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真空部品の清浄度、表面仕上げ、材料のルール
2026年9月26日
真空部品は、成績書の寸法検査にすべて合格していても、不合格になることがあります。理由はほとんどの場合、図面に書かれていなかったことです。清浄とはどの程度か、どの面に仕上げが必要だったか、建物を出るまでに部品が何に触れてよかったか。
この分野では、清浄度は寸法のように振る舞います。目標があり、測定があり、コストがかかり、規格外にもなりえます。違うのは、ほとんどの図面が形状の寸法を丁寧に記入する一方で、清浄度は推測に任せていることです。
清浄度が寸法である理由
大気中では、指紋は見た目の問題です。10-6 Torrでは、チャンバーが真空である限り蒸発し続ける炭化水素の発生源です。ポンプはそれを除去しなければならず、排気に時間がかかり、部品がウェーハの上にあれば、汚染は影響のある場所に落ちます。これがアウトガスで、洗浄の手抜きを、加工会社の作業台では見えない、数週間後のファブでの納期の問題に変えます。
形状も同じ問題に関わります。ねじが入った止まりのねじ穴には、ガスのポケットが残り、チャンバーにゆっくり漏れ続け、完全には抜けません。UHV部品でベント付きねじや貫通穴が使われるのはそのためで、10-3 Torrで問題のない設計が、寸法を何も変えずに10-9 Torrでは使えなくなることがあります。
そしてパーティクルの発生があります。これは設計ではなく、加工会社の問題です。パーティクルの発生源は、次のような短く予測できるリストに収まります。
- 前の案件のブラスト用メディアが隅に残っている
- ポケットの中で乾いた切削油の残渣
- 加工用のクロスと手袋、特にシリコーンが付いたもの
- 袋。誤った袋である場合や、誤った部屋で封をした場合
シリコーンには専用の項目が必要です。移行しやすく、部品に付いたら除去がほぼ不可能で、ずっと下流で不具合として現れます。半導体向けの仕事をする加工会社は、建物の中から完全に排除しています。そうでない会社には、考える理由がありませんでした。
面ごとの表面仕上げ
真空用の図面のほとんどは、3つのRa値でカバーされますが、これらは1つの尺度上の3段階ではありません。3つの異なる製造上の判断です。
| 指定 | 達成方法 | 主な用途 |
|---|---|---|
| Ra 0.8 um | 通常の仕上げパス | 一般的な面、重要でない面 |
| Ra 0.4 um | 遅いパス、鋭い工具、検査工程 | シール面、Oリング溝 |
| Ra 0.2 um以下 | 二次工程、通常は外部 | 接液・接ガスの内面、ウェーハ接触、UHV |
数値は指定の半分にすぎません。もう半分は、それが適用される面積で、コストはそこにあります。Oリング溝の面1つのRa 0.4 umは、ごくわずかなコストです。表題欄にある同じ指定は、誰も見ない面も含め、部品全体をRa 0.4 umで値付けします。
3種類の面は、3つの異なる理由で仕上げを必要とするため、3つの別々の注記に値します。
シール面。 仕上げの目的は、エラストマーが密封し、熱サイクルを通じて密封し続けることです。平均のRaよりも、溝を横切る傷が重要です。
ウェーハ接触面。 仕上げの目的は、部品がパーティクルを出したり、ウェーハに跡を付けたりしないことです。通常、平面度が一緒に指定されます。
内側の接ガス面。 仕上げの目的は、吸着ガスを保持する表面積を減らし、残渣を捕らえるテクスチャを減らすことです。多くの場合、電解研磨を意味するのはこの面です。
仕上げは、コーティングと合わせて読む必要もあります。Type III硬質アルマイトは部品の寸法を増やし、表面を変えるため、Raと寸法がコーティング前か後かを図面に明記する必要があります。寸法は正しく測れているのに組み付かない部品は、ほぼこの間違いによるものです。
受け入れられる材料
この分野の材料リストは短く、理由は具体的です。
6061-T6は、チャンバー本体、蓋、ブラケットの標準です。予測通りに加工でき、アルマイトもよく付きます。強度よりも耐食性が重要な場合は、5052または5083のほうが適切なことが多く、大きな板材では、入荷した素材の調質と平面度がグレードと同じくらい重要です。応力除去されていない板は、加工中に動くからです。
