본 논문에서는 비저항 18.2 MΩ·cm가 넘는 초순수를 생산하는 시설의 실제 건설 사례를 바탕으로 초순수 생산의 기본 공정을 소개한다. 수처리의 다양한 단계에서 사용되는 배관자재에 특히 중점을 두고, 실무 경험을 바탕으로 초순수 배관 설치에 대해 자세히 설명합니다.
I. 초순수 시스템 개요
전자 산업이 발전함에 따라 칩 제조 및 처리 과정에서 수질에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있습니다. 초대형-규모의-집적 회로 생산을 보장하려면 고{3}}순도 높은 물-과 함께 고순도-원료, 가스 및 화학 물질-이 중요한 요소입니다. 초순수 시스템은 표준 생활수를 이온 함량 및 입자 크기와 관련된 엄격한 기준을 충족하는 초순수로 변환합니다.
일반적으로 초순수 시스템은 세 가지 주요 섹션으로 구성됩니다.
초순수 생산지역(CUB 구간),
초순수 연마 및 순환 영역(FAB 구간),
초순수 분배배관망(FAB 내 다양한 사용지역)
초순수 생산 영역은 가장 복잡하며 세 부분으로 더 세분화될 수 있습니다.
전-처리,
1차 정제,
초순수 처리.
전{0}}처리 섹션에는 주로 모래 여과 및 활성탄 타워가 포함됩니다(일부 제조업체에서는 모래 여과 전에 반응 탱크와 용존 공기 부양 탱크를 추가하기도 함).
1차 정화 섹션에는 주로 음이온/양이온 교환탑, 탈기탑(DG), 안전 필터, UV 살균기 및 다단계 역삼투 장치가 포함됩니다.-
초순수 섹션에는 주로 MDG(막 탈산소 모듈), TOC-UV 살균기, 혼합층(MB) 이온 교환기 및 사용처 필터-가-포함됩니다.
그러나 배관은 공정 장비로 운송하는 동안 물을 다시 오염시킬 수 있으므로 일반적으로 연마 및 순환 시스템이 FAB 내에 설치됩니다. 이 시스템은 한외여과(UF) 장비로 보완된 혼합층(MB) 장치를 중심으로 생산 라인에 분배하는 동안 배관 네트워크에서 물에 침출된 불순물을 제거합니다.
II. 초순수 시스템의 각 단계에서 일반적으로 사용되는 배관 재료
초순수 시스템에는 올바른 배관 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 선택은 경제적으로 합리적인 수준을 유지하면서 수질을 보장해야 합니다. 초순수 시스템에 일반적으로 사용되는 배관 재료로는 PVC, SGP, SGP(RL), SUS304, CPVC, SUS316 및 PVDF가 있습니다. PVC 또는 SUS304 배관은 일반적으로 초순수 생산의 전처리 단계에서 사용됩니다. 고무-내장 강철 배관(SGP-RL)은 일반적으로 장비-측 연결에 사용되는 반면, SUS304 배관은 워터 펌프와 같은 진동 기계 주변에 사용됩니다. CPVC 또는 SUS304 배관은 1차 정화 단계의 주요 흐름 라인에 사용됩니다. 고압으로 인해 고압 펌프와 역삼투(RO) 장치 사이의 섹션에는 2.0MPa 등급의 SCH80 SUS304 배관과 플랜지가 필요합니다. RO 공정에는 특정 수온 요구 사항이 있으므로 일반적으로 열 교환기는 RO 장치의 상류에 설치되며 그 근처에는 SUS304 배관을 사용해야 합니다. 초순수 생산단계의 주흐름라인으로는 일반적으로 SUS316 및 CPVC 배관이 사용됩니다. 연마 순환 구역의 주요 흐름 라인은 일반적으로 SUS316 배관(완전 침투/양면 용접 비드 형성이 필요한 용접 연결)과 PVDF 배관을 사용하는 반면, CPVC 배관은 초순수 회수 라인에 사용됩니다. 앞서 언급한 모든 수처리 단계의 폐수 배출 라인에는 표준 PVC 배관이 사용됩니다. 순수 생산 공정 내 화학물질 주입 라인(예: 산 및 알칼리용 주입 라인)에는 내충격성- PVC 배관이 필요합니다. 순수계의 질소계통에는 SUS304 배관을 사용하고, 초순수 연마계의 질소라인은 SUS316 배관을 사용합니다. SUS304 또는 SGP 배관은 일반적으로 공압 밸브에 전원을 공급하는 압축 공기 시스템에 사용됩니다. SGP 배관을 사용하는 경우 라인이 전기 제어 패널에 들어가기 전에 필터를 설치해야 합니다.
