Nén khí nitơ trong sản xuất chất bán dẫn: Những cân nhắc về kiểm soát ô nhiễm

Việc sử dụng khí nitơ trong ngành công nghiệp bán dẫn đòi hỏi sự chú trọng đặc biệt vào việc kiểm soát ô nhiễm vì khí này có thể hỗ trợ các tủ sấy khô, dụng cụ làm sạch, thiết bị xử lý, giảm thiểu ô nhiễm hoặc các chức năng tiện ích mà ở đó độ ẩm, hạt hoặc hydrocarbon ở mức độ nhỏ là vấn đề quan trọng. Do đó, máy nén khí nitơ cần được đánh giá như một phần của hệ thống phân phối khí đạt tiêu chuẩn, chứ không chỉ là nguồn cung cấp áp suất. Hãy bắt đầu bằng việc lập ngân sách ô nhiễm tại điểm sử dụng và xác định những người dùng nào thực sự cần chất lượng cao nhất. Sau đó, xem xét cấu trúc phía khí của máy nén, bố trí gioăng, làm mát, bình chứa, bộ lọc, ống thép không gỉ, phương pháp làm sạch và kiểm soát bảo trì. Cấu trúc áp suất cần tránh tạo ra các bề mặt áp suất cao không cần thiết, khó làm sạch hoặc kiểm định. Sau bất kỳ hoạt động bảo trì nào làm mở đường dẫn khí, hãy khôi phục độ sạch và xác minh độ ẩm, oxy, hạt và các chất gây ô nhiễm khác được chỉ định trước khi đưa những người dùng quan trọng trở lại hoạt động.

Các thuật ngữ kiểm soát ô nhiễm

đường dẫn khí siêu sạch

Một bộ bề mặt và linh kiện tiếp xúc với khí được lựa chọn, làm sạch, lắp ráp và bảo trì một cách có kiểm soát để đáp ứng các giới hạn ô nhiễm nghiêm ngặt.

kiểm soát hạt

Các biện pháp ngăn ngừa và loại bỏ chất ô nhiễm rắn phát sinh từ đường ống, van, gioăng, bộ lọc, quá trình xây dựng hoặc bảo trì.

kiểm soát độ ẩm

Các biện pháp sấy khô, xử lý bề mặt, làm sạch và giám sát được sử dụng để giữ lượng hơi nước dưới mức cho phép của quy trình.

ô nhiễm hydrocarbon

Dầu, mỡ, cặn dung môi hoặc hơi hữu cơ có thể xâm nhập từ hệ thống máy nén, vật liệu lắp ráp hoặc quá trình vận hành trước đó.

ống thép không gỉ

Ống chống ăn mòn, dễ vệ sinh, thường được sử dụng để phân phối khí tinh khiết cao, nơi điều kiện bề mặt và quy trình nối được kiểm soát.

lọc tại điểm sử dụng

Một lớp lọc cuối cùng gần thiết bị nhạy cảm được sử dụng để giữ lại các hạt được tạo ra ở phía hạ lưu của hệ thống xử lý trung tâm.

1. Phân bổ ngân sách ô nhiễm từ nguồn đến công cụ

Liệt kê các yêu cầu về độ ẩm, oxy, hydrocarbon và hạt tại mỗi điểm sử dụng quan trọng. Sau đó, phân bổ mức độ rủi ro cho phép đối với quá trình phát điện, nén khí, lưu trữ, phân phối và lọc cuối cùng. Điều này ngăn chặn việc một thông số kỹ thuật của máy nén chiếm toàn bộ ngân sách chất lượng trong khi các thiết bị tiếp nhận và van ở phía hạ lưu vẫn không được kiểm soát. Trường hợp các thiết bị khác nhau có yêu cầu khác nhau, hãy xem xét các nhánh xử lý áp suất hoặc lọc riêng biệt thay vì áp dụng quy trình xử lý nghiêm ngặt nhất cho mọi người sử dụng.

Xác định vị trí lấy mẫu trước khi dự án được xây dựng. Một điểm sau khi tạo ra khí, một điểm khác sau khi nén khí và các điểm phân phối đại diện sẽ giúp việc khắc phục sự cố trở nên khả thi. Nếu không có dữ liệu trung gian, mẫu cuối cùng bị lỗi không thể phân biệt được vấn đề với máy nén khí do đường ống bị ướt, bình chứa bị bẩn hoặc ô nhiễm tại điểm sử dụng.