316Lは、接ガス流路の標準で、Lは省略できません。低炭素により、溶接の間も結晶粒界がきれいに保たれ、それが腐食性のラインで継手が耐える理由です。304Lは、構造部品と、プロセスガスに触れない真空部品には許容されます。接ガス流路にコスト削減のために使うのは、あとで見つかる判断です。
チタンは、特定の腐食性の領域や、強度重量比が必要な部品、通常はウェーハ搬送アームに使われます。
PEEK、Vespel、アルミナは、仕事が金属加工の会社の領域を離れる部分です。絶縁部品、シールのキャリア、ウェーハ接触パッド、リング。ここでは、プラスチックやセラミックスの専門会社が適切な供給元であり、アルミナのリングを引き受けると言う金属加工会社は、多くの場合、何も言わずに外注しようとしています。
使用制限材料リストは、そのすべての上に重なります。ファブは、特定の合金元素、特定の製鋼所、特定のコーティング薬品を除外することがあります。制限が1つ増えるごとに、供給元の範囲が狭まり、その週に在庫のある購入先から買うような加工会社は、要求にまったく対応できません。最初の不合格のあとではなく、最初の注文の前に知っておく価値があります。
洗浄の指定
洗浄は作業範囲であり、そのように書くべきです。
脱脂は、どの加工会社でも行うものです。溶剤で拭いて終わりです。フレーム、治具、大気中にとどまるものには適しています。
精密洗浄は、管理された水、管理された乾燥、最後に管理された部屋を伴う多段階のプロセスです。実際にコストと時間がかかり、加工会社に実施できる場所が必要です。
指定されたファブの手順は、最も厳しいケースです。顧客が文書を提供し、加工会社がそれに従い、双方が合意した内容を理解しています。
検証は通常ワイプ試験であり、実際に何を確認するのかを知っておく価値があります。定義した面積を管理された方法で拭き、そのワイプを検査すると、目に見える残渣とパーティクルが分かります。分子レベルの汚染は分からないため、ワイプ試験が清浄でも、シリコーンの問題が共存することがあります。
梱包は、そのすべてを台無しにしうる最後の機会です。二重袋を標準とし、ファブが求める場合はクリーンルーム用の袋、中を開けて確認しなくて済むよう外側にラベル、必要な部品には窒素パージを行います。ファブの清浄度クラスはISO 14644に由来し、受入エリアがその1つで運用されているなら、梱包もそれに合わせないと、部品は到着した時点で汚れています。
図面に書く
次の注記が揃うと、真空部品は見積可能になります。ここに届く図面のほとんどは、少なくとも1つが欠けています。
- 材料のグレード、調質、ミルシートまたはヒートロットのトレーサビリティが必要かどうか。
- 特定の面に対して指定した表面仕上げ。コーティング前か後かの注記付き。
- 表面処理の工程の名称:アルマイトの種類、電解研磨、不動態化処理、マスキングする面。
- 洗浄レベルの名称と、あれば手順書。
- 梱包基準。袋の種類と、パージが必要かどうかを含む。
- 取り扱いの制限。部品がファブの近くで使われる場合は、シリコーンを明示。
最も欠けやすい3つは、洗浄レベル、梱包基準、コーティング前後の注記です。どれも1行です。どれも、書かなければ、低すぎる見積と、誤った部品になって返ってきます。
この一覧に沿って加工会社を自分で監査したくない場合は、当サイトがその役割を担います。図面を送っていただくと、この種類の部品をすでに加工している加工会社に届きます。コストの面からはチャンバー部品とウェーハ搬送部品のコスト要因も参考になります。
よくある質問
加工会社がすでに脱脂をしているなら、清浄度の注記を追加する価値は本当にありますか
あります。脱脂と精密洗浄は、価格の異なる別の製品だからです。図面に何も書かなければ、その加工会社の通常の脱脂になり、それはご依頼内容の妥当な解釈です。
安全のために、表題欄にRaを1つだけ書いておいてもよいですか
書くことはできますが、それは多くの真空用図面で最も高くつく1行です。加工会社は、その仕上げをあらゆる場所で保持し、あらゆる場所で検査しなければなりません。仕上げは、必要な面を指定して記載してください。
電解研磨は、粗い加工面を直してくれますか
いいえ。電解研磨は与えられた表面を改善するもので、救済するものではありません。まず機械加工が目標の近くに着地している必要があり、だから仕上げの指定と表面処理の工程は、図面に一緒に記載する必要があります。