistemas especiais de gasodutos empregados no proceso de produción son gases altamente corrosivos. As tubaxes destes sistemas de tubaxes deben empregar tubos de aceiro inoxidable resistentes á corrosión. En caso contrario, as tubaxes danaranse debido á corrosión. Se se producen manchas de corrosión na superficie, non se utilizarán tubos de aceiro sen costura ordinarios nin tubos de aceiro soldados galvanizados.
(6) En principio, todas as conexións de gasodutos deben soldarse. Dado que a soldadura de tubos de aceiro galvanizado destruirá a capa galvanizada, os tubos de aceiro galvanizado non se usan para tubaxes en salas limpas.
Tendo en conta os factores anteriores, as tubaxes e válvulas de gasodutos seleccionadas no proxecto &7& son as seguintes:
As tubaxes do sistema de nitróxeno de alta pureza (PN2) están feitas de tubos de aceiro inoxidable de baixo contido en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con paredes interiores electropulidas, e as válvulas están feitas de válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de nitróxeno (N2) están feitas de tubos de aceiro inoxidable de baixo contido en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con paredes interiores electropulidas, e as válvulas están feitas de válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de hidróxeno de alta pureza (PH2) están feitas de tubaxes de aceiro inoxidable de baixo contido en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con paredes interiores electropulidas, e as válvulas están feitas de válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de osíxeno (PO2) de alta pureza están feitas de tubaxes de aceiro inoxidable de baixo contido en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con paredes interiores electropulidas, e as válvulas están feitas de válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de argón (Ar) están feitas de tubos de aceiro inoxidable de baixo contido en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con paredes interiores electropulidas e utilízanse válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de helio (He) están feitas de tubos de aceiro inoxidable de baixo contido en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con paredes interiores electropulidas, e as válvulas están feitas de válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de aire comprimido limpo e seco (CDA) están feitas de tubos de aceiro inoxidable OCr18Ni9 (304) con paredes interiores puídas, e as válvulas están feitas de válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de aire comprimido respirable (BA) están feitas de tubos de aceiro inoxidable OCr18Ni9 (304) con paredes interiores puídas, e as válvulas están feitas de válvulas de bola de aceiro inoxidable do mesmo material.
As tubaxes do sistema de baleiro de proceso (FV) están feitas de tubaxes de UPVC e as válvulas están feitas de válvulas de bolboreta de baleiro feitas do mesmo material.
As tubaxes do sistema de aspiración de limpeza (HV) están feitas de tubaxes de UPVC e as válvulas están feitas de válvulas de bolboreta de baleiro feitas do mesmo material.
As tubaxes do sistema de gas especial están feitas de aceiro inoxidable de baixo contido en carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) con paredes interiores electropulidas, e as válvulas están feitas de válvulas de fuelle de aceiro inoxidable do mesmo material.
3 Construción e instalación de tubaxes
3.1 A sección 8.3 do «Código de deseño de edificios de fábricas limpas» estipula as seguintes disposicións para as conexións de tubaxes:
(1) As conexións das tubaxes deben ser soldadas, pero as tubaxes de aceiro galvanizado en quente deben ser roscadas. O material de selado das conexións roscadas debe cumprir cos requisitos do artigo 8.3.3 desta especificación.
(2) As tubaxes de aceiro inoxidable deben conectarse mediante soldadura por arco de argón e soldadura a tope ou soldadura por encaixe, pero as tubaxes de gas de alta pureza deben conectarse mediante soldadura a tope sen marcas na parede interior.
(3) A conexión entre as tubaxes e o equipo debe cumprir cos requisitos de conexión do equipo. Ao usar conexións de mangueiras, débense usar mangueiras metálicas.
(4) A conexión entre as tubaxes e as válvulas debe cumprir as seguintes normas
① O material de selado que conecta as tubaxes e válvulas de gas de alta pureza debe usar xuntas metálicas ou dobres virolas segundo os requisitos do proceso de produción e as características do gas.
② O material de selado na conexión roscada ou de brida debe ser politetrafluoroetileno.