2. Chọn đường dẫn khí nén phù hợp với rủi ro hydrocarbon.

Đối với các ứng dụng có giới hạn hydrocarbon nghiêm ngặt, hãy đánh giá xem chất bôi trơn có thể tiếp xúc hoặc di chuyển vào khí xử lý thông qua xi lanh, gioăng, các chi tiết đệm, lỗ thông hơi, bộ làm mát hoặc hệ thống phụ trợ hay không. Nén không dầu có thể loại bỏ một nguồn gây ô nhiễm chính, nhưng cần xác minh xem nhà cung cấp thiết bị hiểu "không dầu" là gì đối với thiết kế đã chọn. Xem xét kỹ lưỡng các chất bảo quản và vật liệu bảo trì khi vận hành thử cũng như các đường dẫn chất bôi trơn trong quá trình vận hành bình thường.

Đối với máy móc được bôi trơn, gánh nặng tách và giám sát ở khâu sau trở thành một phần của quyết định. Không nên cho rằng bộ lọc có thể đảm bảo giới hạn hydrocarbon vết trong mọi điều kiện tải, sự cố hoặc hỏng hóc của bộ lọc. Hãy sử dụng rủi ro ô nhiễm quy trình và khả năng xử lý đã được kiểm chứng để quyết định công nghệ máy nén khí.

Để đảm bảo sự phù hợp trong quy trình mua sắm, hãy so sánh yêu cầu được mô tả ở đây với yêu cầu của trang web. Máy nén khí nitơ dùng trong sản xuất chất bán dẫn Việc cung cấp giải pháp cụ thể thay vì chỉ dựa vào đánh giá chung của máy nén. Việc kiểm tra chéo ở đây liên quan đến việc nén khí nitơ và các vấn đề kiểm soát ô nhiễm trong sản xuất chất bán dẫn.

3. Kiểm soát độ ẩm thông qua bề mặt, làm mát và quy trình làm sạch.

Khí nitơ rất khô có thể hấp thụ hơi ẩm từ đường ống mới lộ ra, chất đàn hồi, bề mặt bình chứa hoặc không khí bảo dưỡng. Máy sấy ở phía trước không làm khô ngay lập tức hệ thống phía sau sau khi thi công hoặc bảo dưỡng. Cần sử dụng quy trình làm sạch có kiểm soát, lắp ráp khô, các bộ phận được bịt kín và quy trình thổi khí nitơ khô xác định cho đến khi đạt được điều kiện độ ẩm yêu cầu.

Bộ làm mát sau chỉ có thể tạo ra chất lỏng khi khí đi vào chứa đủ nước, nhưng các bề mặt lạnh hơn và đường thoát nước của chúng vẫn là các điểm kiểm soát ô nhiễm. Kiểm tra tính toàn vẹn của đường thoát nước và ngăn chặn dòng chảy ngược từ hệ thống ngưng tụ. Theo dõi độ ẩm ở áp suất ổn định và lưu lượng mẫu vì kỹ thuật lấy mẫu kém có thể làm cho hệ thống khô trông có vẻ ướt hoặc che giấu sự phục hồi chậm sau khi bảo trì.

4. Giảm thiểu sự phát sinh hạt trong các bộ phận chịu áp suất cao

Quá trình nén khí làm tăng thêm các van, gioăng, van một chiều, bộ điều chỉnh áp suất và bình chứa, có thể tạo ra các mảnh vụn do mài mòn hoặc giải phóng cặn dư trong quá trình chế tạo. Cần đảm bảo làm sạch và kiểm tra các bộ phận tiếp xúc với khí, sử dụng vật liệu tương thích và súc rửa hoặc làm sạch đường ống mới trước khi kết nối các dụng cụ. Ống dẫn khí áp suất cao có đường kính nhỏ cần được cắt, mài nhẵn, làm sạch và nối bằng quy trình có độ tinh khiết cao đã được phê duyệt.