III. 초순수 시스템 구축
초순수 스테이션 건설은 가장 큰 과제를 제시하며 장비 배송 및 설치, 공유 파이프 랙 제작 및 설치, 배관 설치의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 장비를 이동할 때, 무모하거나 위험한 설치 관행을 엄격히 방지하기 위해-특히 과체중, 크기가 크거나 깨지기 쉬운 장비에 대한 자세한 리프팅 계획을 준비해야 합니다.- 공유 지지 랙을 구성하는 동안 두 가지 주요 측면에 주의가 필요합니다. 첫째, 랙과 토목 구조물 사이의 연결은 견고해야 하며 이상적으로는 내장된 강판을 활용해야 합니다. 어떤 이유로든 사전 매립이-불가능할 경우 화학적 앵커 볼트를 사용하여 지지대를 빔에 고정해야 합니다. 표준, 단순 확장 볼트는 허용되지 않습니다. 어떠한 경우에도 지지대를 바닥 슬래브에 고정하기 위해 철판과 단순 확장 볼트를 사용해서는 안됩니다. 둘째, 파이프와 랙의 접촉점에 불균일한 응력으로 인한 파이프의 휘어짐이나 손상을 방지하기 위해 파이프 랙 부분 전체가 수평을 유지해야 합니다. 급수소의 배관 설치와 관련하여 CDA, 질소, 열교환기 증기 또는 냉온수 라인은 시스템-별로-설치할 수 있는 반면, 기타 스테이션 배관의 설치는 크게 랙 배관과 장비{11}}인접 배관의 두 부분으로 나누어집니다. 이 두 부분은 건설 초기 단계에서 동시에 진행될 수 있습니다. 랙의 직선 구간과 장비 바로 주변의 배관이 완성되면 장비-인접 배관과 랙 배관 간의 연결을 실행하여 폐쇄형 배관 시스템을 형성해야 합니다. 초순수 시스템 배관의 설치는 일반 유틸리티 배관의 설치와 크게 다릅니다. 시스템 기밀성을 보장하는 것 외에도 중요한 요구 사항은 설치 과정 전반에 걸쳐 파이프 청결을 유지하는 것입니다. 아래에서는 초순수 시스템의 CPVC(염화폴리염화비닐) 및 PVDF(폴리불화비닐리덴) 배관의 구체적인 설치 기술에 대해 설명합니다.
IV. 초순수 시스템에 CPVC 및 PVDF 배관 설치
CPVC 및 PVDF 배관 재료는 금속 이온 및 유기 탄소의 침출, 미세 입자의 부재 및 생존 가능한 박테리아 성장 방지와 관련하여 초순수 시스템의 엄격한 요구 사항을 충족합니다. 배관 자재 및 부속품은 초청정 환경에서 가공 및 포장되므로-설치에는 특정 절차가 필요합니다. CPVC 배관에는 일본-제 "No. 85" 플라스틱 파이프 접착제를 사용해야 합니다. 파이프 절단은 전기 띠톱이나 회전식 파이프 절단기를 사용하여 수행해야 합니다. 손톱의 사용은 가능하면 피해야 합니다(절단 부분의 거친 부분을-제거하기-어려우므로). 절단된 끝 부분의 버(Burr)를 완전히 제거해야 하며 파이프 끝 부분에 2~3mm 모따기를 적용해야 합니다. 이렇게 하면 접합 중에 접착제가 소켓에 긁히는 것을 방지할 수 있습니다.-접착 표면적이 줄어들고 접합부에서 누출이 발생할 수 있는 오류입니다. 파이프 피팅과 파이프의 접착면에 접착제를 고르게 도포해야 합니다. 적용 전, 흰색 천을 사용하여 피팅 내부 표면과 파이프 외부 표면의 표면 먼지를 제거한 후 아세톤을 적신 보푸라기가 없는 천으로 탈지하고 청소합니다. 