L'usine de circuits intégrés à très grande échelle du projet 909 est un projet de construction majeur de l'industrie électronique chinoise au cours du neuvième plan quinquennal visant à produire des puces d'une largeur de ligne de 0,18 microns et d'un diamètre de 200 mm.
La technologie de fabrication de circuits intégrés à très grande échelle implique non seulement des technologies de haute précision telles que le micro-usinage, mais impose également des exigences élevées en matière de pureté du gaz.
L'approvisionnement en gaz en vrac pour le projet 909 est assuré par une coentreprise entre Praxair Utility Gas Co., Ltd. des États-Unis et les parties concernées à Shanghai pour établir conjointement une usine de production de gaz. L'usine de production de gaz est adjacente à l'usine du projet 909. bâtiment, couvrant une superficie d'environ 15 000 mètres carrés. Les exigences de pureté et de rendement de divers gaz
L'azote de haute pureté (PN2), l'azote (N2) et l'oxygène de haute pureté (PO2) sont produits par séparation de l'air. L'hydrogène de haute pureté (PH2) est produit par électrolyse. L'argon (Ar) et l'hélium (He) sont achetés en sous-traitance. Le quasi-gaz est purifié et filtré pour être utilisé dans le projet 909. Le gaz spécial est fourni en bouteilles et l'armoire à bouteilles de gaz est située dans l'atelier auxiliaire de l'usine de production de circuits intégrés.
Les autres gaz comprennent également le système CDA à air comprimé propre et sec, avec un volume d'utilisation de 4 185 m3/h, un point de rosée sous pression de -70 °C et une taille de particule ne dépassant pas 0,01 um dans le gaz au point d'utilisation. Système d'air comprimé respirable (BA), volume d'utilisation 90 m3/h, point de rosée sous pression 2℃, taille des particules dans le gaz au point d'utilisation n'est pas supérieure à 0,3 um, système de vide de processus (PV), volume d'utilisation 582 m3/h, degré de vide au point d'utilisation -79993Pa. Système de nettoyage sous vide (HV), volume d'utilisation 1440 m3/h, degré de vide au point d'utilisation -59995 Pa. La salle des compresseurs d'air et la salle des pompes à vide sont toutes deux situées dans la zone de l'usine du projet 909.
Sélection de matériaux de tuyauterie et d'accessoires
Le gaz utilisé dans la production du VLSI répond à des exigences de propreté extrêmement élevées.Gazoducs de haute puretésont généralement utilisés dans des environnements de production propres, et leur contrôle de propreté doit être cohérent ou supérieur au niveau de propreté de l'espace utilisé ! De plus, les gazoducs de haute pureté sont souvent utilisés dans des environnements de production propres. L'hydrogène pur (PH2), l'oxygène de haute pureté (PO2) et certains gaz spéciaux sont des gaz inflammables, explosifs, comburants ou toxiques. Si le système de gazoduc est mal conçu ou si les matériaux sont mal sélectionnés, non seulement la pureté du gaz utilisé au point de gaz diminuera, mais il échouera également. Il répond aux exigences du processus, mais son utilisation est dangereuse et entraînera une pollution dans l'usine propre, affectant la sécurité et la propreté de l'usine propre.
La garantie de la qualité du gaz de haute pureté au point d'utilisation dépend non seulement de la précision de la production de gaz, des équipements de purification et des filtres, mais est également affectée dans une large mesure par de nombreux facteurs du système de gazoducs. Si nous comptons sur des équipements de production de gaz, des équipements de purification et des filtres, il est tout simplement incorrect d'imposer des exigences de précision infiniment plus élevées pour compenser une mauvaise conception du système de tuyauterie de gaz ou une mauvaise sélection des matériaux.
Au cours du processus de conception du projet 909, nous avons suivi le « Code pour la conception d'installations propres » GBJ73-84 (la norme actuelle est (GB50073-2001)), le « Code pour la conception des stations d'air comprimé » GBJ29-90, le « Code pour la conception des stations d'oxygène" GB50030-91, "Code pour la conception des stations d'hydrogène et d'oxygène" GB50177-93, et les mesures techniques pertinentes pour la sélection des matériaux et accessoires de canalisation. Le « Code for Design of Clean Plants » stipule la sélection des matériaux de canalisation et des vannes comme suit :
(1) Si la pureté du gaz est supérieure ou égale à 99,999 % et le point de rosée est inférieur à -76°C, un tuyau en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec paroi intérieure électropolie ou un tuyau en acier inoxydable OCr18Ni9 (304) avec une paroi intérieure électropolie doit être utilisée. La vanne doit être une vanne à membrane ou une vanne à soufflet.
