На основе фактического строительства установки по производству сверхчистой воды с удельным сопротивлением более 18,2 МОм·см в данной статье представлены фундаментальные процессы производства сверхчистой воды. Особое внимание уделяется материалам трубопроводов, используемым на различных этапах очистки воды, и дается подробное описание монтажа трубопроводов для сверхчистой воды на основе практического опыта.
I. Обзор системы сверхчистой воды
С развитием электронной промышленности требования к качеству воды при производстве и обработке чипов становятся все более строгими. Для обеспечения производства сверх-больших-интегральных схем решающим фактором является-вода-высокой чистоты-а также сырье-высокой чистоты, газы и химические вещества-. Системы сверхчистой воды преобразуют стандартную муниципальную воду в сверхчистую воду, которая соответствует строгим стандартам в отношении содержания ионов и размера частиц.
Как правило, система сверхчистой воды состоит из трех основных секций:
Участок производства сверхчистой воды (участок КУБ),
Участок очистки и циркуляции сверхчистой воды (участок FAB),
Сеть трубопроводов для распределения сверхчистой воды (различные зоны использования на территории FAB).
Область производства сверхчистой воды является наиболее сложной и может быть разделена на три части:
Предварительная-лечение,
Первичная очистка,
Очистка сверхчистой воды.
Секция предварительной-очистки в основном включает в себя песчаную фильтрацию и башни с активированным углем (некоторые производители также добавляют реакционные резервуары и резервуары для флотации растворенного воздуха перед песчаной фильтрацией);
Секция первичной очистки в основном включает в себя анионно-катионообменные колонны, колонны дегазации (DG), защитные фильтры, УФ-стерилизаторы и многоступенчатые установки обратного осмоса;
Секция сверхчистой воды в основном включает в себя MDG (мембранные модули деоксигенации), TOC-УФ-стерилизаторы, ионообменники смешанного-слоя (MB) и точечные--фильтры.
Однако, поскольку трубопроводы могут повторно-загрязнять воду во время транспортировки к технологическому оборудованию, внутри FAB обычно устанавливается система очистки и циркуляции. Эта система основана на установках смешанного-слоя (MB), дополненных оборудованием ультрафильтрации (UF) для удаления примесей, выщелачиваемых в воду из трубопроводной сети во время ее распределения на производственные линии.
II. Материалы трубопроводов, обычно используемые на каждой стадии системы сверхчистой воды
Выбор правильных материалов трубопроводов имеет решающее значение для систем сверхчистой воды; выбор должен обеспечивать качество воды, оставаясь при этом экономически обоснованным. В системах сверхчистой воды обычно используются следующие материалы трубопроводов: ПВХ, SGP, SGP (RL), SUS304, CPVC, SUS316 и PVDF. Трубы из ПВХ или SUS304 обычно используются на этапе предварительной обработки при производстве сверхчистой воды. Стальные трубы с резиновой-футеровкой (SGP-RL) обычно используются для боковых соединений оборудования-, а трубы из нержавеющей стали SUS304 используются вокруг вибрационного оборудования, такого как водяные насосы; Трубопроводы из ХПВХ или SUS304 используются для основных поточных линий на этапе первичной очистки. Из-за высокого давления на участке между насосом высокого-давления и установкой обратного осмоса (RO) требуются трубопроводы и фланцы SCH80 SUS304, рассчитанные на 2,0 МПа. Поскольку процессы обратного осмоса предъявляют особые требования к температуре воды, теплообменники обычно устанавливаются перед установкой обратного осмоса, а вблизи них следует использовать трубопроводы SUS304. Трубы из нержавеющей стали SUS316 и ХПВХ обычно используются для основных поточных линий на этапе производства сверхчистой воды. В основных поточных линиях в зоне циркуляции полировки обычно используются трубы из нержавеющей стали SUS316 (сварные соединения, требующие полного провара/образования двустороннего -наплавленного валика) и трубы из ПВДФ, тогда как трубы из ХПВХ используются для линий рекуперации сверхчистой воды. Для линий сброса сточных вод на всех вышеупомянутых стадиях водоподготовки используются стандартные трубы из ПВХ. Ударопрочные трубы из -ПВХ необходимы для линий дозирования химикатов (например, кислот и щелочей) в процессе производства чистой воды. Трубопроводы SUS304 используются для азотной системы, обслуживающей систему очистки воды, тогда как трубы SUS316 используются для азотных линий в системе очистки сверхчистой воды. Трубопроводы SUS304 или SGP обычно используются для систем сжатого воздуха, питающих пневматические клапаны; Если используется трубопровод SGP, фильтр необходимо установить до того, как линия войдет в любую электрическую панель управления.
III. Строительство систем сверхчистой воды
Строительство станции сверхчистой воды представляет собой сложнейшую задачу и включает в себя три основных компонента: поставку и монтаж оборудования, изготовление и монтаж общих эстакад для труб и монтаж трубопроводов. При перемещении оборудования необходимо подготовить подробный план подъема,-особенно для тяжеловесного, негабаритного или хрупкого оборудования-, чтобы строго избегать неосторожных или опасных действий при установке. При строительстве общих опорных стоек требуют внимания два ключевых аспекта: во-первых, соединение между стойкой и строительной конструкцией должно быть прочным, в идеале с использованием закладных стальных пластин. Если пред-заделка по какой-либо причине невозможна, для крепления опор к балкам необходимо использовать химические анкерные болты; использование стандартных простых дюбелей не допускается. Ни при каких обстоятельствах для крепления опор к плите перекрытия нельзя использовать железные пластины и простые дюбели. Во-вторых, вся секция эстакады для труб должна сохраняться ровно во избежание изгиба труб или повреждений, вызванных неравномерным напряжением в точках контакта трубы и эстакады. Что касается установки трубопроводов на водяной станции, то хотя линии CDA, азота и теплообменника для пара или горячей/холодной воды могут быть установлены системно-по-системе, установка других трубопроводов станции делится на две основные части: трубопроводы стойки и трубопроводы,-примыкающие к оборудованию. Эти две части могут осуществляться одновременно на начальном этапе строительства. После того как прямые участки стойки и трубопроводов, непосредственно окружающих оборудование, будут завершены, необходимо выполнить соединение между трубами,-примыкающими к оборудованию, и трубами стойки, чтобы образовать закрытую систему трубопроводов. Монтаж трубопроводов системы сверхчистой воды существенно отличается от монтажа трубопроводов общего назначения; Помимо обеспечения герметичности системы, важнейшим требованием является поддержание чистоты труб на протяжении всего процесса установки. Ниже я расскажу о конкретных методах установки труб из ХПВХ (хлорированного поливинилхлорида) и ПВДФ (поливинилиденфторида) в системах сверхчистой воды.
