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真空・半導体製造装置部品の材料

グレード、調質、証明書で、その部品を装置に組み込めるかどうかが決まります。以下の規格名はASTMとUNS、EN、JISを網羅しており、ある規格体系で書かれた図面が、別の体系で素材を購入する加工会社にも同じように読めます。

金属のグレードと規格名

相当材は近いものであり、同一ではありません。化学成分の限界値は規格間でわずかに異なるため、リリースの基準とする規格を指定し、加工会社にはそれに従って購入させてください。

材料UNSENJIS一般的な形状と調質主な用途
Aluminum 6061A96061EN AW-6061A6061T6またはT651の板材・棒材チャンバー本体、蓋、ブラケット、ほとんどの構造部品
Aluminum 5083A95083EN AW-5083A5083O、H111またはH321の板材大型のチャンバー本体、溶接した真空構造物
Aluminum 5052A95052EN AW-5052A5052H32の薄板・板材カバー、ダクト、板金のエンクロージャー
Stainless 304LS304031.4307SUS304L焼なましの棒材・板材フレーム、フォアライン部品、接ガスしない真空構造部
Stainless 316LS316031.4404SUS316L焼なましの棒材・板材・管材接ガス部品、フランジ、UHV部品
Stainless 316LNS316531.4429SUS316LN焼なまし、再溶解材が多いCFフランジとベーク可能なUHV部品
Titanium Grade 2R504003.70352種焼なましの棒材・板材腐食性のプロセス領域、PVD部品
Titanium Grade 5R564003.7165TAP6400焼なましの棒材・板材軽量で剛性が高い部品、ウェーハ搬送アーム
MolybdenumR03600n/an/a応力除去した丸棒・板材熱シールド、ホットゾーンとイオン注入の部品
OFE copperC10100CW009AC1011焼なましまたは半硬質CFガスケット、冷却ブロック、RF部品

図面に記載する価値のある板材・棒材の規格:アルミはASTM B209とB221、ステンレスはASTM A240とA276、チタンはASTM B265とB348、無酸素銅はASTM F68です。

アルミかステンレスか

チャンバー部品のほとんどはどちらかです。選択を決めるのは強度よりも、温度、プロセスの化学的性質、部品の接合方法です。

Aluminum 6061と5083

  • 軽く、加工が速く、1個あたりの価格が安い
  • 熱をよく伝え、冷却される蓋やプレートに向く
  • プラズマにさらされる面にはType III硬質アルマイトを施せる
  • ベーク温度はステンレスより低い
  • シール面に傷が付きやすく、取り扱いと梱包が重要

Stainless 304Lと316L

  • UHV向けに、より高い温度までベークできる
  • 気密な継手に溶接でき、CF部品の標準
  • 接ガスの純度のために電解研磨できる
  • 重く、加工が遅く、加工硬化する
  • 低炭素のLグレードは、溶接部の鋭敏化を抑える

アルミ内でのプレートの選択はチャンバー用の6061、5083、鋳造ツーリングプレートをご覧ください。ステンレスの純度グレードはUHPガスラインの316L VIM-VARをご覧ください。

真空部品に使ってはいけないもの

寸法検査には合格しても、排気やベークで不具合になる材料と慣習です。

  • 亜鉛とカドミウムどちらも蒸気圧が高く、ベークするとチャンバーを汚染します。そのため、真空内では、真鍮、7075などの亜鉛を含む合金、カドミウムめっきの締結部品は使えません。
  • 快削グレード303、12L14、2011が切削しやすいのは、硫黄と鉛を含むためです。これらはアウトガスを出し、溶接品質を損ない、研磨面に介在物として現れます。303ではなく、304Lまたは316Lを指定してください。
  • 多孔質の鋳造材鋳造の巣は、ガスと洗浄液を閉じ込め、真空下でその両方を放出します。鋳物が真空用に認定されていない限り、真空にさらされるものには展伸材の板または棒を使ってください。
  • シリコーンと不明な潤滑剤シリコーンは移行しやすく、除去が困難です。部品に触れる切削油と潤滑剤を加工会社に尋ね、シリコーンを禁止する場合は図面に明記してください。
  • ベントのない閉鎖空間材料ではありませんが、材料と同じように作用します。ねじの裏や止まり穴に閉じ込められたガスはゆっくり漏れ出し、排気不良として現れます。

