909 프로젝트 초대형집적회로공장은 9차 5개년 계획 중 선폭 0.18미크론, 직경 200mm의 칩을 생산하는 우리나라 전자산업의 주요 건설 프로젝트입니다.
초대형 집적 회로의 제조 기술에는 미세 가공과 같은 고정밀 기술이 포함될 뿐만 아니라 가스 순도에 대한 요구 사항도 높습니다.
프로젝트 909의 벌크 가스 공급은 미국 Praxair Utility Gas Co., Ltd.와 상하이 관련 당사자 간의 합작 투자를 통해 공동으로 가스 생산 공장을 설립하는 것입니다. 가스 생산 공장은 909 프로젝트 공장에 인접해 있습니다. 약 15,000 평방 미터의 면적을 차지하는 건물. 다양한 가스의 순도 및 출력 요구 사항
공기 분리를 통해 고순도 질소(PN2), 질소(N2), 고순도 산소(PO2)가 생성됩니다. 전기분해를 통해 고순도 수소(PH2)가 생산됩니다. 아르곤(Ar)과 헬륨(He)은 아웃소싱하여 구매합니다. 준가스는 프로젝트 909에 사용하기 위해 정제 및 여과됩니다. 특수 가스는 병에 담겨 공급되며, 가스병 캐비닛은 집적 회로 생산 공장의 보조 작업장에 있습니다.
기타 가스에는 깨끗하고 건조한 압축 공기 CDA 시스템이 포함되어 있으며, 사용량은 4185m3/h, 압력 이슬점은 -70°C, 사용 지점의 가스 입자 크기는 0.01um 이하입니다. 호흡 압축 공기(BA) 시스템, 사용량 90m3/h, 압력 노점 2℃, 사용 지점 가스의 입자 크기가 0.3um 이하, 공정 진공(PV) 시스템, 사용량 582m3/h, 사용 시점의 진공도 -79993Pa. 청소 진공(HV) 시스템, 사용량 1440m3/h, 사용 지점 진공도 -59995Pa. 공기 압축기실과 진공 펌프실은 모두 909 프로젝트 공장 지역에 있습니다.
파이프 재료 및 액세서리 선택
VLSI 생산에 사용되는 가스는 매우 높은 청결도 요구사항을 가지고 있습니다.고순도 가스 파이프라인청정 생산 환경에서 주로 사용되며, 청정도 관리는 사용 공간의 청정도 수준 이상이어야 합니다! 또한 청정 생산 환경에서는 고순도 가스 파이프라인이 자주 사용됩니다. 순수 수소(PH2), 고순도 산소(PO2) 및 일부 특수 가스는 가연성, 폭발성, 연소 촉진성 또는 독성 가스입니다. 가스 파이프라인 시스템을 잘못 설계하거나 재료를 잘못 선택하면 가스 지점에서 사용되는 가스의 순도가 떨어질 뿐만 아니라 실패하게 됩니다. 공정 요구 사항을 충족하지만 사용하기에 안전하지 않으며 청정 공장에 오염을 유발하여 청정 공장의 안전과 청결에 영향을 미칩니다.
사용 지점에서 고순도 가스의 품질 보장은 가스 생산, 정화 장비 및 필터의 정확성에 달려 있을 뿐만 아니라 파이프라인 시스템의 여러 요인에 의해 크게 영향을 받습니다. 가스 생산 장비, 정화 장비 및 필터에 의존하는 경우 부적절한 가스 배관 시스템 설계 또는 재료 선택을 보상하기 위해 무한히 높은 정밀도 요구 사항을 부과하는 것은 단순히 잘못된 것입니다.
909 프로젝트의 설계 과정에서 우리는 "청정 플랜트 설계 코드" GBJ73-84(현재 표준은 (GB50073-2001)), "압축 공기 스테이션 설계 코드" GBJ29-90, "코드"를 따랐습니다. 산소 스테이션 설계” GB50030-91, “수소 및 산소 스테이션 설계 코드” GB50177-93 및 파이프라인 재료 및 액세서리 선택을 위한 관련 기술 조치. “청정플랜트 설계기준”에서는 배관자재 및 밸브의 선정을 다음과 같이 규정하고 있습니다.