Bộ lọc tại điểm sử dụng rất hữu ích như một lớp chắn cuối cùng nhưng không nên trở thành nơi thu gom rác thải từ đường ống chính. Theo dõi áp suất chênh lệch và thay thế các bộ lọc trong điều kiện sạch sẽ được kiểm soát. Nếu số lượng hạt tăng lên, hãy so sánh các mẫu ở thượng nguồn và hạ nguồn để phân biệt giữa hiện tượng nước lọt qua bộ lọc và các hạt mới được tạo ra ở hạ nguồn.

5. Tách riêng áp suất nitơ dùng cho tiện ích khỏi độ sạch của quy trình khi cần thiết.

Không phải mọi người sử dụng nitơ trong sản xuất bán dẫn đều cần cùng một áp suất hoặc mức độ ô nhiễm. Một bộ tăng áp trung tâm được thiết kế cho người dùng có áp suất cao nhất có thể làm tăng năng lượng, rò rỉ và diện tích bề mặt áp suất cao cho toàn bộ nhà máy. Hãy lập bản đồ mức áp suất của người dùng và xem xét việc tăng áp cục bộ hoặc các nhánh sạch chuyên dụng khi điều đó giúp giảm thiểu các giao diện ô nhiễm và áp suất không cần thiết.

Vị trí đặt bình chứa cũng rất quan trọng. Bình chứa lớn giúp ổn định áp suất nhưng lại làm tăng diện tích bề mặt cần được làm sạch và kiểm định. Ưu tiên độ tinh khiết và độ sạch trước việc lưu trữ quan trọng, và sử dụng phương pháp chuẩn bị bình chứa tương thích. Tránh sử dụng khí dự trữ để pha loãng khí khởi động không đạt tiêu chuẩn vì bình chứa bị nhiễm bẩn có thể mất rất nhiều thời gian để phục hồi.

Một bước kiểm tra hữu ích tiếp theo là trang web đó. máy nén N2 lưu lượng cao Vật liệu, đặc biệt là khi áp suất, độ tinh khiết và yêu cầu hoạt động liên tục tương tác với nhau. Việc kiểm tra chéo ở đây liên quan đến các cân nhắc về kiểm soát ô nhiễm trong sản xuất chất bán dẫn bằng phương pháp nén nitơ.

6. Kiểm tra lại sau khi bảo trì để mở đường dẫn khí.

Công tác bảo trì cần sử dụng khu vực làm việc sạch sẽ, găng tay và khăn lau đạt tiêu chuẩn, đường ống được bịt kín, vật liệu làm kín tương thích và quy trình xử lý linh kiện được ghi chép đầy đủ. Sau khi thay thế van, gioăng, bộ lọc hoặc ống dẫn, cần xả hết thể tích bị ảnh hưởng và xác minh các thông số mà kế hoạch chất lượng quy trình yêu cầu. Chỉ kiểm tra rò rỉ cơ học thôi không đủ để chứng minh sự sạch sẽ.

Duy trì theo dõi xu hướng cơ bản về độ ẩm, oxy, áp suất chênh lệch của bộ lọc, hoạt động của van xả khí máy nén và kiểm tra các hạt hoặc hydrocarbon quan trọng theo quy định. Nếu chất lượng giảm sút, hãy so sánh diễn biến theo thời gian với việc bảo trì, thay đổi tải, điều kiện của bộ làm mát và công việc của thiết bị tiếp nhận. Kiểm soát ô nhiễm hiệu quả nhất khi mọi sai lệch đều có thể truy vết đến một điểm lấy mẫu và rào chắn được xác định rõ.

Đánh giá về nitơ bán dẫn

Bảng tính xác minh dự án

Để đảm bảo độ tin cậy lâu dài, hãy kết nối mục “Xác định giới hạn độ ẩm, oxy, hydrocarbon và hạt tại các điểm sử dụng quan trọng” với đường cơ sở cho đường dẫn khí siêu sạch. Ghi lại đường cơ sở đó khi hệ thống sạch sẽ, ổn định và được biết là hoạt động tốt, sau đó bao gồm kiểm soát độ ẩm và tải trọng vận hành để các số liệu sau này có thể được chuẩn hóa. Khái niệm xem xét “xác định ngân sách ô nhiễm” cần có một ngưỡng kích hoạt điều tra được xác định rõ ràng ngay cả khi giá trị tuyệt đối chưa đạt đến mức báo động. Sự sai lệch dần dần so với đường cơ sở có thể tái tạo thường đưa ra nhiều cảnh báo hơn là một số liệu riêng lẻ. Nếu cấu hình quy trình thay đổi, hãy tạo một đường cơ sở được ghi lại mới thay vì so sánh các trạng thái vận hành khác nhau.

