Բարձր մաքրության գազատարների կիրառումը էլեկտրոնային ճարտարագիտական ​​համակարգերում

909 Project Very Large Scale Integrated Circuit Factory-ն իմ երկրի էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության խոշոր շինարարական նախագիծն է իններորդ հնգամյա ծրագրի ընթացքում՝ 0,18 մկմ գծի լայնությամբ և 200 մմ տրամագծով չիպեր արտադրելու համար:

Շատ լայնածավալ ինտեգրալ սխեմաների արտադրության տեխնոլոգիան ոչ միայն ներառում է բարձր ճշգրտության տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են միկրո հաստոցները, այլև բարձր պահանջներ է դնում գազի մաքրության վրա:
Project 909-ի հիմնական գազի մատակարարումն իրականացվում է Միացյալ Նահանգների Praxair Utility Gas Co., Ltd.-ի և Շանհայում համապատասխան կողմերի համատեղ ձեռնարկության կողմից՝ համատեղ գազի արդյունահանման գործարան հիմնելու համար: Գազի արդյունահանման կայանը հարևան է 909 նախագծի գործարանին: շինություն՝ մոտ 15000 քմ մակերեսով։ Տարբեր գազերի մաքրության և ելքային պահանջները

Բարձր մաքրության ազոտը (PN2), ազոտը (N2) և բարձր մաքրության թթվածինը (PO2) արտադրվում են օդի անջատմամբ։ Բարձր մաքրության ջրածինը (PH2) արտադրվում է էլեկտրոլիզով։ Արգոնը (Ar) և հելիումը (He) ձեռք են բերվում աութսորսինգով: Քվազի-գազը մաքրվում և ֆիլտրվում է 909 նախագծում օգտագործելու համար: Հատուկ գազը մատակարարվում է շշերով, իսկ գազի շշերի պահարանը գտնվում է ինտեգրալային միացումների արտադրության գործարանի օժանդակ արտադրամասում:
Մյուս գազերը ներառում են նաև մաքուր չոր սեղմված օդի CDA համակարգը՝ օգտագործման ծավալով 4185 մ3/ժ, ճնշման ցողի կետը՝ -70°C և օգտագործման կետում գազում 0,01 մմ-ից ոչ ավելի մասնիկի չափը: Շնչող սեղմված օդի (BA) համակարգ, օգտագործման ծավալը՝ 90 մ3/ժ, ճնշման ցողի կետը՝ 2℃, գազի մասնիկների չափը օգտագործման կետում 0,3 մ-ից ոչ ավելի, պրոցեսի վակուումային (ՊՎ) համակարգ, օգտագործման ծավալը՝ 582 մ3/ժ, վակուումային աստիճանը օգտագործման կետում -79993Pa. Մաքրման վակուումային (HV) համակարգ, օգտագործման ծավալը 1440 մ3/ժ, վակուումի աստիճանը օգտագործման կետում -59995 Պա: Օդային կոմպրեսորի սենյակը և վակուումային պոմպի սենյակը երկուսն էլ գտնվում են 909 նախագծի գործարանի տարածքում:

