Projekti 909 väga laiaulatuslik integraallülitustehas on minu riigi elektroonikatööstuse suur ehitusprojekt üheksanda viisaastakuplaani ajal, et toota kiipe joone laiusega 0,18 mikronit ja läbimõõduga 200 mm.
Väga suuremahuliste integraallülituste tootmistehnoloogia hõlmab lisaks ülitäpsetele tehnoloogiatele, näiteks mikrotöötlusele, ka kõrgeid nõudeid gaasi puhtusele.
Projekti 909 gaasitarned tagatakse Ameerika Ühendriikide ettevõtte Praxair Utility Gas Co., Ltd. ja Shanghais asuvate asjaomaste osapoolte ühisettevõtte kaudu, mille eesmärk on ühiselt rajada gaasitootmistehas. Gaasitootmistehas asub projekti 909 tehasehoone kõrval ja selle pindala on umbes 15 000 ruutmeetrit. Erinevate gaaside puhtus- ja väljundnõuded
Kõrge puhtusastmega lämmastikku (PN2), lämmastikku (N2) ja kõrge puhtusastmega hapnikku (PO2) toodetakse õhu eraldamise teel. Kõrge puhtusastmega vesinikku (PH2) toodetakse elektrolüüsi teel. Argooni (Ar) ja heeliumi (He) ostetakse allhanke korras. Kvaasigaasi puhastatakse ja filtreeritakse projektis 909 kasutamiseks. Spetsiaalgaasi tarnitakse balloonides ja gaasiballoonide kapp asub integraallülitustehase abitöökojas.
Muude gaaside hulka kuulub ka puhta ja kuiva suruõhuga CDA-süsteem, mille kasutusmaht on 4185 m3/h, rõhu kastepunkt -70 °C ja osakeste suurus gaasis kasutuskohas ei ületa 0,01 μm. Hingamis-suruõhu (BA) süsteem, kasutusmaht 90 m3/h, rõhu kastepunkt 2 °C, osakeste suurus gaasis kasutuskohas ei ületa 0,3 μm, protsessivaakum (PV) süsteem, kasutusmaht 582 m3/h, vaakumi aste kasutuskohas -79993 Pa. Puhastusvaakum (HV) süsteem, kasutusmaht 1440 m3/h, vaakumi aste kasutuskohas -59995 Pa. Õhukompressori ruum ja vaakumpumba ruum asuvad mõlemad 909 projekti tehasealal.
Torumaterjalide ja tarvikute valik
VLSI tootmisel kasutataval gaasil on äärmiselt kõrged puhtusnõuded.Kõrge puhtusastmega gaasitorustikudTavaliselt kasutatakse neid puhtas tootmiskeskkonnas ja nende puhtuse kontroll peaks olema kooskõlas kasutatava ruumi puhtustasemega või sellest kõrgem! Lisaks kasutatakse puhtas tootmiskeskkonnas sageli kõrge puhtusastmega gaasitorustikke. Puhas vesinik (PH2), kõrge puhtusastmega hapnik (PO2) ja mõned spetsiaalsed gaasid on tuleohtlikud, plahvatusohtlikud, põlemist toetavad või mürgised gaasid. Kui gaasitorustiku süsteem on valesti projekteeritud või materjalid on valesti valitud, siis mitte ainult ei vähene gaasipunktis kasutatava gaasi puhtus, vaid see ka rikki läheb. See vastab protsessi nõuetele, kuid on ohtlik kasutada ja põhjustab puhta tehase reostust, mõjutades puhta tehase ohutust ja puhtust.
Kõrgpuhastusastmega gaasi kvaliteedi garantii kasutuskohas ei sõltu mitte ainult gaasi tootmise, puhastusseadmete ja filtrite täpsusest, vaid seda mõjutavad suurel määral ka paljud torujuhtmesüsteemi tegurid. Kui me loodame gaasi tootmisseadmetele, puhastusseadmetele ja filtritele, on lihtsalt vale kehtestada lõpmatult kõrgemaid täpsusnõudeid, et kompenseerida gaasitorustiku ebaõiget konstruktsiooni või materjalivalikut.
