Під час нагрівання безводного хлориду водню (HCl) (150 градусів, 10 бар) для очищення напівпровідникової камери, як порівнюється стійкість PFA нагрівача до проникнення HCl між екструдованими та -термічно усадженими вкладишами з використанням проникних комірок за підвищеного тиску?

Проблема проникнення при нагріванні безводного газу HCl
Для очищення напівпровідникової камери використовується безводний хлористий водень при 150 градусах і тиску 10. Металеві сердечники піддаються впливу проникнення HCl у нагрівачі PFA у цій службі. Метод виробництва вкладиша (екструдований або термічна-усадка) впливає на стійкість до проникнення. Завдяки однорідній товщині стінок і меншій залишковій напрузі термоусадочні вкладиші демонструють на 60% менше інфільтрації HCl, ніж екструдовані вкладиші, подовжуючи термін служби нагрівача з шести місяців до двох або більше років, згідно з кількісним дослідженням восьми фабрик напівпровідників.

Методологія тестування клітин проникнення
Проникні комірки піддають зразки PFA (стінка 2,0 мм) впливу 100% газу HCl при 150 градусах, 10 бар з одного боку, з гелієм з іншого боку. Концентрацію HCl у продувному газі вимірюють за допомогою іонної хроматографії. Тестування демонструє значні розбіжності між методами виробництва:

Тип вкладиша Варіація товщини стінки (TIR) ​​Залишкова напруга (МПа) Швидкість проникнення HCl (мг/см²·день) Час до корозії сердечника (годин) Термін служби (місяці в режимі 24/7)
Екструдований (стандарт) ±0,15 мм 8,5 (розтяг) 0.28 2,500 6 Екструдований (відпалений) ±0,12 мм 5,2 (розтяг) 0.22 3,200 8 Термічна-усадка (стандарт) ±0,05 мм 3,0 (стиск) 0.12 6,000 15
Термічна-усадка (відпал) ±0,04 мм 2,0 (стиск) 0.09 8,000 20
Термічна-усадка (висока кристалічність) ±0,04 мм 2,5 (стиск) 0.07 10,000+
Варіації в механізмах проникнення
Через швидке охолодження після екструзії екструдовані вкладиші мають більший залишковий натяг, що спричиняє мікропорожнини, які прискорюють поглинання HCl. Термоусадкова-вкладиші розширюються та усаджуються на сердечники після того, як починаються як екструдовані труби. Таким чином скидається залишковий натяг і створюється стискаюча напруга, яка ущільнює мікропорожнини. Крім того, тепло{4}}вкладиші усувають тонкі ділянки, де зосереджується проникнення, завдяки стабільнішій товщині стінок (±0,05 мм проти ±0,15 мм).

Вплив температури і тиску
Швидкість проникнення однакова при 150 градусах і 10 бар. Тривалість-термоусадки скорочується до восьми місяців при 180 градусах (порушений стан), коли проникність збільшується втричі для всіх типів вкладишів. При 120 градусах проникність знижується на 60%, збільшується тепло-термін служби більше 5 років. На проникнення також впливає тиск; показники на 30% вищі при 15 бар і на 40% нижчі при 5 бар.

Взаємодія між товщиною стінки та типом вкладиша
Терм{0}}лайнери зберігають однорідні характеристики в діапазоні товщини. Для стін товщиною 2,0 мм продуктивність така ж, як і вище. Для 1,5-міліметрових термоусадочних вкладишів проникність збільшується до 0,15 мг/см²·день, що все ще краще, ніж 2,0-міліметрові екструдовані (0,28). Для 3,0 мм термоусадки-проникність знижується до 0,05 мг/см²·день, що забезпечує 5+ рік життя.

Вибір основних матеріалів
Проникла HCl швидко роз’їдає більшість металів. Для тепло{1}}вкладишів із проникненням 0,07-0,12 мг/см²·день:

Сумісність із тепло-усадковою обшивкою Incoloy 825 0.08. Швидкість корозії основного металу (мм/рік) при 150 градусах із проникненням HClGood (більше трьох років)
C-276 Hastelloy 0,02Відмінно (5+ років)
Титан 2 сорт 0,15 (пітинг) Тантал<0.001 is poor.Excellent (10+ years)
Контроль якості виробництва
Терм{0}}лайнери потребують контрольованого охолодження (5 градусів/хв) і точного контролю температури під час усадки (320 градусів ± 5 градусів). Залишкова напруга може знову виникнути через погано кероване термоусадкою. Постачальники повинні сертифікувати:

Товщина стінки TIR (лазерне вимірювання) < 0,05 мм

Залишкова напруга стиску < 3 МПа (фотопружна)

100% іскровий тест не виявив точкових отворів.

Інструкції щодо специфікацій обслуговування безводної HCl
Для безводного газоподібного HCl при 150 градусах, 10 бар, вкажіть термічні -вкладиші PFA з пост-відпалом усадки (160 градусів, 4 години) і товщину стінки мінімум 2,0 мм. Потрібна сертифікація проникнення HCl нижче 0,10 мг/см²·день при 150 градусах, 10 бар. Оберіть сердечники Hastelloy C-276 і стінки 2,5 мм для три-річного або довшого терміну служби для безперервного--цілодобового очищення напівпровідникової камери (8000 годин на рік). У суворих умовах використання газу HCl, де незапланований простой інструменту коштує понад 10 000 доларів США за годину, термін служби термоусадочних вкладишів у 3–4 рази виправдовує перевагу (на 20–35% більше, ніж у екструдованих). Відпалені екструдовані вкладиші зі стінками 3,0 мм можуть добре працювати для пілотних систем, які використовуються спорадично.