(2) Si la pureté du gaz est supérieure ou égale à 99,99 % et que le point de rosée est inférieur à -60 °C, un tube en acier inoxydable OCr18Ni9 (304) avec paroi intérieure électropolie doit être utilisé. À l'exception des vannes à soufflet qui doivent être utilisées pour les gazoducs combustibles, les robinets à tournant sphérique doivent être utilisés pour les autres gazoducs.
(3) Si le point de rosée de l'air comprimé sec est inférieur à -70°C, un tuyau en acier inoxydable OCr18Ni9 (304) avec paroi intérieure polie doit être utilisé. Si le point de rosée est inférieur à -40 ℃, un tuyau en acier inoxydable OCr18Ni9 (304) ou un tuyau en acier sans soudure galvanisé à chaud doit être utilisé. La vanne doit être une vanne à soufflet ou une vanne à bille.
(4) Le matériau de la vanne doit être compatible avec le matériau du tuyau de raccordement.
Selon les exigences des spécifications et les mesures techniques pertinentes, nous prenons principalement en compte les aspects suivants lors de la sélection des matériaux de pipeline :
(1) La perméabilité à l’air des matériaux des tuyaux doit être faible. Les tuyaux de différents matériaux ont une perméabilité à l'air différente. Si des tuyaux avec une plus grande perméabilité à l'air sont sélectionnés, la pollution ne peut pas être éliminée. Les tuyaux en acier inoxydable et en cuivre empêchent mieux la pénétration et la corrosion de l’oxygène dans l’atmosphère. Cependant, étant donné que les tuyaux en acier inoxydable sont moins actifs que les tuyaux en cuivre, les tuyaux en cuivre sont plus actifs en permettant à l'humidité de l'atmosphère de pénétrer dans leurs surfaces intérieures. Par conséquent, lors de la sélection de tuyaux pour des gazoducs de haute pureté, les tuyaux en acier inoxydable doivent être le premier choix.
(2) La surface intérieure du matériau du tuyau est adsorbée et a un faible effet sur l'analyse du gaz. Une fois le tuyau en acier inoxydable traité, une certaine quantité de gaz sera retenue dans son réseau métallique. Lorsque du gaz de haute pureté passe, cette partie du gaz pénètre dans le flux d’air et provoque une pollution. Dans le même temps, en raison de l'adsorption et de l'analyse, le métal sur la surface intérieure du tuyau produira également une certaine quantité de poudre, provoquant une pollution du gaz de haute pureté. Pour les systèmes de tuyauterie dont la pureté est supérieure à 99,999 % ou au niveau ppb, un tuyau en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) doit être utilisé.
(3) La résistance à l’usure des tuyaux en acier inoxydable est meilleure que celle des tuyaux en cuivre et la poussière métallique générée par l’érosion du flux d’air est relativement moindre. Les ateliers de production ayant des exigences de propreté plus élevées peuvent utiliser des tuyaux en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) ou des tuyaux en acier inoxydable OCr18Ni9 (304), les tuyaux en cuivre ne doivent pas être utilisés.
(4) Pour les systèmes de tuyauterie avec une pureté de gaz supérieure à 99,999 % ou des niveaux ppb ou ppt, ou dans des salles blanches avec des niveaux de pureté de l'air de N1 à N6 spécifiés dans le « Clean Factory Design Code », des tuyaux ultra-propres ouTuyaux EP ultra-propresdevrait être utilisé. Clean « tube propre avec surface intérieure ultra-lisse ».
(5) Certains des systèmes de gazoducs spéciaux utilisés dans le processus de production contiennent des gaz hautement corrosifs. Les tuyaux de ces systèmes de canalisations doivent utiliser des tuyaux en acier inoxydable résistant à la corrosion. Sinon, les tuyaux seront endommagés à cause de la corrosion. Si des taches de corrosion apparaissent sur la surface, les tubes en acier sans soudure ordinaires ou les tubes en acier soudés galvanisés ne doivent pas être utilisés.