(1) 가스 순도가 99.999% 이상이고 이슬점이 -76°C 미만인 경우, 내벽이 전해연마된 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인레스 강관(316L) 또는 OCr18Ni9 스테인레스 강관(304)이 사용됩니다. 전해연마된 내벽을 사용해야 합니다. 밸브는 다이어프램 밸브 또는 벨로우즈 밸브이어야 합니다.
(2) 가스 순도가 99.99% 이상이고 이슬점이 -60°C 미만인 경우 내벽이 전해연마된 OCr18Ni9 스테인레스 스틸 튜브(304)를 사용해야 합니다. 가연성 가스 배관에 사용해야 하는 벨로우즈 밸브를 제외하고, 기타 가스 배관에는 볼 밸브를 사용해야 합니다.
(3) 건조 압축공기의 이슬점이 -70°C보다 낮을 경우, 내벽이 연마된 OCr18Ni9 스테인레스 스틸 파이프(304)를 사용해야 합니다. 이슬점이 -40℃ 이하인 경우에는 OCr18Ni9 스테인리스강관(304) 또는 용융아연도금 이음매 없는 강관을 사용해야 합니다. 밸브는 벨로우즈 밸브 또는 볼 밸브이어야 합니다.
(4) 밸브재질은 연결관재질과 호환성이 있어야 한다.
사양 및 관련 기술 조치의 요구 사항에 따라 파이프라인 재료를 선택할 때 주로 다음 측면을 고려합니다.
(1) 배관재료의 공기투과율은 작아야 한다. 다양한 재질의 파이프는 공기 투과도가 다릅니다. 공기투과도가 높은 배관을 선택하면 오염물질을 제거할 수 없습니다. 스테인레스 스틸 파이프와 구리 파이프는 대기 중 산소 침투 및 부식을 방지하는 데 더 좋습니다. 그러나 스테인레스 스틸 파이프는 구리 파이프보다 활성이 낮기 때문에 구리 파이프는 대기 중 수분이 내부 표면으로 침투하는 데 더 적극적입니다. 따라서 고순도 가스 파이프라인용 파이프를 선택할 때 스테인리스강 파이프를 최우선으로 선택해야 합니다.
(2) 배관재의 내부 표면은 흡착되어 가스 분석에 미치는 영향이 작습니다. 스테인레스 스틸 파이프를 가공한 후 금속 격자에 일정량의 가스가 유지됩니다. 고순도 가스가 통과하면 가스의 이 부분이 공기 흐름에 들어가 오염을 유발합니다. 동시에 흡착 및 분석으로 인해 파이프 내부 표면의 금속도 일정량의 분말을 생성하여 고순도 가스를 오염시킵니다. 순도 99.999% 이상 또는 ppb 수준 이상의 배관 시스템에는 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인리스 강관(316L)을 사용해야 합니다.
(3) 스테인레스 스틸 파이프의 내마모성은 구리 파이프보다 우수하며 공기 흐름 침식으로 인해 발생하는 금속 먼지가 상대적으로 적습니다. 청결도에 대한 요구 사항이 더 높은 생산 작업장에서는 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인레스 스틸 파이프(316L) 또는 OCr18Ni9 스테인레스 스틸 파이프(304)를 사용할 수 있으며, 구리 파이프는 사용할 수 없습니다.
(4) 가스 순도가 99.999% 이상 또는 ppb 또는 ppt 수준인 배관 시스템 또는 “클린 팩토리 설계 코드”에 명시된 공기 청정도 N1-N6 수준의 클린룸의 경우 초청정 파이프 또는EP 초청정 파이프사용해야합니다. "내부 표면이 매우 매끄러운 깨끗한 튜브"를 청소하십시오.
(5) 생산 공정에 사용되는 특수 가스 파이프라인 시스템 중 일부는 부식성이 강한 가스입니다. 이러한 파이프라인 시스템의 파이프는 부식 방지 스테인리스 스틸 파이프를 파이프로 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 부식으로 인해 파이프가 손상됩니다. 표면에 부식점이 발생한 경우에는 일반 이음매 없는 강관이나 아연도금 용접강관을 사용하여서는 아니 된다.
(6) 원칙적으로 모든 가스배관 연결부는 용접되어야 한다. 아연도금강관을 용접하면 아연도금층이 파괴되므로 클린룸의 배관에는 아연도금강관을 사용하지 않습니다.
