2026-09-09
В сфере высокотехнологичного оборудования для полупроводниковой промышленности в вакуумных камерах, коррозионных приспособлениях, газовых трубопроводах и деталях для ионной имплантации широко используются детали из цветных металлов, таких как титан и тантал. Город Баоцзи, являющийся промышленной базой по производству редких металлов в Китае, обладает естественными преимуществами в цепочке поставок в сфере прецизионной обработки титана и тантала. Выбор между титаном и танталом, а также основные требования к качеству обрабатываемых деталей являются ключевыми факторами при выборе материалов производителями оборудования.
В качестве титановых материалов преобладает чистый титан Gr1/Gr2. Его основными преимуществами являются лёгкость, хорошая вакуумная герметичность, превосходная стойкость к атмосферной коррозии и средняя стойкость к химической коррозии. Стоимость материала относительно контролируема, он обладает хорошей обрабатываемостью и стабильными сварочными характеристиками, что делает его идеальным выбором для вакуумных камер, фланцев, опор и элементов водяного охлаждения в полупроводниковой промышленности. Однако недостатки также очевидны: в средах, содержащих фтор, а также в условиях высокотемпературного воздействия сильных кислот при влажном коррозионном воздействии титан подвержен эрозии и не выдерживает воздействия сильнокоррозионных сред, таких как HF. Поэтому детали из титана в основном используются в вакуумных средах, при высокотемпературной термообработке и в технологических процессах, не связанных с фтором, и являются основным конструкционным материалом для вакуумных систем в полупроводниковой промышленности.
Тантал относится к редким металлам с высокой температурой плавления и обладает чрезвычайно высокой химической стойкостью: при комнатной температуре он практически не подвергается коррозии под действием сильных кислот, за исключением фтористоводородной, а его устойчивость к коррозии в условиях влажных процессов значительно превосходит показатели титана. В условиях влажной очистки полупроводников, использования травильных растворов на основе фтористоводорода (HF) и в средах с сильным окислительным воздействием детали из тантала являются практически незаменимым выбором. Недостатками тантала являются высокая плотность, высокая стоимость сырья, сложность пластической обработки и строгие требования к сварке, в результате чего его стоимость значительно превышает стоимость титана. Обычно он используется для изготовления зажимных приспособлений для травления пластин, футеровки травильных ванн, коррозионно-стойких сопел и ключевых компонентов, контактирующих с микропотоками жидкости, и применяется только в условиях сильной коррозии.
В полупроводниковой отрасли к деталям из титана и тантана предъявляются строгие требования к однородности и чистоте, что и является ключевым отличием высокотехнологичного производства от обычных химических компонентов. Во-первых, это чистота сырья: для полупроводникового титана и тантана необходимо строго контролировать содержание примесей тяжелых металлов, таких как Fe, Ni, Cr, чтобы избежать загрязнения пластин выделением ионов металлов; обычно выбирают высокочистые заготовки первого сорта с прослеживаемым сертификатом качества материала. Во-вторых, качество поверхности: поверхность деталей должна иметь низкую шероховатость, чтобы уменьшить прилипание частиц; некоторые детали требуют полировки, кислотной очистки и пассивации, при этом они не должны иметь трещин, пористостей, царапин и заусенцев.
В-третьих, точность размеров: допуски при сборке полупроводникового оборудования крайне малы; для тонкостенных деталей, нестандартных полостей и прецизионных фланцев необходимо обеспечить стабильность допусков формы и положения, а также полное снятие внутренних напряжений после обработки, чтобы исключить деформацию во время эксплуатации. Требования к сварке: сварные швы должны быть плотными и без пор, соответствовать стандартам проверки герметичности в условиях высокого вакуума, а коэффициент утечки должен соответствовать вакуумному уровню, требуемому в полупроводниковой промышленности. Одновременно с этим необходимо строго контролировать процесс очистки заготовок: обезжиривание, травление, промывка сверхчистой водой и упаковка в беспыльной среде, чтобы предотвратить остатки масла и пыли, а также избежать загрязнения частицами внутри технологической камеры, которое может повлиять на выход годной продукции.
Подводя итог, можно сказать, что основная логика выбора заключается в следующем: в условиях вакуума, высокотемпературной обжига и отсутствия сильной фторидной коррозии предпочтительно использовать детали из титана; для деталей, контактирующих с пластинками в условиях сильной влажной коррозии и в средах, содержащих фтористоводородную кислоту, предпочтительно использовать детали из тантала. Завод по производству редких металлов в Баоцзи, опираясь на местную цепочку поставок титана и тантала, может обеспечить комплексную поставку «под ключ», включая высокочистую заготовку, прецизионную механическую обработку, обработку поверхности и стерильную упаковку, строго соблюдая жесткие стандарты, предъявляемые к материалам для высокотехнологичного полупроводникового оборудования в отношении чистоты, точности размеров, стерильности и коррозионной стойкости, что способствует локализации производства полупроводникового оборудования.