3.2 De acordo cos requisitos das especificacións e as medidas técnicas pertinentes, a conexión de gasodutos de alta pureza debe soldarse na medida do posible. Débese evitar a soldadura a tope directa durante a soldadura. Débense usar mangas para tubos ou unións acabadas. As mangas para tubos deben estar feitas do mesmo material e ter a mesma superficie interior lisa que as tubaxes. nivel, durante a soldadura, para evitar a oxidación da peza soldada, débese introducir gas protector puro no tubo de soldadura. Para tubos de aceiro inoxidable, débese usar soldadura por arco de argón e débese introducir gas argón da mesma pureza no tubo. Débese usar conexión roscada ou conexión roscada. Ao conectar bridas, débense usar ferrulas para conexións roscadas. Agás para tubos de osíxeno e tubos de hidróxeno, que deben usar xuntas metálicas, outras tubaxes deben usar xuntas de politetrafluoroetileno. A aplicación dunha pequena cantidade de goma de silicona ás xuntas tamén será eficaz. Mellora o efecto de selado. Débense tomar medidas similares cando se realicen conexións de brida.
Antes de comezar os traballos de instalación, realízase unha inspección visual detallada das tubaxes,accesorios, válvulas, etc. deben levarse a cabo. A parede interior das tubaxes de aceiro inoxidable ordinarias debe decaparse antes da instalación. As tubaxes, accesorios, válvulas, etc. das tubaxes de osíxeno deben estar estritamente prohibidas polo aceite e deben desengrasarse estritamente segundo os requisitos pertinentes antes da instalación.
Antes de instalar e poñer en funcionamento o sistema, o sistema de tubaxes de transmisión e distribución debe purgarse completamente co gas de alta pureza subministrado. Isto non só elimina as partículas de po que caeron accidentalmente no sistema durante o proceso de instalación, senón que tamén desempeña un papel de secado no sistema de tubaxes, eliminando parte do gas que contén humidade absorbido pola parede da tubaxe e mesmo polo material da tubaxe.
4. Proba de presión e aceptación da tubaxe
(1) Despois de instalar o sistema, realizarase unha inspección radiográfica do 100 % das tubaxes que transporten fluídos altamente tóxicos en gasodutos especiais, e a súa calidade non será inferior ao Nivel II. Outras tubaxes serán sometidas a unha inspección radiográfica de mostraxe, e a taxa de inspección de mostraxe non será inferior ao 5 %, a calidade non será inferior ao grao III.
(2) Despois de superar a inspección non destrutiva, débese realizar unha proba de presión. Para garantir a sequedade e a limpeza do sistema de tubaxes, non se debe realizar unha proba de presión hidráulica, senón que se debe usar unha proba de presión pneumática. A proba de presión de aire debe realizarse con nitróxeno ou aire comprimido que coincida co nivel de limpeza da sala limpa. A presión de proba da tubaxe debe ser 1,15 veces a presión de deseño e a presión de proba da tubaxe de baleiro debe ser de 0,2 MPa. Durante a proba, a presión debe aumentarse gradual e lentamente. Cando a presión suba ao 50 % da presión de proba, se non se atopa ningunha anomalía nin fuga, continúe aumentando a presión paso a paso nun 10 % da presión de proba e estabilice a presión durante 3 minutos en cada nivel ata alcanzar a presión de proba. Estabilice a presión durante 10 minutos e logo reduza a presión á presión de deseño. O tempo de parada da presión debe determinarse segundo as necesidades da detección de fugas. O axente espumante está cualificado se non hai fugas.
(3) Despois de que o sistema de baleiro supere a proba de presión, tamén debe realizar unha proba de graos de baleiro de 24 horas segundo os documentos de deseño, e a taxa de presurización non debe ser superior ao 5 %.
(4) Proba de fugas. Para os sistemas de tubaxes de grao ppb e ppt, segundo as especificacións pertinentes, ningunha fuga debe considerarse cualificada, pero a proba de cantidade de fuga úsase durante o deseño, é dicir, a proba de cantidade de fuga realízase despois da proba de estanquidade. A presión é a presión de traballo e a presión detense durante 24 horas. A fuga media por hora é inferior ou igual a 50 ppm segundo a cualificación. O cálculo da fuga é o seguinte:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Na fórmula:
Fuga por hora (%)
P1-Presión absoluta ao comezo da proba (Pa)
P2-Presión absoluta ao final da proba (Pa)
T1-temperatura absoluta ao comezo da proba (K)
T2-temperatura absoluta ao final da proba (K)
Data de publicación: 12 de decembro de 2023