위의 요소를 고려하여 &7& 프로젝트에서 선택한 가스 파이프라인 파이프 및 밸브는 다음과 같습니다.
고순도질소(PN2)계 배관은 내벽이 전해연마된 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인레스강관(316L)으로 제작되며, 밸브는 동일재질의 스테인레스강 벨로우즈 밸브로 제작됩니다.
질소(N2)계 배관은 내벽이 전해연마된 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인레스강관(316L)으로 제작되며, 밸브는 동일재질의 스테인레스강 벨로우즈 밸브로 제작됩니다.
고순도 수소(PH2) 시스템 배관은 내벽이 전해연마된 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인리스강관(316L)으로 제작되며, 밸브는 동일 재질의 스테인리스강 벨로우즈 밸브로 제작된다.
고순도 산소(PO2)계 배관은 내벽이 전해연마된 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인레스강관(316L)으로 제작되었으며, 밸브는 동일 재질의 스테인레스 스틸 벨로우즈 밸브로 제작되었습니다.
아르곤(Ar)계 배관은 내벽이 전해연마된 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인레스강관(316L)으로 제작되며, 동일한 재질의 스테인레스강 벨로우즈 밸브를 사용합니다.
헬륨(He)계 배관은 내벽이 전해연마된 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인리스강관(316L)으로 제작되며, 밸브는 동일 재질의 스테인리스강 벨로우즈 밸브로 제작된다.
청정건식압축공기(CDA) 시스템 배관은 내벽이 연마된 OCr18Ni9 스테인레스 스틸 파이프(304)로 제작되며, 밸브는 동일한 재질의 스테인레스 스틸 벨로우즈 밸브로 제작됩니다.
호흡용 압축공기(BA) 시스템 배관은 내벽이 연마된 OCr18Ni9 스테인레스 스틸 파이프(304)로 제작되며, 밸브는 동일한 재질의 스테인레스 스틸 볼 밸브로 제작됩니다.
공정진공(PV) 시스템 배관은 UPVC 배관으로 제작되며, 밸브는 동일 재질의 진공 버터플라이 밸브로 제작됩니다.
청소진공(HV) 시스템 배관은 UPVC 배관으로 제작되며, 밸브는 동일 재질의 진공 버터플라이 밸브로 제작됩니다.
특수가스 시스템의 배관은 모두 00Cr17Ni12Mo2Ti 저탄소 스테인레스강관(316L)으로 내벽이 전해연마 처리되었으며, 밸브는 동일 재질의 스테인레스강 벨로우즈 밸브로 제작되었습니다.
3 파이프라인 건설 및 설치
3.1 “청정 공장 건물 설계 규정”의 섹션 8.3은 파이프라인 연결에 대해 다음 조항을 규정합니다.
(1) 배관연결은 용접으로 하되, 용융아연도금강관은 나사산을 사용하여야 한다. 나사연결부의 밀봉재는 본 규격 8.3.3항의 요구사항에 적합하여야 한다.
(2) 스테인레스강관의 접속은 아르곤아크용접과 맞대기용접 또는 소켓용접으로 접속하여야 하며, 고순도 가스배관의 접속은 내벽에 표시가 없는 맞대기용접으로 접속하여야 한다.
(3) 파이프라인과 장비 사이의 연결은 장비의 연결 요구 사항을 준수해야 합니다. 호스 연결을 사용할 때는 금속 호스를 사용해야 합니다.
(4) 파이프라인과 밸브 사이의 연결은 다음 규정을 준수해야 합니다.
① 고순도 가스배관과 밸브를 연결하는 실링재는 생산공정의 요구사항과 가스특성에 따라 금속가스켓이나 더블페룰을 사용해야 한다.
②나사 또는 플랜지 연결부의 밀봉재는 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용하십시오.