909 projekti projekteerimisprotsessi käigus järgisime torujuhtme materjalide ja tarvikute valikul standardeid „Puhaste tehaste projekteerimise eeskiri“ GBJ73-84 (kehtiv standard on GB50073-2001), „Suruõhujaamade projekteerimise eeskiri“ GBJ29-90, „Hapnikujaamade projekteerimise eeskiri“ GB50030-91, „Vesiniku- ja hapnikujaamade projekteerimise eeskiri“ GB50177-93 ning asjakohaseid tehnilisi meetmeid. „Puhaste tehaste projekteerimise eeskiri“ sätestab torujuhtme materjalide ja ventiilide valiku järgmiselt:
(1) Kui gaasi puhtus on 99,999% või suurem ja kastepunkt on alla -76 °C, tuleks kasutada elektropoleeritud siseseinaga 00Cr17Ni12Mo2Ti madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest toru (316L) või elektropoleeritud siseseinaga OCr18Ni9 roostevabast terasest toru (304). Ventiil peaks olema membraanventiil või lõõtsventiil.
(2) Kui gaasi puhtus on 99,99% või suurem ja kastepunkt on alla -60 °C, tuleks kasutada elektropoleeritud siseseinaga OCr18Ni9 roostevabast terasest toru (304). Välja arvatud lõõtsventiilid, mida tuleks kasutada põlevate gaasitorustike jaoks, tuleks muude gaasitorustike jaoks kasutada kuulventiile.
(3) Kui kuiva suruõhu kastepunkt on alla -70 °C, tuleks kasutada poleeritud siseseinaga OCr18Ni9 roostevabast terasest toru (304). Kui kastepunkt on alla -40 ℃, tuleks kasutada OCr18Ni9 roostevabast terasest toru (304) või kuumtsingitud õmblusteta terastoru. Ventiil peaks olema lõõtsventiil või kuulventiil.
(4) Ventiili materjal peaks olema ühilduv ühendustoru materjaliga.
Vastavalt spetsifikatsioonide nõuetele ja asjakohastele tehnilistele meetmetele arvestame torujuhtme materjalide valimisel peamiselt järgmiste aspektidega:
(1) Torumaterjalide õhu läbilaskvus peaks olema väike. Erinevatest materjalidest torudel on erinev õhu läbilaskvus. Kui valitakse suurema õhu läbilaskvusega torud, ei saa saastet eemaldada. Roostevabast terasest ja vasktorud on atmosfääri hapniku läbitungimise ja korrosiooni ennetamisel paremad. Kuna roostevabast terasest torud on aga vasktorudest vähem aktiivsed, on vasktorud aktiivsemad atmosfääri niiskuse sisepindadele tungimisel. Seetõttu peaks kõrge puhtusastmega gaasitorude torude valimisel olema esimene valik roostevabast terasest torud.
(2) Toru materjali sisepind adsorbeerub ja sellel on gaasi analüüsimisel väike mõju. Pärast roostevabast terasest toru töötlemist jääb teatud kogus gaasi selle metallvõresse kinni. Kui kõrge puhtusastmega gaas läbib toru, satub see osa gaasist õhuvoolu ja põhjustab reostust. Samal ajal tekitab toru sisepinnal olev metall adsorptsiooni ja analüüsi tõttu ka teatud koguse pulbrit, mis põhjustab kõrge puhtusastmega gaasi reostust. Torusüsteemide puhul, mille puhtus on üle 99,999% või ppb taseme, tuleks kasutada madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest torusid 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Roostevabast terasest torude kulumiskindlus on parem kui vasktorudel ja õhuvoolu erosioonist tekkiv metallitolm on suhteliselt väiksem. Kõrgemate puhtusnõuetega tootmistöökodades saab kasutada madala süsinikusisaldusega 00Cr17Ni12Mo2Ti roostevabast terasest torusid (316L) või OCr18Ni9 roostevabast terasest torusid (304), vasktorusid ei tohi kasutada.
(4) Torustikusüsteemide puhul, mille gaasi puhtusaste on üle 99,999% või ppb või ppt tasemed, või puhasruumides, mille õhu puhtusaste on „Puhta tehase projekteerimiskoodeksis“ määratletud N1–N6, tuleb kasutada ülipuhtaid torusid võiEP ülipuhtad torudtuleks kasutada. Puhas „puhas toru ülisileda sisepinnaga”.
(5) Mõned tootmisprotsessis kasutatavad spetsiaalsed gaasijuhtmesüsteemid on väga söövitavad gaasid. Nende torujuhtmesüsteemide torud peavad kasutama korrosioonikindlaid roostevabast terasest torusid. Vastasel juhul torud kahjustuvad korrosiooni tõttu. Kui pinnale tekivad korrosiooniplekid, ei tohiks kasutada tavalisi õmblusteta terastorusid ega tsingitud keevitatud terastorusid.