Trong quá trình xem xét kỹ thuật, hãy đặt câu hỏi về giả định đằng sau việc “chọn đường dẫn khí không dầu” bằng cách theo dõi đường đi vật lý liên quan đến việc kiểm soát hạt và ô nhiễm hydrocarbon. Theo dõi đường đi của khí, nhiệt, lực, tín hiệu điều khiển hoặc rò rỉ từ nguồn đến đích và xác định mọi thành phần có thể làm thay đổi kết quả. Sau đó, hoàn thành “Lập bản đồ các rào cản ô nhiễm và điểm lấy mẫu trong suốt quá trình tạo ra, nén, lưu trữ và phân phối” tại điểm mà quyết định thực sự được đưa ra, chứ không phải tại đồng hồ đo thuận tiện nhất. Ghi lại bất kỳ sự giảm áp suất, chênh lệch nhiệt độ, độ trễ điều khiển hoặc phát hiện kiểm tra nào giải thích được hành vi đó. Việc kiểm tra dựa trên đường đi này ngăn chặn việc diễn giải các phép đo cục bộ mà không có ngữ cảnh hệ thống.

Hãy đảm bảo rằng kết quả kiểm tra “Xác minh cấu trúc phía khí của máy nén và hệ thống làm kín so với các yêu cầu về hydrocarbon” có thể sử dụng được trong quá trình điều tra lỗi sau này. Ghi lại thông tin về kiểm soát độ ẩm, ống thép không gỉ, trạng thái máy nén, trạng thái nhu cầu và thời gian quan sát vào một bản ghi duy nhất. Liên kết bản ghi đó với mục đích thiết kế “bảo vệ bề mặt trong quá trình lắp ráp” và ghi chú bản vẽ, hướng dẫn sử dụng, thông số kỹ thuật quy trình hoặc công cụ hiệu chuẩn nào đã thiết lập sự chấp nhận. Nếu kết quả bình thường, nó sẽ trở thành một tham chiếu. Nếu bất thường, hãy ghi lại hành động khắc phục và kiểm tra lại trong cùng điều kiện. Hồ sơ nhất quán làm giảm sự cám dỗ bù đắp cho một vấn đề không rõ nguyên nhân bằng cách tăng áp suất, tốc độ, giới hạn nhiệt độ hoặc các cài đặt không liên quan.

Kiểm tra việc “giám sát độ ẩm và oxy” tại ranh giới nơi xuất hiện hậu quả. Quan sát sự nhiễm bẩn hydrocarbon tại nguồn và lọc tại điểm sử dụng ở phía nhận, sau đó hoàn thành “Sử dụng cụm lắp ráp sạch, xả có kiểm soát và chuẩn bị bình chứa/ống dẫn phù hợp” trong khi lưu lượng và áp suất liên quan ổn định. Ghi lại đủ thông tin để phân biệt sự biến đổi quy trình bình thường với sự xuống cấp của thiết bị. Khi giới hạn chấp nhận chính xác phụ thuộc vào kiểu máy được chọn, hãy sử dụng tài liệu của nhà sản xuất hiện hành hoặc thông số kỹ thuật dự án đã được phê duyệt. Không chuyển giá trị từ máy nén khác chỉ vì điều kiện vận hành nghe có vẻ tương tự. Việc ghi chép từ ranh giới này đến ranh giới khác sẽ giúp việc khắc phục sự cố sau này nhanh hơn nhiều.

Để đảm bảo sự thống nhất giữa nhóm kỹ thuật và nhóm mua hàng, hãy liên hệ yêu cầu này với trang web. Máy nén khí nitơ cho nhà máy dược phẩm Thông tin. Việc kiểm tra chéo ở đây liên quan đến các cân nhắc về kiểm soát ô nhiễm trong sản xuất chất bán dẫn bằng phương pháp nén nitơ.