低圧で問題になる理由はアウトガスをご覧ください。

ポリマーとセラミックス

温度は、材料メーカーが示す一般的な連続使用の上限で、真空ベークの上限ではありません。フィラー、顔料、グレードによって、上限もアウトガスも変わります。

材料一般的な形状一般的な使用上限主な用途
PEEK(フィラーなし)押出成形の丸棒・板材連続使用で約250 °C絶縁部品、ウェーハ接触部品、CMPのリング
ポリイミド(Vespel SP-1タイプ)直接成形品連続使用で約290 °C高温用の絶縁部品、摺動パッド
PPS押出成形または圧縮成形連続使用で約220 °CCMPのリテーナリング、薬液側の部品
PTFEとPFA成形した丸棒・シート連続使用で約260 °Cウェットプロセスの部品、シール、ライナー
Alumina 99.5パーセント焼成後に研削またはラッピングプロセス温度を大きく上回る絶縁部品、ウェーハ接触部品、通常はセラミックス専門会社

ASTM E595はポリマーのアウトガスの一般的なスクリーニングで、全質量損失1.0パーセント以下、収集された揮発性凝縮物0.10パーセント以下が基準です。正確なグレードについてメーカーのデータをご確認ください。詳しくはウェットプロセス装置向けのPFA、PVDF、PEEKとウェーハ装置のアルミナとAlNをご覧ください。

証明書とトレーサビリティ

書類は材料の一部です。証明書の種類を図面に記載しないと、見積には含まれません。

  • EN 10204 3.1材料メーカーが発行する検査証明書で、そのヒートの実測した化学成分と機械的特性が記載されます。真空部品とガス部品で通常求められる書類です。
  • EN 10204 3.2同じ結果を、第三者の検査員またはバイヤーの代理人が確認したものです。重要部品にのみ求められ、材料メーカーでの時間が加わります。
  • ヒートロットのトレーサビリティ証明書のヒート番号を各部品またはロットに刻印または記録し、材料に関する問い合わせを、使用した素材まで遡れるようにします。
  • 使用制限材料リスト会社が特定の物質を禁止している、または申告を求めている場合は、リストを見積依頼に添付してください。加工会社が購入できる素材が絞られます。
  • 表面処理の証明書アルマイト、めっき、電解研磨のラインは、バッチごとに独自の証明書を発行します。寸法検査成績書と一緒に依頼してください。

材料についてのよくある質問

チャンバー本体には6061と5083のどちらがよいですか

6061-T6はきれいに加工でき、シール面を保持しやすく、硬質アルマイトも均一に付くため、機械加工するチャンバー本体と蓋のほとんどに対応します。5083は、溶接後も強度が保たれ、厚板が供給されているため、大型の溶接本体でよく選ばれます。多くの場合、溶接の設計で決まります。

316Lが必要ですか、304Lで足りますか

構造部品とフォアライン部品には、通常304Lで十分です。接ガス部品、純度のために電解研磨する部品、腐食性のプロセスガスにさらされる部品には、通常316Lを指定し、超高純度のガスラインではさらに316L VIM-VARまで求めることが多くあります。316Lに含まれるモリブデンが、耐食性を高めます。

3.1証明書とは何で、必要ですか

EN 10204のタイプ3.1検査証明書は材料メーカーが発行し、そのヒートの実測した化学成分と機械的特性を示します。真空部品とガス部品の図面の多くは、実際に使った素材のヒートロットに紐づけた証明書を求めます。グレード名を繰り返すだけの商社の証明書は、同じ書類ではありません。

PEEKをチャンバー内に使えますか

多くの場合、使えます。フィラーなしのPEEKとポリイミドは、ベーク後のアウトガスが少ないため、真空内でよく使われます。フィラーや顔料で結果が変わるため、グレードを確認し、ASTM E595に基づいて測定したアウトガスのデータを材料メーカーに依頼してください。

材料が決まったら、図面を送ってください

見積依頼に、グレード、規格、証明書の種類をご記入ください。その素材をすでに購入している最大3社にお渡しし、24営業時間以内にご返信します。