A Fábrica de Circuitos Integrados de Muito Grande Escala do Projeto 909 é um grande projeto de construção da indústria eletrônica do meu país durante o Nono Plano Quinquenal para produzir chips com largura de linha de 0,18 mícron e diâmetro de 200 mm.
A tecnologia de fabricação de circuitos integrados de grande escala não envolve apenas tecnologias de alta precisão, como microusinagem, mas também impõe altos requisitos à pureza do gás.
O fornecimento de gás a granel para o Projeto 909 é fornecido por uma joint venture entre a Praxair Utility Gas Co., Ltd. dos Estados Unidos e as partes relevantes em Xangai para estabelecer conjuntamente uma planta de produção de gás. edifício, abrangendo uma área de aproximadamente 15.000 metros quadrados. Os requisitos de pureza e saída de vários gases
Nitrogênio de alta pureza (PN2), nitrogênio (N2) e oxigênio de alta pureza (PO2) são produzidos pela separação do ar. O hidrogênio de alta pureza (PH2) é produzido por eletrólise. O argônio (Ar) e o hélio (He) são adquiridos de forma terceirizada. O quase-gás é purificado e filtrado para uso no Projeto 909. O gás especial é fornecido em botijões, e o armário de botijões de gás fica na oficina auxiliar da planta de produção de circuitos integrados.
Outros gases também incluem o sistema CDA de ar comprimido limpo e seco, com volume de uso de 4.185m3/h, ponto de orvalho sob pressão de -70°C e tamanho de partícula não superior a 0,01um no gás no ponto de uso. Sistema de ar comprimido respiratório (BA), volume de uso 90m3/h, ponto de orvalho de pressão 2℃, tamanho de partícula no gás no ponto de uso não é superior a 0,3um, sistema de vácuo de processo (PV), volume de uso 582m3/h, grau de vácuo no ponto de uso -79993Pa. Sistema de vácuo de limpeza (HV), volume de uso 1440m3/h, grau de vácuo no ponto de uso -59995 Pa. A sala do compressor de ar e a sala da bomba de vácuo estão localizadas na área da fábrica do projeto 909.
Seleção de materiais e acessórios para tubos
O gás utilizado na produção de VLSI possui requisitos de limpeza extremamente elevados.Gasodutos de alta purezasão normalmente utilizados em ambientes de produção limpos e seu controle de limpeza deve ser consistente ou superior ao nível de limpeza do espaço em uso! Além disso, gasodutos de alta pureza são frequentemente usados em ambientes de produção limpos. O hidrogênio puro (PH2), o oxigênio de alta pureza (PO2) e alguns gases especiais são gases inflamáveis, explosivos, de suporte à combustão ou tóxicos. Se o sistema de gasoduto for projetado incorretamente ou os materiais forem selecionados incorretamente, não apenas a pureza do gás usado no ponto de gás diminuirá, mas também falhará. Atende aos requisitos do processo, mas não é seguro de usar e causará poluição na fábrica limpa, afetando a segurança e a limpeza da fábrica limpa.
A garantia da qualidade do gás de alta pureza no ponto de utilização não depende apenas da precisão da produção de gás, dos equipamentos de purificação e dos filtros, mas também é afetada, em grande medida, por muitos fatores no sistema de gasodutos. Se confiarmos em equipamentos de produção de gás, equipamentos de purificação e filtros, é simplesmente incorreto impor requisitos de precisão infinitamente mais elevados para compensar o projeto inadequado do sistema de tubulação de gás ou a seleção de materiais.