Hoàn thiện quy trình “Lắp đặt và bảo trì hệ thống lọc để chẩn đoán sự tắc nghẽn và tải trọng hạt” bằng cách ghi lại nguyên nhân, phản ứng và sự chấp nhận. Bắt đầu với “quản lý hệ thống lọc tại điểm sử dụng”, xác định hành vi dự kiến ​​của ống thép không gỉ và chọn một quan sát thứ hai liên quan đến đường dẫn khí siêu sạch có thể xác nhận cùng một kết luận một cách độc lập. Thực hiện kiểm tra mà không bỏ qua các thiết bị bảo vệ hoặc vượt quá phạm vi hoạt động được phê duyệt. Nếu hai tín hiệu không khớp, hãy điều tra độ chính xác của thiết bị, trạng thái van, tổn thất áp suất, ô nhiễm, rò rỉ hoặc logic điều khiển trước khi quyết định bộ phận nào cần sửa chữa. Việc xác nhận độc lập rất có giá trị khi việc ngừng hoạt động hoặc thay thế sẽ tốn kém.

Biến mục đánh giá “kiểm định sau bảo trì” thành một bước chấp nhận được ghi lại. Xác định vị trí quan sát quá trình lọc tại điểm sử dụng, trạng thái hoạt động tại thời điểm đó và điều kiện thượng nguồn hoặc hạ nguồn nào có thể làm thay đổi khả năng kiểm soát hạt. Ghi lại thiết bị, bản vẽ, bảng dữ liệu hoặc kiểm tra thực tế được sử dụng để thiết lập cơ sở. Sau đó, thực hiện hành động “Kiểm định lại đường dẫn khí sau bất kỳ hoạt động bảo trì nào làm mở các bộ phận quan trọng” trong điều kiện có thể lặp lại. Nếu kết quả mâu thuẫn với hành vi dự kiến, hãy tạm dừng quyết định thiết kế hoặc bảo trì tiếp theo cho đến khi sự khác biệt được giải thích. Điều này cung cấp cho kỹ sư khác đủ bối cảnh để tái tạo lại quá trình kiểm tra mà không cần dựa vào trí nhớ hoặc giả định không được ghi chép lại.

Ranh giới an toàn và xác minh

Nitơ áp suất cao tiềm ẩn nguy cơ tích trữ năng lượng và thiếu oxy ngay cả khi nó trơ về mặt hóa học. Các quy trình làm sạch không được bỏ qua việc cách ly áp suất hoặc xả khí an toàn. Sử dụng các tiêu chuẩn về chất lượng khí, vật liệu, hàn nối, làm sạch và kiểm định đã được nhà máy sản xuất chất bán dẫn phê duyệt. Giới hạn chất gây ô nhiễm chính xác và phương pháp chấp nhận phụ thuộc vào quy trình cụ thể và nên được lấy từ chủ sở hữu thiết bị và thông số kỹ thuật của địa điểm.

Danh sách kiểm tra nitơ tinh khiết cao

1. Xác định giới hạn về độ ẩm, oxy, hydrocarbon và hạt tại các điểm sử dụng quan trọng.
2. Lập bản đồ các rào cản ô nhiễm và điểm lấy mẫu trong suốt quá trình tạo ra, nén, lưu trữ và phân phối.
3. Kiểm tra cấu trúc phía khí của máy nén và hệ thống làm kín so với các yêu cầu đối với nhiên liệu hydrocarbon.
4. Sử dụng quy trình lắp ráp sạch sẽ, xả khí có kiểm soát và chuẩn bị bình chứa/ống dẫn phù hợp.
5. Lắp đặt và bảo trì hệ thống lọc để có thể chẩn đoán tình trạng tắc nghẽn và tải trọng hạt.
6. Kiểm tra lại đường dẫn khí sau bất kỳ hoạt động bảo trì nào làm mở các bộ phận quan trọng.

Câu hỏi về nitơ bán dẫn

Nguyên tắc khí sạch

Đối với dịch vụ bán dẫn, chỉ nên chọn máy nén sau khi đã xác định ngân sách ô nhiễm. Bảo vệ bề mặt sạch, hơi ẩm, bụi bẩn và hydrocarbon thông qua việc lưu trữ và phân phối, sau đó biến việc kiểm định lại sau bảo trì thành một phần thường xuyên của công việc vận hành máy nén thay vì một bài tập thí nghiệm đặc biệt.