Խողովակների նյութերի և պարագաների ընտրություն
VLSI արտադրության մեջ օգտագործվող գազն ունի մաքրության չափազանց բարձր պահանջներ:Բարձր մաքրության գազատարներսովորաբար օգտագործվում են մաքուր արտադրական միջավայրերում, և դրանց մաքրության հսկողությունը պետք է համապատասխանի կամ ավելի բարձր լինի օգտագործվող տարածքի մաքրության մակարդակից: Բացի այդ, բարձր մաքրության գազատարները հաճախ օգտագործվում են մաքուր արտադրական միջավայրերում: Մաքուր ջրածինը (PH2), բարձր մաքրության թթվածինը (PO2) և որոշ հատուկ գազեր դյուրավառ, պայթուցիկ, այրմանը նպաստող կամ թունավոր գազեր են: Եթե ​​գազատարի համակարգը սխալ նախագծված է կամ նյութերը սխալ են ընտրված, գազի կետում օգտագործվող գազի մաքրությունը ոչ միայն կնվազի, այլեւ կխափանվի։ Այն համապատասխանում է գործընթացի պահանջներին, սակայն օգտագործման համար անվտանգ չէ և կհանգեցնի մաքուր գործարանի աղտոտմանը, ինչը կազդի մաքուր գործարանի անվտանգության և մաքրության վրա:
Օգտագործման վայրում բարձր մաքրության գազի որակի երաշխիքը ոչ միայն կախված է գազի արտադրության, մաքրման սարքավորումների և ֆիլտրերի ճշգրտությունից, այլև մեծապես ազդում է խողովակաշարային համակարգի բազմաթիվ գործոններից: Եթե ​​մենք հիմնվում ենք գազի արտադրության սարքավորումների, մաքրման սարքավորումների և ֆիլտրերի վրա, ուղղակի սխալ է անսահման բարձր ճշգրտության պահանջներ պարտադրել՝ փոխհատուցելու գազի խողովակաշարի համակարգի ոչ պատշաճ ձևավորումը կամ նյութի ընտրությունը:
909 նախագծի նախագծման գործընթացում մենք հետևել ենք «Մաքուր բույսերի նախագծման օրենսգիրք» GBJ73-84 (ներկայիս ստանդարտն է (GB50073-2001)), «Կոմպրեսիոն օդակայանների նախագծման կոդը» GBJ29-90, «Կոդ. թթվածնային կայանների նախագծման համար» GB50030-91 , «Ջրածնի և թթվածնային կայանների նախագծման օրենսգիրք» GB50177-93 և խողովակաշարերի նյութերի և պարագաների ընտրության համապատասխան տեխնիկական միջոցառումներ: «Մաքուր կայանների նախագծման օրենսգիրքը» սահմանում է խողովակաշարի նյութերի և փականների ընտրությունը հետևյալ կերպ.

(1) Եթե գազի մաքրությունը մեծ է կամ հավասար է 99,999%-ի, իսկ ցողի կետը ցածր է -76°C-ից, 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից խողովակ (316L) էլեկտրափղկված ներքին պատով կամ OCr18Ni9 չժանգոտվող պողպատից խողովակով (304) պետք է օգտագործվի էլեկտրոլիլացված ներքին պատը: Փականը պետք է լինի դիֆրագմային փական կամ փչող փական:

(2) Եթե գազի մաքրությունը մեծ է կամ հավասար է 99,99%-ի, իսկ ցողի կետը ցածր է -60°C-ից, ապա պետք է օգտագործվի OCr18Ni9 չժանգոտվող պողպատից խողովակ (304)՝ էլեկտրափայլեցված ներքին պատով: Բացառությամբ փականային փականների, որոնք պետք է օգտագործվեն այրվող գազատարների համար, գնդիկավոր փականները պետք է օգտագործվեն այլ գազատարների համար:

(3) Եթե չոր սեղմված օդի ցողի կետը ցածր է -70°C-ից, ապա պետք է օգտագործվի OCr18Ni9 չժանգոտվող պողպատից խողովակ (304)՝ փայլեցված ներքին պատով: Եթե ​​ցողի կետը ցածր է -40℃-ից, ապա պետք է օգտագործվի OCr18Ni9 չժանգոտվող պողպատից խողովակ (304) կամ տաք ցինկապատ պողպատե խողովակ: Փականը պետք է լինի փչող փական կամ գնդիկավոր փական:

(4) Փականի նյութը պետք է համատեղելի լինի միացնող խողովակի նյութի հետ:

Տեխնիկական պայմանների և համապատասխան տեխնիկական միջոցների պահանջների համաձայն, խողովակաշարի նյութեր ընտրելիս մենք հիմնականում հաշվի ենք առնում հետևյալ ասպեկտները.