(6) Põhimõtteliselt tuleks kõik gaasijuhtmete ühendused keevitada. Kuna tsingitud terastorude keevitamine hävitab tsingitud kihi, ei kasutata tsingitud terastorusid puhasruumide torude jaoks.
Eeltoodud tegureid arvesse võttes on &7& projektis valitud gaasijuhtme torud ja ventiilid järgmised:
Kõrge puhtusastmega lämmastiku (PN2) süsteemi torud on valmistatud elektropoleeritud siseseintega madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest 00Cr17Ni12Mo2Ti torudest (316L) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiilidest.
Lämmastiku (N2) süsteemi torud on valmistatud elektropoleeritud siseseintega madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest 00Cr17Ni12Mo2Ti torudest (316L) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiilidest.
Kõrge puhtusastmega vesiniku (PH2) süsteemi torud on valmistatud elektropoleeritud siseseintega madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest 00Cr17Ni12Mo2Ti torudest (316L) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiilidest.
Kõrge puhtusastmega hapniku (PO2) süsteemi torud on valmistatud elektropoleeritud siseseintega madala süsinikusisaldusega 00Cr17Ni12Mo2Ti roostevabast terasest torudest (316L) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiilidest.
Argooni (Ar) süsteemi torud on valmistatud elektropoleeritud siseseintega madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest 00Cr17Ni12Mo2Ti torudest (316L) ning kasutatakse samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiile.
Heeliumi (He) süsteemi torud on valmistatud elektropoleeritud siseseintega madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest 00Cr17Ni12Mo2Ti torudest (316L) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiilidest.
Puhta kuiva suruõhu (CDA) süsteemi torud on valmistatud poleeritud siseseintega OCr18Ni9 roostevabast terasest torudest (304) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiilidest.
Hingamissüsteemi suruõhutorud on valmistatud poleeritud siseseintega OCr18Ni9 roostevabast terasest torudest (304) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest kuulventiilidest.
Protsessi vaakumsüsteemi (PV) torud on valmistatud UPVC torudest ja ventiilid on valmistatud samast materjalist vaakum-liblikventiilidest.
Puhastusvaakumsüsteemi (HV) torud on valmistatud UPVC-torudest ja ventiilid on valmistatud samast materjalist vaakum-liblikventiilidest.
Spetsiaalse gaasisüsteemi torud on kõik valmistatud elektropoleeritud siseseintega 00Cr17Ni12Mo2Ti madala süsinikusisaldusega roostevabast terasest torudest (316L) ja ventiilid on valmistatud samast materjalist roostevabast terasest lõõtsventiilidest.
3 Torujuhtmete ehitus ja paigaldus
3.1 „Puhaste tehaste hoonete projekteerimise eeskirja” paragrahv 8.3 sätestab torujuhtmete ühenduste kohta järgmised sätted:
(1) Toruühendused tuleks keevitada, kuid kuumtsingitud terastorud peaksid olema keermestatud. Keermestatud ühenduste tihendusmaterjal peab vastama käesoleva spetsifikatsiooni artikli 8.3.3 nõuetele.
(2) Roostevabast terasest torud tuleks ühendada argoonkaarkeevituse ja põkk-keevituse või pistikkeevituse abil, kuid kõrge puhtusastmega gaasijuhtmed tuleks ühendada põkk-keevitusega ilma siseseinal jälgedeta.
(3) Torujuhtmete ja seadmete vaheline ühendus peaks vastama seadmete ühendusnõuetele. Voolikuühenduste kasutamisel tuleks kasutada metallvoolikuid.
(4) Torujuhtmete ja ventiilide vaheline ühendus peaks vastama järgmistele eeskirjadele
① Kõrge puhtusastmega gaasitorustike ja ventiilide ühendusmaterjalides tuleks kasutada metalltihendeid või topelthülse vastavalt tootmisprotsessi ja gaasi omaduste nõuetele.
②Keerme- või äärikühenduse tihendusmaterjal peaks olema polütetrafluoroetüleen.
3.2 Spetsifikatsioonide ja asjakohaste tehniliste meetmete nõuete kohaselt tuleks kõrge puhtusastmega gaasitorustike ühendusi võimalikult palju keevitada. Keevitamisel tuleks vältida otsest põkk-keevitust. Kasutada tuleks toruhülsse või viimistletud ühendusi. Toruhülsid peaksid olema valmistatud samast materjalist ja sisepinna siledusega kui torud. Keevitamise ajal tuleks keevitusdetaili oksüdeerumise vältimiseks keevitustorusse juhtida puhast kaitsegaasi. Roostevabast terasest torude puhul tuleks kasutada argoonkaarkeevitust ja torusse tuleks juhtida sama puhtusastmega argoongaasi. Tuleb kasutada keermestatud ühendust või keermestatud ühendust. Äärikute ühendamisel tuleks keermestatud ühenduste jaoks kasutada hermeetikuid. Välja arvatud hapniku- ja vesinikutorud, mis peaksid kasutama metalltihendeid, tuleks ka teiste torude puhul kasutada polütetrafluoroetüleenist tihendeid. Väikese koguse silikoonkummi pealekandmine tihenditele on samuti efektiivne. See suurendab tihendusefekti. Sarnaseid meetmeid tuleks võtta ka äärikühenduste tegemisel.