(6) En principe, tous les raccordements de gazoducs doivent être soudés. Étant donné que le soudage des tuyaux en acier galvanisé détruira la couche galvanisée, les tuyaux en acier galvanisé ne sont pas utilisés pour les tuyaux des salles blanches.
En tenant compte des facteurs ci-dessus, les conduites et vannes de gazoduc sélectionnées dans le projet &7& sont les suivantes :
Les tuyaux du système d'azote de haute pureté (PN2) sont constitués de tuyaux en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec des parois intérieures électropolies, et les vannes sont constituées de vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau.
Les tuyaux du système d'azote (N2) sont constitués de tuyaux en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec des parois intérieures électropolies, et les vannes sont constituées de vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau.
Les tuyaux du système d'hydrogène de haute pureté (PH2) sont constitués de tuyaux en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec des parois intérieures électropolies, et les vannes sont constituées de vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau.
Les tuyaux du système d'oxygène (PO2) de haute pureté sont constitués de tuyaux en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec des parois intérieures électro-polies, et les vannes sont constituées de vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau.
Les tuyaux du système Argon (Ar) sont constitués de tuyaux en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec des parois intérieures électropolies, et des vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau sont utilisées.
Les tuyaux du système d'hélium (He) sont constitués de tuyaux en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec des parois intérieures électropolies, et les vannes sont constituées de vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau.
Les tuyaux du système d'air comprimé sec et propre (CDA) sont constitués de tuyaux en acier inoxydable OCr18Ni9 (304) avec des parois intérieures polies, et les vannes sont constituées de vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau.
Les tuyaux du système d'air comprimé respirable (BA) sont constitués de tuyaux en acier inoxydable OCr18Ni9 (304) avec des parois intérieures polies, et les vannes sont constituées de vannes à bille en acier inoxydable du même matériau.
Les tuyaux du système de vide de procédé (PV) sont constitués de tuyaux UPVC et les vannes sont constituées de vannes papillon à vide fabriquées dans le même matériau.
Les tuyaux du système de nettoyage sous vide (HV) sont constitués de tuyaux UPVC et les vannes sont constituées de vannes papillon à vide fabriquées dans le même matériau.
Les conduites du système de gaz spécial sont toutes constituées de conduites en acier inoxydable à faible teneur en carbone 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) avec des parois intérieures électropolies, et les vannes sont constituées de vannes à soufflet en acier inoxydable du même matériau.
3 Construction et installation de canalisations
3.1 La section 8.3 du « Clean Factory Building Design Code » stipule les dispositions suivantes pour les raccordements de pipelines :
(1) Les raccords de tuyaux doivent être soudés, mais les tuyaux en acier galvanisé à chaud doivent être filetés. Le matériau d'étanchéité des raccords filetés doit être conforme aux exigences de l'article 8.3.3 de la présente spécification.
(2) Les tuyaux en acier inoxydable doivent être reliés par soudage à l'arc sous argon et par soudage bout à bout ou par emboîtement, mais les gazoducs de haute pureté doivent être reliés par soudage bout à bout sans marques sur la paroi intérieure.
(3) La connexion entre les canalisations et l'équipement doit être conforme aux exigences de connexion de l'équipement. Lors de l'utilisation de raccords de tuyaux, des tuyaux métalliques doivent être utilisés.
(4) La connexion entre les canalisations et les vannes doit être conforme aux réglementations suivantes
① Le matériau d'étanchéité reliant les gazoducs et les vannes de haute pureté doit utiliser des joints métalliques ou des doubles viroles en fonction des exigences du processus de production et des caractéristiques du gaz.
②Le matériau d'étanchéité au niveau du raccord fileté ou à bride doit être du polytétrafluoroéthylène.