Durante o processo de concepção do projeto 909, seguimos o “Código para Projeto de Plantas Limpas” GBJ73-84 (o padrão atual é (GB50073-2001)), “Código para Projeto de Estações de Ar Comprimido” GBJ29-90, “Código para Projeto de Estações de Oxigênio” GB50030-91, “Código para Projeto de Estações de Hidrogênio e Oxigênio” GB50177-93, e medidas técnicas relevantes para a seleção de materiais e acessórios de tubulação. O “Código para Projeto de Plantas Limpas” estipula a seleção de materiais de tubulação e válvulas da seguinte forma:
(1) Se a pureza do gás for maior ou igual a 99,999% e o ponto de orvalho for inferior a -76°C, tubo de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com parede interna eletropolida ou tubo de aço inoxidável OCr18Ni9 (304) com deve ser usada parede interna eletropolida. A válvula deve ser uma válvula de diafragma ou válvula de fole.
(2) Se a pureza do gás for maior ou igual a 99,99% e o ponto de orvalho for inferior a -60°C, deve ser utilizado tubo de aço inoxidável OCr18Ni9 (304) com parede interna eletropolida. Exceto para válvulas de fole que devem ser usadas para gasodutos combustíveis, válvulas de esfera devem ser usadas para outros gasodutos.
(3) Se o ponto de orvalho do ar comprimido seco for inferior a -70°C, deve ser usado tubo de aço inoxidável OCr18Ni9 (304) com parede interna polida. Se o ponto de orvalho for inferior a -40 ℃, deve-se usar tubo de aço inoxidável OCr18Ni9 (304) ou tubo de aço sem costura galvanizado por imersão a quente. A válvula deve ser uma válvula de fole ou uma válvula de esfera.
(4) O material da válvula deve ser compatível com o material do tubo de conexão.
De acordo com os requisitos das especificações e medidas técnicas relevantes, consideramos principalmente os seguintes aspectos ao selecionar os materiais da tubulação:
(1) A permeabilidade ao ar dos materiais dos tubos deve ser pequena. Tubos de diferentes materiais têm diferentes permeabilidades ao ar. Se forem selecionados tubos com maior permeabilidade ao ar, a poluição não poderá ser removida. Tubos de aço inoxidável e tubos de cobre são melhores na prevenção da penetração e corrosão do oxigênio na atmosfera. No entanto, uma vez que os tubos de aço inoxidável são menos activos do que os tubos de cobre, os tubos de cobre são mais activos ao permitir que a humidade da atmosfera penetre nas suas superfícies internas. Portanto, ao selecionar tubos para gasodutos de alta pureza, os tubos de aço inoxidável devem ser a primeira escolha.
(2) A superfície interna do material do tubo é adsorvida e tem um pequeno efeito na análise do gás. Após o processamento do tubo de aço inoxidável, uma certa quantidade de gás ficará retida em sua estrutura metálica. Quando o gás de alta pureza passa, esta parte do gás entrará no fluxo de ar e causará poluição. Ao mesmo tempo, devido à adsorção e análise, o metal na superfície interna do tubo também produzirá uma certa quantidade de pó, causando poluição ao gás de alta pureza. Para sistemas de tubulação com pureza acima de 99,999% ou nível ppb, deve-se usar tubo de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) A resistência ao desgaste dos tubos de aço inoxidável é melhor do que a dos tubos de cobre, e a poeira metálica gerada pela erosão do fluxo de ar é relativamente menor. Oficinas de produção com maiores requisitos de limpeza podem usar tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) ou tubos de aço inoxidável OCr18Ni9 (304), tubos de cobre não devem ser usados.
(4) Para sistemas de tubulação com pureza de gás acima de 99,999% ou níveis de ppb ou ppt, ou em salas limpas com níveis de pureza do ar de N1-N6 especificados no “Código de Projeto de Fábrica Limpa”, tubos ultralimpos ouTubos EP ultralimposdeve ser usado. Limpe “tubo limpo com superfície interna ultralisa”.
(5) Alguns dos sistemas de gasodutos especiais utilizados no processo de produção são gases altamente corrosivos. Os tubos nesses sistemas de tubulação devem usar tubos de aço inoxidável resistentes à corrosão como tubos. Caso contrário, os tubos serão danificados devido à corrosão. Se ocorrerem pontos de corrosão na superfície, tubos de aço sem costura comuns ou tubos de aço galvanizado soldados não devem ser usados.