Enne paigaldustööde alustamist teostatakse torude üksikasjalik visuaalne kontroll,liitmikud, ventiilid jne tuleb läbi viia. Tavaliste roostevabast terasest torude siseseinad tuleks enne paigaldamist marineerida. Hapnikutorustike torud, liitmikud, ventiilid jne peaksid olema õlist rangelt keelatud ja enne paigaldamist tuleks need vastavalt asjakohastele nõuetele rangelt rasvatustada.
Enne süsteemi paigaldamist ja kasutuselevõttu tuleks ülekande- ja jaotustorustik täielikult läbi puhastada tarnitud kõrge puhtusastmega gaasiga. See mitte ainult ei puhu minema paigaldusprotsessi käigus kogemata süsteemi sattunud tolmuosakesi, vaid täidab ka torustikusüsteemi kuivatavat rolli, eemaldades osa toru seina ja isegi torumaterjali poolt imendunud niiskust sisaldavast gaasist.
4. Torustiku rõhukatse ja vastuvõtmine
(1) Pärast süsteemi paigaldamist tuleb spetsiaalsetes gaasitorustikes olevatele väga mürgiseid vedelikke transportivatele torudele teha 100% radiograafiline kontroll, kusjuures torude kvaliteet ei tohi olla madalam kui II tase. Teiste torude puhul tuleb teha proovivõtu radiograafiline kontroll, kusjuures proovivõtu kontrollimise määr ei tohi olla väiksem kui 5%, kvaliteet ei tohi olla madalam kui III klass.
(2) Pärast mittepurustava kontrolli läbimist tuleks läbi viia rõhukatse. Torustiku kuivuse ja puhtuse tagamiseks ei tohi läbi viia hüdraulilist rõhukatset, vaid tuleks kasutada pneumaatilist rõhukatset. Õhurõhukatse tuleks läbi viia lämmastiku või suruõhuga, mis vastab puhasruumi puhtusastmele. Torustiku katserõhk peaks olema 1,15 korda suurem kui kavandatud rõhk ja vaakumtorustiku katserõhk peaks olema 0,2 MPa. Katse ajal tuleks rõhku järk-järgult ja aeglaselt suurendada. Kui rõhk tõuseb 50%-ni katserõhust ja ei leita kõrvalekaldeid ega lekkeid, tuleks rõhku järk-järgult suurendada 10% võrra katserõhust ja stabiliseerida rõhku 3 minutit igal tasandil, kuni saavutatakse katserõhk. Stabiliseerida rõhku 10 minutit ja seejärel vähendada rõhku kavandatud rõhuni. Rõhu peatamise aeg tuleks määrata vastavalt lekke avastamise vajadustele. Vahtaine on kvalifitseeritud, kui lekkeid ei esine.
(3) Pärast seda, kui vaakumsüsteem on läbinud rõhutesti, peaks see vastavalt projekteerimisdokumentidele läbi viima ka 24-tunnise vaakumtesti ning rõhukiirus ei tohiks olla suurem kui 5%.
(4) Lekkekatse. ppb- ja ppt-klassi torustikusüsteemide puhul ei tohiks vastavalt asjakohastele spetsifikatsioonidele lekke puudumist pidada kvalifitseerituks, kuid lekkekoguse katset kasutatakse projekteerimisel, st lekkekoguse katse tehakse pärast õhutiheduse katset. Rõhk on töörõhk ja rõhk peatatakse 24 tunniks. Keskmine tunnileke on kvalifitseeritud süsteemi puhul väiksem või võrdne 50 ppm. Lekke arvutamine on järgmine:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Valemis:
Tunnine leke (%)
P1 - absoluutrõhk katse alguses (Pa)
P2 - absoluutrõhk katse lõpus (Pa)
T1 - absoluutne temperatuur katse alguses (K)
T2 - absoluutne temperatuur katse lõpus (K)
Postituse aeg: 12. detsember 2023