3.2 Conformément aux exigences des spécifications et aux mesures techniques pertinentes, le raccordement des gazoducs de haute pureté doit être soudé autant que possible. Le soudage bout à bout direct doit être évité pendant le soudage. Des manchons de tuyauterie ou des joints finis doivent être utilisés. Les manchons de tuyaux doivent être fabriqués dans le même matériau et avec la même surface intérieure lisse que les tuyaux. niveau, pendant le soudage, afin d'éviter l'oxydation de la pièce à souder, un gaz de protection pur doit être introduit dans le tuyau de soudage. Pour les tuyaux en acier inoxydable, le soudage à l'arc sous argon doit être utilisé et de l'argon gazeux de même pureté doit être introduit dans le tuyau. Une connexion filetée ou une connexion filetée doit être utilisée. Lors du raccordement des brides, des ferrules doivent être utilisées pour les connexions filetées. À l'exception des tuyaux d'oxygène et des tuyaux d'hydrogène, qui doivent utiliser des joints métalliques, les autres tuyaux doivent utiliser des joints en polytétrafluoroéthylène. L'application d'une petite quantité de caoutchouc de silicone sur les joints sera également efficace. Améliore l'effet d'étanchéité. Des mesures similaires doivent être prises lors de la réalisation de raccordements à brides.
Avant le début des travaux d'installation, une inspection visuelle détaillée des canalisations,raccords, vannes, etc. doivent être effectués. La paroi intérieure des tuyaux en acier inoxydable ordinaires doit être décapée avant l'installation. Les tuyaux, raccords, vannes, etc. des conduites d'oxygène doivent être strictement interdits au pétrole et doivent être strictement dégraissés conformément aux exigences pertinentes avant l'installation.
Avant que le système ne soit installé et mis en service, le système de pipelines de transport et de distribution doit être complètement purgé avec le gaz de haute pureté livré. Cela élimine non seulement les particules de poussière tombées accidentellement dans le système pendant le processus d'installation, mais joue également un rôle de séchage dans le système de canalisations, en éliminant une partie du gaz contenant de l'humidité absorbé par la paroi du tuyau et même par le matériau du tuyau.
4. Test de pression du pipeline et acceptation
(1) Une fois le système installé, une inspection radiographique à 100 % des canalisations transportant des fluides hautement toxiques dans des gazoducs spéciaux doit être effectuée et leur qualité ne doit pas être inférieure au niveau II. Les autres tuyaux doivent être soumis à une inspection radiographique par échantillonnage et le taux d'inspection par échantillonnage ne doit pas être inférieur à 5 %, la qualité ne doit pas être inférieure au grade III.
(2) Après avoir réussi le contrôle non destructif, un test de pression doit être effectué. Afin de garantir la sécheresse et la propreté du système de tuyauterie, un test de pression hydraulique ne doit pas être effectué, mais un test de pression pneumatique doit être utilisé. Le test de pression d'air doit être effectué avec de l'azote ou de l'air comprimé correspondant au niveau de propreté de la salle blanche. La pression d'essai du pipeline doit être 1,15 fois la pression de conception et la pression d'essai du pipeline sous vide doit être de 0,2 MPa. Pendant le test, la pression doit être augmentée progressivement et lentement. Lorsque la pression atteint 50 % de la pression d'essai, si aucune anomalie ou fuite n'est constatée, continuez à augmenter la pression étape par étape de 10 % de la pression d'essai et stabilisez la pression pendant 3 minutes à chaque niveau jusqu'à ce que la pression d'essai soit atteinte. . Stabilisez la pression pendant 10 minutes, puis réduisez la pression jusqu'à la pression de conception. Le temps d'arrêt de la pression doit être déterminé en fonction des besoins de détection des fuites. L'agent moussant est qualifié s'il n'y a pas de fuite.
(3) Une fois que le système de vide a réussi le test de pression, il doit également effectuer un test de degré de vide de 24 heures conformément aux documents de conception, et le taux de pressurisation ne doit pas être supérieur à 5 %.
(4) Test de fuite. Pour les systèmes de canalisations de qualité ppb et ppt, selon les spécifications pertinentes, aucune fuite ne doit être considérée comme qualifiée, mais le test de quantité de fuite est utilisé lors de la conception, c'est-à-dire que le test de quantité de fuite est effectué après le test d'étanchéité à l'air. La pression est la pression de service et la pression est arrêtée pendant 24 heures. La fuite horaire moyenne est inférieure ou égale à 50 ppm selon les qualifications. Le calcul de la fuite est le suivant :
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Dans la formule :
Fuite par heure (%)
P1-Pression absolue au début de l'essai (Pa)
P2-Pression absolue à la fin de l'essai (Pa)
Température absolue T1 au début de l'essai (K)
T2-température absolue à la fin de l'essai (K)
Heure de publication : 12 décembre 2023