(1) Խողովակների նյութերի օդային թափանցելիությունը պետք է լինի փոքր: Տարբեր նյութերից խողովակները տարբեր օդային թափանցելիություն ունեն: Եթե ​​ընտրվեն ավելի մեծ օդի թափանցելիությամբ խողովակներ, աղտոտվածությունը հնարավոր չէ հեռացնել: Չժանգոտվող պողպատից և պղնձե խողովակներն ավելի լավ են կանխում թթվածնի ներթափանցումը և կոռոզիան մթնոլորտ: Այնուամենայնիվ, քանի որ չժանգոտվող պողպատից խողովակներն ավելի քիչ ակտիվ են, քան պղնձե խողովակները, պղնձե խողովակներն ավելի ակտիվ են թույլ տալիս մթնոլորտում խոնավությունը ներթափանցել իրենց ներքին մակերեսների մեջ: Հետեւաբար, բարձր մաքրության գազատարների համար խողովակներ ընտրելիս առաջին ընտրությունը պետք է լինի չժանգոտվող պողպատից խողովակները:

(2) Խողովակի նյութի ներքին մակերեսը կլանված է և փոքր ազդեցություն ունի գազի վերլուծության վրա: Չժանգոտվող պողպատից խողովակի մշակումից հետո որոշակի քանակությամբ գազ կպահվի դրա մետաղական վանդակում: Երբ բարձր մաքրության գազը անցնում է միջով, գազի այս հատվածը կմտնի օդի հոսք և կառաջացնի աղտոտում: Միևնույն ժամանակ, ադսորբցիայի և վերլուծության շնորհիվ խողովակի ներքին մակերեսի մետաղը նույնպես որոշակի քանակությամբ փոշի կառաջացնի՝ առաջացնելով բարձր մաքրության գազի աղտոտում: 99,999% կամ ppb մակարդակից բարձր մաքրությամբ խողովակաշարային համակարգերի համար պետք է օգտագործվի 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից խողովակ (316L):

(3) Չժանգոտվող պողպատից խողովակների մաշվածության դիմադրությունը ավելի լավ է, քան պղնձե խողովակները, իսկ օդի հոսքի էրոզիայի արդյունքում առաջացած մետաղի փոշին համեմատաբար ավելի քիչ է: Մաքրության ավելի բարձր պահանջներ ունեցող արտադրական արտադրամասերը կարող են օգտագործել 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից խողովակներ (316L) կամ OCr18Ni9 չժանգոտվող պողպատից խողովակներ (304), պղնձե խողովակներ չպետք է օգտագործվեն:

(4) 99,999% կամ ppb կամ ppt մակարդակներից բարձր գազի մաքրությամբ խողովակաշարային համակարգերի համար, կամ մաքուր սենյակներում, որոնց օդի մաքրության մակարդակները N1-N6-ով սահմանված են «Մաքուր գործարանի նախագծման օրենսգրքում», ծայրահեղ մաքուր խողովակներ կամ.EP գերմաքուր խողովակներպետք է օգտագործվի. Մաքրեք «մաքուր խողովակը չափազանց հարթ ներքին մակերեսով»:

(5) Արտադրության գործընթացում օգտագործվող հատուկ գազատար համակարգերից մի քանիսը խիստ կոռոզիոն գազեր են: Այս խողովակաշարային համակարգերի խողովակները որպես խողովակ պետք է օգտագործեն կոռոզիոն դիմացկուն չժանգոտվող պողպատից խողովակներ: Հակառակ դեպքում խողովակները կվնասվեն կոռոզիայից: Եթե ​​մակերեսին առաջանում են կոռոզիայից բծեր, ապա չպետք է օգտագործվեն սովորական անխափան պողպատե խողովակներ կամ ցինկապատ եռակցված պողպատե խողովակներ:

(6) Սկզբունքորեն, գազատարի բոլոր միացումները պետք է եռակցված լինեն: Քանի որ ցինկապատ պողպատե խողովակների եռակցումը կկործանի ցինկապատ շերտը, ցինկապատ պողպատե խողովակները մաքուր սենյակներում խողովակների համար չեն օգտագործվում:

Հաշվի առնելով վերը նշված գործոնները՝ &7& նախագծում ընտրված գազատար խողովակները և փականները հետևյալն են.