(6) Em princípio, todas as ligações dos gasodutos deverão ser soldadas. Como a soldagem de tubos de aço galvanizado destruirá a camada galvanizada, os tubos de aço galvanizado não são usados para tubos em salas limpas.
Levando em consideração os fatores acima, as tubulações e válvulas do gasoduto selecionadas no projeto &7& são as seguintes:
Os tubos do sistema de nitrogênio de alta pureza (PN2) são feitos de tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com paredes internas eletropolidas, e as válvulas são feitas de válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de nitrogênio (N2) são feitos de tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com paredes internas eletropolidas, e as válvulas são feitas de válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de hidrogênio de alta pureza (PH2) são feitos de tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com paredes internas eletropolidas, e as válvulas são feitas de válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de oxigênio de alta pureza (PO2) são feitos de tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com paredes internas eletropolidas, e as válvulas são feitas de válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de argônio (Ar) são feitos de tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com paredes internas eletropolidas, e são utilizadas válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de hélio (He) são feitos de tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com paredes internas eletropolidas, e as válvulas são feitas de válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de ar comprimido limpo e seco (CDA) são feitos de tubos de aço inoxidável OCr18Ni9 (304) com paredes internas polidas e as válvulas são feitas de válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de ar comprimido respiratório (BA) são feitos de tubos de aço inoxidável OCr18Ni9 (304) com paredes internas polidas e as válvulas são feitas de válvulas esfera de aço inoxidável do mesmo material.
Os tubos do sistema de vácuo de processo (PV) são feitos de tubos UPVC e as válvulas são feitas de válvulas borboleta de vácuo feitas do mesmo material.
Os tubos do sistema de vácuo de limpeza (HV) são feitos de tubos UPVC e as válvulas são feitas de válvulas borboleta de vácuo do mesmo material.
Os tubos do sistema de gás especial são todos feitos de tubos de aço inoxidável de baixo carbono 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) com paredes internas eletropolidas, e as válvulas são feitas de válvulas de fole de aço inoxidável do mesmo material.
3 Construção e instalação de dutos
3.1 A Seção 8.3 do “Código de Projeto de Construção de Fábrica Limpa” estipula as seguintes disposições para conexões de dutos:
(1) As conexões dos tubos devem ser soldadas, mas os tubos de aço galvanizado por imersão a quente devem ser rosqueados. O material de vedação das conexões roscadas deve atender aos requisitos do Artigo 8.3.3 desta especificação.
(2) Os tubos de aço inoxidável devem ser conectados por soldagem a arco de argônio e soldagem de topo ou soldagem de encaixe, mas os gasodutos de alta pureza devem ser conectados por soldagem de topo sem marcas na parede interna.
(3) A conexão entre tubulações e equipamentos deve atender aos requisitos de conexão do equipamento. Ao usar conexões de mangueira, devem ser usadas mangueiras de metal
(4) A conexão entre tubulações e válvulas deve cumprir os seguintes regulamentos
① O material de vedação que conecta gasodutos e válvulas de alta pureza deve utilizar juntas metálicas ou ponteiras duplas de acordo com os requisitos do processo de produção e características do gás.
②O material de vedação na conexão roscada ou flangeada deve ser politetrafluoroetileno.
3.2 De acordo com os requisitos das especificações e medidas técnicas relevantes, a conexão de gasodutos de alta pureza deve ser soldada tanto quanto possível. A soldagem direta de topo deve ser evitada durante a soldagem. Devem ser utilizadas mangas para tubos ou juntas acabadas. As mangas dos tubos devem ser feitas do mesmo material e da mesma suavidade da superfície interna dos tubos. nível, durante a soldagem, para evitar a oxidação da peça de soldagem, gás de proteção puro deve ser introduzido no tubo de soldagem. Para tubos de aço inoxidável, deve-se usar soldagem a arco de argônio e introduzir gás argônio da mesma pureza no tubo. Conexão rosqueada ou conexão rosqueada deve ser usada. Ao conectar flanges, devem ser usados terminais tubulares para conexões roscadas. Exceto para tubos de oxigênio e tubos de hidrogênio, que devem usar juntas metálicas, os demais tubos devem usar juntas de politetrafluoroetileno. Aplicar uma pequena quantidade de borracha de silicone nas juntas também será eficaz. Melhore o efeito de vedação. Medidas semelhantes devem ser tomadas quando forem feitas conexões de flange.
