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Materiali per pezzi per vuoto e per apparecchiature per semiconduttori
Qualità, stato e certificato decidono se un pezzo può entrare nell’apparecchiatura. Le designazioni qui sotto coprono ASTM e UNS, EN e JIS, così un disegno scritto in un sistema si legge allo stesso modo per un’officina che acquista il materiale in un altro.
Qualità dei metalli e relative designazioni
Le equivalenze sono vicine, non identiche. I limiti di composizione differiscono leggermente tra le norme, quindi indichi la norma secondo cui rilascia e lasci che l’officina acquisti di conseguenza.
| Materiale | UNS | EN | JIS | Forma e stato abituali | Dove si usa |
|---|---|---|---|---|---|
| Alluminio 6061 | A96061 | EN AW-6061 | A6061 | Piastra e barra T6 o T651 | Corpi di camera, coperchi, staffe, la maggior parte dei pezzi strutturali |
| Alluminio 5083 | A95083 | EN AW-5083 | A5083 | Piastra O, H111 o H321 | Grandi corpi di camera, struttura per vuoto saldata |
| Alluminio 5052 | A95052 | EN AW-5052 | A5052 | Lamiera e piastra H32 | Coperture, condotti, involucri in lamiera |
| Acciaio inox 304L | S30403 | 1.4307 | SUS304L | Barra e piastra ricotte | Telai, parti della linea di pre-vuoto, struttura per vuoto senza contatto con il fluido |
| Acciaio inox 316L | S31603 | 1.4404 | SUS316L | Barra, piastra e tubo ricotti | Pezzi a contatto con il gas, flange, componenti UHV |
| Acciaio inox 316LN | S31653 | 1.4429 | SUS316LN | Ricotto, spesso rifuso | Flange CF e pezzi UHV sottoponibili a bake-out |
| Titanio Grado 2 | R50400 | 3.7035 | Class 2 | Barra e piastra ricotte | Aree di processo corrosive, pezzi PVD |
| Titanio Grado 5 | R56400 | 3.7165 | TAP6400 | Barra e piastra ricotte | Pezzi leggeri e rigidi, bracci di movimentazione wafer |
| Molibdeno | R03600 | n/a | n/a | Barra e piastra distese | Schermi termici, zona calda e componenti per impiantazione |
| Rame OFE | C10100 | CW009A | C1011 | Ricotto o semi-duro | Guarnizioni CF, blocchi di raffreddamento, pezzi RF |
Norme di piastra e barra da indicare sul disegno: ASTM B209 e B221 per l’alluminio, ASTM A240 e A276 per l’acciaio inox, ASTM B265 e B348 per il titanio, ASTM F68 per il rame privo di ossigeno.
Alluminio o acciaio inox
La maggior parte dei pezzi di camera è dell’uno o dell’altro. La scelta è decisa da temperatura, chimica del processo e modo di giunzione, più che dalla resistenza.
Alluminio 6061 e 5083
- Leggero, rapido da lavorare, più economico per pezzo
- Conduce bene il calore, adatto a coperchi e piastre raffreddati
- Accetta l’anodizzazione dura Tipo III per superfici esposte al plasma
- Temperature di bake-out inferiori rispetto all’acciaio inox
- Le superfici di tenuta si graffiano facilmente, quindi manipolazione e imballaggio contano
Acciaio inox 304L e 316L
- Sottoponibile a bake-out a temperature più alte per lavori UHV
- Si salda in giunti a tenuta, standard per i componenti CF
- Elettrolucidato per la purezza a contatto con il gas
- Più pesante e lento da lavorare, si incrudisce
- Le qualità L a basso carbonio limitano la sensibilizzazione alle saldature
Scelta della piastra all’interno dell’alluminio: 6061, 5083 e piastra fusa per attrezzature per camere. Qualità di purezza dell’acciaio inox: 316L VIM-VAR per linee del gas UHP.
Cosa tenere fuori da un pezzo per vuoto
Sono i materiali e le abitudini che superano un controllo dimensionale e poi falliscono al pompaggio o al bake-out.
- Zinco e cadmioEntrambi hanno un’alta tensione di vapore e contaminano una camera durante il bake-out. Ciò esclude ottone, 7075 e altre leghe con zinco e viteria cadmiata all’interno del vuoto.
- Qualità a lavorabilità migliorataZolfo e piombo sono ciò che rende facili da tagliare 303, 12L14 e 2011. Degassano, peggiorano la qualità della saldatura e compaiono come inclusioni su una superficie lucidata. Specifichi 304L o 316L, non 303.
- Materiale fuso porosoLa porosità di fusione intrappola gas e fluido di pulizia e rilascia entrambi sotto vuoto. Piastra o barra laminata per tutto ciò che vede il vuoto, a meno che il getto non sia qualificato per questo.
- Silicone e lubrificanti sconosciutiIl silicone migra ed è difficile da rimuovere. Chieda all’officina quali refrigeranti e lubrificanti toccano il pezzo, e indichi sul disegno se il silicone è vietato.