Բարձր մաքրության ազոտի (PN2) համակարգի խողովակները պատրաստված են 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից (316L) խողովակներից՝ էլեկտրափայլեցված ներքին պատերով, իսկ փականները՝ նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից փչող փականներից:
Ազոտային (N2) համակարգի խողովակները պատրաստված են 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից (316L) խողովակներից՝ էլեկտրափայլեցված ներքին պատերով, իսկ փականները՝ նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից փչող փականներից։
Բարձր մաքրության ջրածնային (PH2) համակարգի խողովակները պատրաստված են 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից (316L) խողովակներից՝ էլեկտրափայլեցված ներքին պատերով, իսկ փականները պատրաստված են նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից փչող փականներից:
Բարձր մաքրության թթվածնային (PO2) համակարգի խողովակները պատրաստված են 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից (316L) խողովակներից՝ էլեկտրահղկված ներքին պատերով, իսկ փականները՝ նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից փչող փականներից:
Արգոն (Ar) համակարգի խողովակները պատրաստված են 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից (316L) խողովակներից՝ էլեկտրափայլեցված ներքին պատերով, և օգտագործվում են նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից փչող փականներ։
Հելիումի (He) համակարգի խողովակները պատրաստված են 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից (316L) խողովակներից՝ էլեկտրափայլեցված ներքին պատերով, իսկ փականները՝ նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից փչող փականներից։
Մաքուր չոր սեղմված օդի (CDA) համակարգի խողովակները պատրաստված են OCr18Ni9 չժանգոտվող պողպատից (304) խողովակներից՝ փայլեցված ներքին պատերով, իսկ փականները՝ նույն նյութի չժանգոտվող պողպատից փչող փականներից:
Շնչող սեղմված օդի (BA) համակարգի խողովակները պատրաստված են OCr18Ni9 չժանգոտվող պողպատից (304) խողովակներից՝ փայլեցված ներքին պատերով, իսկ փականները՝ նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից գնդիկավոր փականներից։
Գործընթացային վակուումային (PV) համակարգի խողովակները պատրաստված են UPVC խողովակներից, իսկ փականները՝ նույն նյութից պատրաստված վակուումային թիթեռային փականներից։
Մաքրող վակուումային (HV) համակարգի խողովակները պատրաստված են UPVC խողովակներից, իսկ փականները՝ նույն նյութից պատրաստված վակուումային թիթեռային փականներից։
Հատուկ գազային համակարգի խողովակները բոլորը պատրաստված են 00Cr17Ni12Mo2Ti ցածր ածխածնային չժանգոտվող պողպատից (316L) խողովակներից՝ էլեկտրափայլեցված ներքին պատերով, իսկ փականները՝ նույն նյութից չժանգոտվող պողպատից փչող փականներից։

3 Խողովակաշարերի կառուցում և տեղադրում
3.1 «Մաքուր գործարանի շենքերի նախագծման կանոնագրքի» 8.3-րդ բաժինը սահմանում է խողովակաշարերի միացման հետևյալ դրույթները.
(1) Խողովակների միացումները պետք է եռակցված լինեն, բայց տաք ցինկապատ պողպատե խողովակները պետք է պարուրված լինեն: Պարուրակավոր միացումների կնքման նյութը պետք է համապատասխանի սույն մասնագրի 8.3.3 հոդվածի պահանջներին:
(2) Չժանգոտվող պողպատից խողովակները պետք է միացված լինեն արգոնային եռակցման և հետնամասային եռակցման կամ վարդակային եռակցման միջոցով, սակայն բարձր մաքրության գազատարները պետք է միացվեն հետնամասային եռակցման միջոցով՝ առանց ներքին պատի հետքերի:
(3) Խողովակաշարերի և սարքավորումների միջև կապը պետք է համապատասխանի սարքավորման միացման պահանջներին: Գուլպաներ միացումներ օգտագործելիս պետք է օգտագործվեն մետաղական գուլպաներ
(4) Խողովակաշարերի և փականների միջև կապը պետք է համապատասխանի հետևյալ կանոնակարգերին