이 외에도 설치 중 청결을 유지하는 것이 중요합니다.{17}}이것이 CPVC 배관 설치와 표준 PVC 배관 설치의 주요 차이점입니다. 엄밀히 말하면 CPVC 파이프 본딩은 클린룸 환경에서 수행되어야 하며 최종 연결은 플랜지를 사용하여 현장에서 이루어집니다.- 그러나 특정 현장 조건으로 인해 절단, 접착, 설치가 현장에서 이루어지는 경우가 많습니다.- 이러한 경우 작업 공간은 비교적 깨끗하게 유지되어야 합니다(먼지가 많지 않음). 접착 작업은 지상에서 직접 수행해서는 안 됩니다. 대신 전용 제작 플랫폼을 사용해야 합니다. 작업자는 특수 일회용 클린룸 장갑을 착용해야 합니다. 맨손으로 파이프 내부 벽을 만지는 것은 금지됩니다(내부 벽에 묻은 피부 기름은 씻어내기 어렵기 때문입니다). 파이프 삽입 시에는 케이블 풀러 등을 사용하고, 파이프에 표시를 하여 삽입 깊이가 충분한지 확인하십시오. 플랜지 사이의 밀봉재로는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)를 사용해야 합니다. 파이프는 보관 중에 방수포나 플라스틱 시트 위에 놓아 보호해야 합니다.
PVDF 배관 시스템은 전적으로 용접 연결에 의존합니다. 작업 시 청결과 설치 환경의 엄격한 관리가 무엇보다 중요합니다. PVDF 파이프 용접은 깨끗하고 전용 인클로저 내에서 수행되어야 합니다. 일반적인 실내 환경은 적합하지 않습니다. 청정 제작 구역에 들어가는 직원은 특수 신발로 갈아입어야 하며, 파이프 끝과 부속품은 청정 구역 내부에 들어갈 때까지 밀봉된 상태로 유지되어야 합니다. 피팅 포장재는 설치 직전에 제거해야 합니다. 용접 중에는 깨끗한 일회용 PVC 장갑을 착용해야 하며, 용접을 시작하기 전에 파이프 끝부분을 탈지하고 이소프로필 알코올, 에탄올, 아세톤으로 청소해야 합니다. 청소에는 보푸라기가 없는 클린룸 천만 사용해야 하며, 더러워진 천은 즉시 교체해야 합니다. 용접 공정을 보조하는 인력도 깨끗한 면 장갑을 착용해야 합니다. 각 용접이 완료된 후 즉시 육안 검사를 수행해야 합니다. 조인트 주위의 용접 비드는 높이가 균일해야 하며 파이프 외부 표면 위로 돌출되어야 합니다. PVDF 배관을 용접한 후에는 -PTFE 개스킷을 활용-한 플랜지 연결이 사용되는 설치 현장으로 운송하기 전에 파이프 끝을 즉시 밀봉해야 합니다. 설치 과정에서 정확한 현장 측정을 통해-상세한 제작 및 설치 도면을 작성한 후 전문 인력이 용접 및 제작을 수행합니다. 용접 및 설치 팀은 명확하게 정의된 책임에 따라 운영되어 운영 효율성을 극대화합니다.
V. 결론
요약하면, 초순수 시스템을 구축하려면 엄격한 시스템-밀폐 표준을 준수해야 할 뿐만 아니라, 더 중요한 것은 건설 인력의 '청결 의식'을 키우는 데 중점을 두는 것입니다. 작업자는 깨끗한 배관 설치를 위한 프로토콜을 성실히 따르고 각 수처리 단계의 특정 요구 사항에 따라 작업을 실행해야 합니다. 이 접근 방식은 부적절한 건설 관행으로 인한 오염을 방지합니다.-이는 수질을 손상시키고 고객 사양을 충족하지 못하며 품질 관련 사고로 이어질 수 있습니다-.