3.2 고순도 가스 파이프라인의 연결은 사양 및 관련 기술 조치의 요구 사항에 따라 최대한 용접되어야 합니다. 용접 중에는 직접 맞대기 용접을 피해야 합니다. 파이프 슬리브 또는 완성된 조인트를 사용해야 합니다. 파이프 슬리브는 파이프와 동일한 재질과 내부 표면의 평활성으로 만들어져야 합니다. 수준, 용접 중 용접 부분의 산화를 방지하기 위해 순수한 보호 가스가 용접 파이프에 유입되어야 합니다. 스테인레스강관의 경우 아르곤 아크용접을 사용하여야 하며, 동일한 순도의 아르곤 가스를 배관 내부로 유입시켜야 한다. 스레드 연결 또는 스레드 연결을 사용해야 합니다. 플랜지를 연결할 때 나사산 연결에는 페룰을 사용해야 합니다. 금속 개스킷을 사용해야 하는 산소관과 수소관을 제외한 나머지 배관에는 폴리테트라플루오로에틸렌 개스킷을 사용해야 합니다. 개스킷에 소량의 실리콘 고무를 바르는 것도 효과적입니다. 밀봉 효과를 강화합니다. 플랜지를 연결할 때도 유사한 조치를 취해야 합니다.
설치작업을 시작하기 전, 배관의 정밀한 육안검사,피팅, 밸브 등을 수행해야합니다. 일반 스테인레스 스틸 파이프의 내벽은 설치 전에 산세척해야 합니다. 산소 파이프라인의 파이프, 부속품, 밸브 등에는 오일이 엄격히 금지되어야 하며 설치 전에 관련 요구 사항에 따라 엄격하게 탈지해야 합니다.
시스템을 설치하고 사용하기 전에 전달 및 분배 파이프라인 시스템을 전달된 고순도 가스로 완전히 퍼지해야 합니다. 이는 설치 과정에서 우연히 시스템 내부로 떨어진 먼지 입자를 날려버릴 뿐만 아니라, 파이프라인 시스템에서 건조 역할을 하여 파이프 벽에 흡수된 수분 함유 가스의 일부와 파이프 재료까지 제거합니다.
4. 파이프라인 압력 테스트 및 승인
(1) 시스템 설치 후 특수가스배관 중 독성이 높은 유체를 이송하는 배관에 대해 100% 방사선투과검사를 실시하여야 하며, 그 품질은 2등급 이상이어야 한다. 기타 관은 샘플링 방사선 검사를 받아야 하며 샘플링 검사 비율은 5% 이상이어야 하며 품질은 3등급보다 낮아서는 안 됩니다.
(2) 비파괴검사에 합격한 후 압력시험을 실시하여야 한다. 배관 시스템의 건조도와 청결도를 보장하기 위해 수압 테스트를 수행해서는 안 되며 공압 테스트를 사용해야 합니다. 공기압 테스트는 클린룸의 청정도 수준에 맞는 질소 또는 압축공기를 사용하여 실시해야 합니다. 배관의 시험압력은 설계압력의 1.15배, 진공배관의 시험압력은 0.2MPa로 한다. 시험 중에는 압력을 점진적으로 천천히 높여야 합니다. 시험압력의 50%까지 압력이 상승한 후, 이상이나 누설이 발견되지 않으면 계속하여 시험압력의 10%씩 단계적으로 증가시켜 시험압력이 될 때까지 각 레벨에서 3분간 압력을 안정시킨다. . 10분 동안 압력을 안정시킨 후 설계 압력으로 낮추십시오. 압력 정지 시간은 누출 감지의 필요에 따라 결정되어야 합니다. 누출이 없으면 발포제가 인증된 것입니다.
(3) 진공 시스템은 압력 테스트를 통과한 후 설계 문서에 따라 24시간 진공도 테스트를 실시해야 하며 가압률은 5%를 초과해서는 안 됩니다.
(4) 누출 테스트. ppb 및 ppt 등급 파이프라인 시스템의 경우 관련 사양에 따라 누출이 없는 것으로 간주해야 하지만 설계 중에 누출량 테스트를 사용합니다. 즉 기밀 테스트 후에 누출량 테스트를 수행합니다. 압력은 작동압력이며, 24시간 동안 압력을 정지시킨다. 평균 시간당 누출은 자격을 갖춘 50ppm 이하입니다. 누출 계산은 다음과 같습니다.
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
공식에서:
1시간 누출율(%)
P1-시험 시작 시 절대 압력(Pa)
P2-테스트 종료 시 절대 압력(Pa)
T1 - 시험 시작 시 절대 온도(K)
T2 - 시험 종료 시 절대 온도(K)
게시 시간: 2023년 12월 12일