① Բարձր մաքրության գազատարները և փականները միացնող հերմետիկ նյութը պետք է օգտագործի մետաղական միջադիրներ կամ կրկնակի լաստանավեր՝ ըստ արտադրության գործընթացի և գազի բնութագրերի պահանջների:
② Պարուրակով կամ եզրային միացման վրա կնքող նյութը պետք է լինի պոլիտետրաֆտորէթիլեն:
3.2 Տեխնիկական պայմանների և համապատասխան տեխնիկական միջոցառումների պահանջների համաձայն՝ բարձր մաքրության գազատարների միացումը պետք է հնարավորինս եռակցվի: Եռակցման ժամանակ պետք է խուսափել ուղիղ հետույքային եռակցումից: Պետք է օգտագործվեն խողովակների թեւեր կամ պատրաստի միացումներ: Խողովակների թեւերը պետք է պատրաստված լինեն նույն նյութից և ներքին մակերեսի հարթությունից, ինչ խողովակները: մակարդակով, եռակցման ժամանակ, որպեսզի կանխվի եռակցման մասի օքսիդացումը, մաքուր պաշտպանիչ գազը պետք է մտցվի եռակցման խողովակի մեջ: Չժանգոտվող պողպատից խողովակների համար պետք է օգտագործվի արգոնային զոդում, և խողովակի մեջ պետք է ներմուծվի նույն մաքրության արգոն գազ: Պետք է օգտագործվի պարուրակային միացում կամ պարուրակային կապ: Կցաշուրթերը միացնելիս պետք է օգտագործել լաստանավեր պարուրակային միացումների համար: Բացառությամբ թթվածնային խողովակների և ջրածնային խողովակների, որոնք պետք է օգտագործեն մետաղական միջադիրներ, մյուս խողովակներում պետք է օգտագործվեն պոլիտետրաֆտորէթիլենային միջադիրներ: Արդյունավետ կլինի նաև միջադիրների վրա փոքր քանակությամբ սիլիկոնե ռետին քսելը: Բարձրացնել կնքման ազդեցությունը: Նմանատիպ միջոցներ պետք է ձեռնարկվեն, երբ կատարվում են եզրային միացումներ:
Նախքան տեղադրման աշխատանքները սկսելը, խողովակների մանրամասն տեսողական ստուգում,կցամասեր, փականներ եւ այլն պետք է իրականացվեն։ Սովորական չժանգոտվող պողպատից խողովակների ներքին պատը պետք է թթվի տեղադրումից առաջ: Թթվածնային խողովակաշարերի խողովակները, կցամասերը, փականները և այլն պետք է խստիվ արգելված լինեն նավթից և պետք է խստորեն յուղազերծվեն՝ համապատասխան պահանջներին համապատասխան նախքան տեղադրումը:
Նախքան համակարգի տեղադրումը և շահագործման հանձնելը, փոխանցման և բաշխման խողովակաշարի համակարգը պետք է ամբողջությամբ մաքրվի մատակարարվող բարձր մաքրության գազով: Սա ոչ միայն հեռացնում է փոշու մասնիկները, որոնք պատահաբար ընկել են համակարգ տեղադրման գործընթացում, այլ նաև չորացման դեր է խաղում խողովակաշարի համակարգում՝ հեռացնելով խողովակի պատով կլանված խոնավություն պարունակող գազի մի մասը և նույնիսկ խողովակի նյութը:

