Подача напівпровідникового газу: 316L EP проти електрополірованого UNS N10276

У напівпровідникових системах доставки газу зволожена поверхня труб є частиною процесу. Частинки, металеве забруднення та виділення газів із стінки труби безпосередньо впливають на продуктивність у розширених вузлах. Електрополірований 316L (UNS S31603, EN 1.4404) і електрополірований нікель-UNS N10276 представляють два встановлені рівні продуктивності: 316L-EP для інертних і не-корозійних газів і UNS N10276 для агресивних гідридів і фтору.

Чому обробка поверхні вирішує чистоту газу

Електрополірована поверхня є більш гладкою та хімічно чистішою, ніж механічно полірована. Електрополірування видаляє пошкоджений поверхневий шар, розчиняє вбудовані частинки та залишає поверхню, збагачену- або нікелем-, яка вивільняє менше частинок у потік газу. Тому для подачі газу шорсткість, осипання часток, металеве забруднення та виділення газів є параметрами специфікації, а не випадковими властивостями.

316L-EP для інертних і не-корозійних газів

Електрополірування 316L забезпечує шорсткість внутрішньої поверхні Ra нижче 0,15 мкм з осипанням частинок менше 5 частинок на кубічний фут понад 0,1 мкм. Стандартною практикою є системи, перевірені на подачу азоту та аргону з чистотою 99,9995%. Оскільки 316L є молібден-аустенітним класом, він також стійкий до слідової вологи та залишків очищувальних засобів без утворення ямок. Економічна перевага є значною: труби 316L-EP зазвичай коштують приблизно на 40% нижчі за альтернативи на основі нікелю-за того самого рівня сертифікації-поверхні.

UNS N10276 для служби гідридів і фтору

Гідридні гази, такі як арсин (AsH3) і диборан (B2H6), а також сполуки фтору каталітично розкладаються на поверхнях, що містять залізо-, і ушкоджують стандартну нержавіючу сталь. UNS N10276 містить 15-17% молібдену, який запобігає точковій утворенню побічних продуктів фтористого водню, а вміст заліза на поверхні контролюється нижче 0,01%, щоб запобігти каталітичному розкладанню. Цей матеріал призначений для газових панелей і ліній, які обслуговують виготовлення передових вузлів та інші процеси, де виділення слідів металу може бути фатальним для процесу.

Межі забруднення та виділення газів

Параметр	Критерій приймання
Поверхневий натрій після 72-годинної експозиції	Нижче 0,01 ppb
Поверхневе залізо в місці використання	Нижче 0,05 ppb
Загальний вміст важких металів (Ni + Cr + Mo)	Нижче 0,1 ppb
Видалення газів після випічки у вакуумі	Нижче 5 x 10-11 торр·л/(с·см2)

Ці цифри є типовими кваліфікаційними цілями, які використовуються постачальниками компонентів для доставки газу, і перевіряються аналітичними методами, описаними нижче.

Протокол зварювання та послідовність валідації

Орбітальне газове вольфрамове дугове зварювання використовується з продувкою аргону 99,999% або краще, утримуючи кисень нижче 20 частин на мільйон. Підведення тепла обмежується нижче 15 кДж на дюйм, щоб запобігти сенсибілізації та утворенню дельта-фериту, а внутрішня продувка підтримується, доки з’єднання не охолоне до температури навколишнього середовища. Перевірка на герметичність гелієм при тиску нижче 1 x 10-9 мбар·л/с є обов’язковою для кожного зварного шва або вузла. Атестація повного циклу поєднує кілька методів: розкладання парової фази з подальшим мас-спектрометрією з індуктивно зв’язаною плазмою (VPD-ICP-MS) для поверхневих металів, час--прольотної мас-спектрометрії вторинних іонів (TOF-SIMS) для органічного картографування, підрахунок частинок на IEST-STD-CC1246D клас 5 та аналіз розкладання газу при імітованій робочій температурі 400 градусів. Проходження повної послідовності підтверджує, що цикл не погіршить хімічний склад газу.

FAQ

Q1. Коли 316L-EP достатньо для доставки газу?

Для азоту, аргону та інших інертних або помірно реакційноздатних газів високої чистоти, де в процесі не використовуються гідриди, галогени або сполуки фтору.

Q2. Коли потрібен UNS N10276?

Для гідридних газів, таких як AsH3 і B2H6, сполук фтору та інших хімічних речовин, які розкладаються на залізних поверхнях або утворюють побічні-продукти фтороводню.

Q3. Якої шорсткості досягає електрополірований 316L?

Ra менше 0,15 мкм на внутрішній поверхні, з осипанням частинок менше 5 частинок на кубічний фут вище 0,1 мкм.

Q4. Як вимірюється поверхневе забруднення?

За VPD-ICP-MS для металів і TOF-SIMS для органіки; допустимі межі, як правило, нижче 0,1 ppb загальних важких металів у місці використання.

Q5. Яка швидкість витоку є прийнятною для зварних швів подачі газу?

Випробування гелієм на герметичність має показувати менше 1 x 10-9 мбар·л/с.

Q6. Чи коштує UNS N10276 набагато дорожче, ніж 316 л?

Електрополірований 316L зазвичай приблизно на 40% дешевший, ніж альтернативи на основі нікелю на тому самому рівні сертифікації, тому UNS N10276 має відповідну премію, виправдану, якщо цього вимагає хімічний процес.