IV. Монтаж труб из ХПВХ и ПВДФ в системах сверхчистой воды
Материалы труб из ХПВХ и ПВДФ отвечают строгим требованиям систем сверхчистой воды в отношении выщелачивания ионов металлов и органического углерода, отсутствия мелких частиц и предотвращения роста жизнеспособных бактерий. Поскольку материалы трубопроводов и аксессуары обрабатываются и упаковываются в сверх-чистых средах, их установка включает в себя особые процедуры. Для труб из ХПВХ следует использовать клей для пластиковых труб-производства "No. 85" японского производства. Резку труб следует производить с помощью электрической ленточной пилы или ротационного трубореза; По возможности следует избегать использования ручных пил (поскольку они оставляют заусенцы, которые трудно-удалить-на концах среза. Заусенцы на срезанных концах необходимо тщательно удалить, а на торце трубы сделать фаску 2–3 мм. Это предотвращает попадание клея в раструб во время склеивания-ошибка, которая может уменьшить площадь склеиваемой поверхности и привести к утечкам в месте соединения. Клей необходимо наносить равномерно на склеиваемые поверхности трубопроводной арматуры и труб. Перед нанесением удалить поверхностную пыль с внутренней поверхности фитингов и наружной поверхности труб белой тканью, затем обезжирить и очистить безворсовой-тканью, смоченной ацетоном. Помимо этого, крайне важно поддерживать чистоту во время установки.-Это основное различие между установкой труб из ХПВХ и установкой стандартных труб из ПВХ. Строго говоря, соединение труб из ХПВХ должно выполняться в чистом помещении, а окончательные соединения выполняются на-площадке с помощью фланцев. Однако из-за особых условий на площадке резка, склеивание и установка часто выполняются на-площадке. В таких случаях рабочую зону необходимо содержать в относительной чистоте (без сильной пыли). Операции по склеиванию нельзя выполнять непосредственно на земле; вместо этого следует использовать специальную производственную платформу. Работники должны носить специальные одноразовые перчатки для чистых помещений; прикасаться к внутренним стенкам трубы голыми руками запрещено (поскольку жир кожи, попавший на внутреннюю стенку, трудно смыть). При вставке труб используйте кабельный съемник или аналогичный инструмент и пометьте трубу, чтобы убедиться в достаточной глубине вставки. В качестве уплотнительного материала между фланцами необходимо использовать ПТФЭ (политетрафторэтилен). Во время хранения трубы необходимо защищать, помещая их на брезент или пластиковую пленку.
Трубопроводные системы из ПВДФ полностью основаны на сварных соединениях. Чистота во время эксплуатации и строгий контроль условий установки имеют первостепенное значение. Сварка труб из ПВДФ должна выполняться в специально отведенном чистом помещении; общая обстановка в помещении не подходит. Персонал, входящий в чистую производственную зону, должен переодеться в специальную обувь, а концы труб и фитинги должны оставаться запечатанными до тех пор, пока они не окажутся внутри чистой зоны. Упаковочные материалы с фитингов следует снимать только непосредственно перед установкой. Во время сварки необходимо надевать одноразовые чистые перчатки из ПВХ, а перед началом сварки концы труб необходимо обезжирить и очистить изопропиловым спиртом, этанолом или ацетоном. Для чистки следует использовать только безворсовую-тряпку для чистых помещений, а загрязненную ткань необходимо незамедлительно заменять. Персонал, участвующий в процессе сварки, также должен носить чистые хлопчатобумажные перчатки. Визуальный осмотр необходимо проводить сразу после завершения каждого сварного шва; сварной валик вокруг стыка должен быть равномерным по высоте и выступать над наружной поверхностью трубы. После сварки труб из ПВДФ концы труб необходимо немедленно загерметизировать перед транспортировкой к месту установки, где используются фланцевые соединения, -с использованием прокладок из ПТФЭ-. Во время установки на месте- проводятся точные измерения для создания подробных чертежей изготовления и установки, после чего специализированный персонал выполняет сварку и изготовление. Бригады сварщиков и монтажников имеют четко определенные обязанности для максимизации операционной эффективности.
V. Заключение
Подводя итог, можно сказать, что строительство систем сверхчистой воды требует не только соблюдения строгих стандартов-герметичности систем, но, что более важно, сосредоточения внимания на повышении «сознания чистоты» среди строительного персонала. Рабочие должны добросовестно следовать протоколам чистой прокладки трубопроводов и выполнять задания в соответствии с конкретными требованиями каждого этапа очистки воды. Такой подход предотвращает загрязнение, вызванное неправильными методами строительства,-которые в противном случае могут ухудшить качество воды, не соответствовать спецификациям клиента и привести к инцидентам, связанным с качеством-.