Antes do início do trabalho de instalação, uma inspeção visual detalhada dos tubos,acessórios, válvulas, etc. devem ser executadas. A parede interna dos tubos comuns de aço inoxidável deve ser decapada antes da instalação. Os tubos, conexões, válvulas, etc. das tubulações de oxigênio devem ser estritamente proibidos de óleo e devem ser estritamente desengordurados de acordo com os requisitos relevantes antes da instalação.
Antes de o sistema ser instalado e colocado em uso, o sistema de tubulações de transmissão e distribuição deve ser completamente purgado com o gás de alta pureza fornecido. Isso não apenas remove as partículas de poeira que caíram acidentalmente no sistema durante o processo de instalação, mas também desempenha um papel de secagem no sistema de tubulação, removendo parte do gás contendo umidade absorvido pela parede do tubo e até mesmo pelo material do tubo.
4. Teste de pressão e aceitação da tubulação
(1) Após a instalação do sistema, deverá ser realizada inspeção radiográfica 100% das tubulações que transportam fluidos altamente tóxicos em gasodutos especiais, e sua qualidade não deverá ser inferior ao Nível II. Outros tubos estarão sujeitos à inspeção radiográfica por amostragem, e a taxa de inspeção por amostragem não deve ser inferior a 5%, a qualidade não deve ser inferior ao grau III.
(2) Após passar na inspeção não destrutiva, um teste de pressão deverá ser realizado. Para garantir a secura e limpeza do sistema de tubulação, não deve ser realizado um teste de pressão hidráulica, mas sim um teste de pressão pneumática. O teste de pressão do ar deve ser realizado utilizando nitrogênio ou ar comprimido que corresponda ao nível de limpeza da sala limpa. A pressão de teste da tubulação deve ser 1,15 vezes a pressão de projeto e a pressão de teste da tubulação a vácuo deve ser de 0,2 MPa. Durante o teste, a pressão deve ser aumentada gradual e lentamente. Quando a pressão subir para 50% da pressão de teste, se nenhuma anormalidade ou vazamento for encontrada, continue a aumentar a pressão passo a passo em 10% da pressão de teste e estabilize a pressão por 3 minutos em cada nível até que a pressão de teste . Estabilize a pressão por 10 minutos e depois reduza a pressão até a pressão projetada. O tempo de parada de pressão deve ser determinado de acordo com as necessidades de detecção de vazamentos. O agente espumante é qualificado se não houver vazamento.
(3) Depois que o sistema de vácuo passar no teste de pressão, ele também deverá realizar um teste de grau de vácuo de 24 horas de acordo com os documentos de projeto, e a taxa de pressurização não deve ser superior a 5%.
(4) Teste de vazamento. Para sistemas de tubulação de grau ppb e ppt, de acordo com as especificações relevantes, nenhum vazamento deve ser considerado qualificado, mas o teste de quantidade de vazamento é usado durante o projeto, ou seja, o teste de quantidade de vazamento é realizado após o teste de estanqueidade. A pressão é a pressão de trabalho e a pressão é interrompida por 24 horas. O vazamento médio por hora é menor ou igual a 50 ppm conforme qualificado. O cálculo do vazamento é o seguinte:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Na fórmula:
Vazamento por hora (%)
P1-Pressão absoluta no início do teste (Pa)
P2-Pressão absoluta no final do teste (Pa)
T1-temperatura absoluta no início do teste (K)
T2-temperatura absoluta no final do teste (K)
Horário da postagem: 12 de dezembro de 2023