4. Խողովակաշարի ճնշման փորձարկում և ընդունում
(1) Համակարգի տեղադրումից հետո պետք է իրականացվի հատուկ գազատարներում խիստ թունավոր հեղուկներ տեղափոխող խողովակների 100% ռադիոգրաֆիկ ստուգում, և դրանց որակը չպետք է ցածր լինի II մակարդակից: Այլ խողովակները պետք է ենթարկվեն նմուշառման ռադիոգրաֆիկ ստուգման, և նմուշառման ստուգման հարաբերակցությունը չպետք է լինի 5%-ից պակաս, որակը չպետք է ցածր լինի III աստիճանից:
(2) Ոչ կործանարար ստուգումն անցնելուց հետո պետք է կատարվի ճնշման փորձարկում: Խողովակաշարերի համակարգի չորությունն ու մաքրությունն ապահովելու համար չպետք է հիդրավլիկ ճնշման փորձարկում իրականացվի, այլ պետք է օգտագործվի օդաճնշական ճնշման փորձարկում: Օդի ճնշման փորձարկումը պետք է իրականացվի ազոտի կամ սեղմված օդի միջոցով, որը համապատասխանում է մաքուր սենյակի մաքրության մակարդակին: Խողովակաշարի փորձնական ճնշումը պետք է լինի 1,15 անգամ նախագծային ճնշումից, իսկ վակուումային խողովակաշարի փորձնական ճնշումը պետք է լինի 0,2 ՄՊա: Փորձարկման ընթացքում ճնշումը պետք է աստիճանաբար և դանդաղ բարձրացվի: Երբ ճնշումը բարձրանում է մինչև փորձնական ճնշման 50%-ը, եթե որևէ աննորմալություն կամ արտահոսք չի հայտնաբերվել, շարունակեք քայլ առ քայլ բարձրացնել ճնշումը փորձարկման ճնշման 10%-ով և կայունացնել ճնշումը 3 րոպե յուրաքանչյուր մակարդակում մինչև փորձարկման ճնշումը: . Կայունացրեք ճնշումը 10 րոպե, ապա նվազեցրեք ճնշումը մինչև դիզայնի ճնշումը: Ճնշման դադարեցման ժամանակը պետք է որոշվի արտահոսքի հայտնաբերման կարիքներին համապատասխան: Փրփրացնող նյութը որակավորված է, եթե արտահոսք չկա:
(3) Վակուումային համակարգը ճնշման փորձարկումն անցնելուց հետո այն պետք է իրականացնի նաև 24-ժամյա վակուումային աստիճանի թեստ՝ համաձայն նախագծային փաստաթղթերի, և ճնշման մակարդակը չպետք է լինի 5%-ից ավելի:
(4) Արտահոսքի փորձարկում. ppb և ppt կարգի խողովակաշարերի համակարգերի համար, ըստ համապատասխան բնութագրերի, ոչ մի արտահոսք չպետք է համարվի որակավորված, սակայն նախագծման ընթացքում օգտագործվում է արտահոսքի քանակի փորձարկում, այսինքն՝ արտահոսքի չափի փորձարկումն իրականացվում է օդային խստության փորձարկումից հետո: Ճնշումը աշխատանքային ճնշումն է, և ճնշումը դադարեցվում է 24 ժամով: Միջին ժամային արտահոսքը պակաս կամ հավասար է 50 ppm-ի, ինչպես որակավորված է: Արտահոսքի հաշվարկը հետևյալն է.
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Բանաձևում.
Մեկ ժամ արտահոսք (%)
P1- Բացարձակ ճնշում փորձարկման սկզբում (Pa)
P2- Բացարձակ ճնշում փորձարկման վերջում (Pa)
T1-բացարձակ ջերմաստիճան թեստի սկզբում (K)
T2-բացարձակ ջերմաստիճան թեստի վերջում (K)