- Volumi ciechi non ventilatiNon è un materiale, ma si comporta come tale. Il gas intrappolato dietro una vite o in un foro cieco fuoriesce lentamente e si legge come un cattivo pompaggio.
Perché conta a bassa pressione: degassamento.
Polimeri e ceramiche
Le temperature sono limiti tipici di servizio continuo dei produttori del materiale, non limiti di bake-out sotto vuoto. Cariche, pigmenti e qualità cambiano sia il limite sia il degassamento.
| Materiale | Forma abituale | Limite di servizio tipico | Dove si usa |
|---|---|---|---|
| PEEK, non caricato | Barra e piastra estruse | Circa 250 °C in continuo | Isolanti, pezzi a contatto con il wafer, anelli CMP |
| Poliimmide (tipo Vespel SP-1) | Forme ottenute per formatura diretta | Circa 290 °C in continuo | Isolanti ad alta temperatura, pattini di usura |
| PPS | Estruso o stampato a compressione | Circa 220 °C in continuo | Anelli di ritenzione CMP, pezzi lato chimico |
| PTFE e PFA | Barra e foglio stampati | Circa 260 °C in continuo | Pezzi per processo a umido, guarnizioni, rivestimenti |
| Allumina 99.5 per cento | Sinterizzata, poi rettificata o lappata | Ben oltre l’intervallo di processo | Isolanti, pezzi a contatto con il wafer, di solito presso un produttore di ceramiche |
ASTM E595 è il test di screening del degassamento più comune per i polimeri: perdita di massa totale pari a 1.0 per cento o meno e materiale volatile condensabile raccolto pari a 0.10 per cento o meno. Chieda i dati del produttore per la qualità esatta. Altro in PFA, PVDF e PEEK per apparecchiature a umido e allumina e AlN negli utensili per wafer.
Certificati e tracciabilità
La documentazione fa parte del materiale. Indichi il tipo di certificato sul disegno, altrimenti non sarà nell’offerta.
- EN 10204 3.1Certificato di ispezione del produttore del materiale con la composizione e i risultati meccanici misurati della colata. La richiesta normale per pezzi per vuoto e per gas.
- EN 10204 3.2Gli stessi risultati, confermati anche da un ispettore indipendente o dal rappresentante dell’acquirente. Richiesto solo su pezzi critici, e aggiunge tempo in acciaieria.
- Tracciabilità del lotto di colataIl numero di colata del certificato è marcato o registrato su ogni pezzo o lotto, così un dubbio sul materiale può essere ricondotto al materiale usato.
- Elenco di materiali ristrettiSe la Sua azienda vieta sostanze o richiede una dichiarazione, invii l’elenco con la richiesta. Restringe il materiale che un’officina può acquistare.
- Certificati di finituraLe linee di anodizzazione, placcatura ed elettrolucidatura rilasciano un proprio certificato per lotto. Lo chieda insieme al rapporto dimensionale.
Domande sui materiali
È meglio 6061 o 5083 per un corpo di camera?
Il 6061-T6 si lavora in modo pulito, mantiene bene una superficie di tenuta e accetta in modo uniforme l’anodizzazione dura, quindi copre la maggior parte dei corpi e coperchi di camera lavorati. Il 5083 è la scelta abituale per grandi corpi saldati, perché mantiene più resistenza dopo la saldatura e si fornisce in piastra spessa. Di solito decide il progetto della saldatura.
Mi serve il 316L o basta il 304L?
Per struttura e pezzi della linea di pre-vuoto il 304L di norma basta. I pezzi a contatto con il gas, quelli elettrolucidati per la purezza e quelli esposti a gas di processo corrosivo di solito richiedono 316L, e le linee del gas ad altissima purezza spesso vanno oltre, al 316L VIM-VAR. Il molibdeno del 316L è ciò che migliora la resistenza alla corrosione.
Cos’è un certificato 3.1 e mi serve?
Un certificato di ispezione EN 10204 tipo 3.1 è rilasciato dal produttore del materiale e riporta la composizione e i risultati meccanici misurati per quella colata. La maggior parte dei disegni di pezzi per vuoto e per gas ne richiede uno, legato al lotto di colata del materiale effettivamente usato. Un certificato del rivenditore che ripete solo il nome della qualità non è lo stesso documento.
Il PEEK può andare all’interno della camera?
Spesso sì. Il PEEK non caricato e la poliimmide sono comuni sotto vuoto perché degassano poco dopo un bake-out. Controlli la qualità, perché cariche e pigmenti cambiano il risultato, e chieda al produttore del materiale i dati di degassamento misurati secondo ASTM E595.
Materiale deciso? Invii il disegno.
Indichi la qualità, la norma e il tipo di certificato nella richiesta. La passiamo a un massimo di 3 officine che già acquistano quel materiale e rispondiamo entro 24 ore lavorative.
- ProcessiPassi di lavorazione, finitura, pulizia e prova.
- ApplicazioniQuale materiale va dove, per modulo di apparecchiatura.
- Molibdeno e titanioMetalli refrattari e leggeri nel vuoto.