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半导体制造中的316L不锈钢:基于SEMI F20材料的化学成分及冶金清洁度检测方案

发布日期: 2025.02.11
316L不锈钢由于其出色的耐腐蚀性和加工性能,在半导体装备制造中扮演着重要角色。这种材料被广泛应用于制造与半导体生产流程中气体、液体直接接触的部件,包括管阀件、超高纯产品、气体控制组件、IGS等。


01
316L不锈钢等级

一般用途(GP)等级:用于半导体制造设施中对清洁度要求不高的化学分配系统组件。例如,清洁干燥空气和真空管线。


高纯度(HP)等级:用于半导体制造设施中高性能化学分配系统的组件。


超高纯度(UHP)等级:用于半导体制造设施中先进化学分配系统的组件,这些系统需要在关键工艺化学品中实现最佳的耐腐蚀性和抗污染能力。


02
化学成分及冶金清洁度要求

工艺原材料须满足纯度要求保证杂质含量达到制程规范,工艺设备同样要满足半导体行业洁净标准。因此,SEMI F20 严格规定了不锈钢化学成分和冶金清洁度对应的检测执行标准,如下表所示:


1.棒材,锻件,挤压材料,板料或管状的配料等原材料化学成分要求:

元素

ASTM A182

ASTM A240

ASTM A269

ASTM A276

ASTM A479

ASTM A632

碳(C)

≤0.030

≤0.030

≤0.035

≤0.030

≤0.030

≤0.030

硅(Si)

≤1.00

≤0.75

≤1.00

≤1.00

≤1.00

≤1.00

锰(Mn)

≤2.00

≤2.00

≤2.00

≤2.00

≤2.00

≤2.00

磷(P)

≤0.045

≤0.045

≤0.045

≤0.045

≤0.045

≤0.045

硫(S)

≤0.030

≤0.030

≤0.030

≤0.030

≤0.030

≤0.030

铬(Cr)

16.0~18.0

16.0~18.0

16.0~18.0

16.0~18.0

16.0~18.0

16.0~18.0

镍(Ni)

10.0~15.0

10.0~14.0

10.0~15.0

10.0~14.0

10.0~14.0

10.0~14.0

钼(Mo)

2.00~3.00

2.00~3.00

2.00~3.00

2.00~3.00

2.00~3.00

2.00~3.00

氮(N)

≤0.10

≤0.10

---

---

---

---


2. 316L GP级不锈钢化学成分要求:

元素

ASTM A269

ASTM A632

碳(C)

≤0.035

≤0.030

硅(Si)

≤1.00

≤1.00

锰(Mn)

≤2.00

≤2.00

磷(P)

≤0.045

≤0.045

硫(S)

≤0.012

≤0.012

铬(Cr)

16.0~18.0

16.0~18.0

镍(Ni)

10.0~15.0

10.0~14.0

钼(Mo)

2.00~3.00

2.00~3.00


3. 316L HP和UHP级不锈钢化学成分要求:

元素

HP或UHP

碳(C)

≤0.030

锰 (Mn)

≤1.5

硫(S)

≤0.010

铜(Cu)

≤0.30#

铌(Nb)

≤0.05

铝(Al)

≤0.01

钙(Ca)

≤0.02

钛(Ti)

≤0.02

硒(Se)

≤0.02

备注:#可以通过供应商和客户协商确定一个较高的铜含量。

Si、P、Ni、Cr、Ni、Mo、N元素未要求,但需符合316L基础要求。



03
316L不锈钢冶金清洁度要求

1.晶粒度要求(ASTM E112):

产品

规格值

直径3英寸及以下的热轧或冷轧产品和管材

5级或更细

大于3英寸的材料

3级或更细


2.夹杂物要求(ASTM E45):

等级

一般用途(GP)等级

高纯度(HP)等级

超高纯度(UHP)等级

薄

厚

薄

厚

薄

厚

A

2.5

1.0

2.0

1.0

1.5

1.0

B

2.5

1.0

2.0

1.0

1.0

1.0

C

2.5

1.0

2.0

1.0

1.0

1.0

D

2.5

1.0

2.0

1.0

1.0

1.0


3.晶间腐蚀要求(ASTM A262):

通过E法(铜 — 硫酸铜 — 16%硫酸)规定的晶间腐蚀能力。

敏化条件:1h  677℃

判定方法:弯曲法、金相法


04
相关标准
-SEMI F20通用、高纯和超高纯半导体制造组件的316L不锈钢棒材,锻材,挤压型材,板材和管材的规范
-ASTM A182/A 182M-24c---有关为满足高温应用需求,对锻造或轧制后的合金钢管,锻件,阀门和零件的加工规定。
-ASTM A 240/A 240M-24b---有关压力型管道制造中,对耐热铬和铬-镍合金不锈钢板材,棒料,带材的加工规定。
-ASTM A262-15(2021)---有关奥氏体不锈钢中晶间碰撞的灵敏度测试的规定。
-ASTM A269/A269M-24a---有关为满足通用,对奥氏体不锈钢管材无裂缝焊接的标准。
-ASTM A276/A276M-24---有关耐热不锈钢棒料和管材的加工规定。
-ASTM A479/A 479M-24---有关用于锅炉和其它压力管道制造的耐热不锈钢棒料和管材的加工规定。
-ASTM A480/A 480M-24a ---有关为满足通用,对平轧后的耐热不锈钢板材,带材的加工规定。
-ASTM A484/A 484M-24b ---有关为满足通用,对耐热不锈钢锻件产品的加工规定。
-ASTM A632-19---有关为满足通用,对奥氏体不锈钢管材(小尺寸)无裂缝焊接的加工规定。
-ASTM A751-21---有关钢产品化学分析的测试方法,实际操作和相关术语。
-ASTM E45-18a(2023)---有关确定钢材化合物组成的建议及操作。
-ASTM E112-24---有关确定平均晶粒度的测试方法。



送检须知



1、采用火花直读光谱测试成分样品需有1*1cm平面,厚度大于2mm;

2、采用湿化学测试成分样品需要10g以上;

3、晶粒度和金属夹杂物样品需要1cm2(非金属夹杂物轧制方向至少200mm2大小);

4、晶间腐蚀按客户样品服役状态送样;

5、结构复杂件应清晰附上样品的测试位置图。


一站式检测服务


基于SEMI F20,863中心提供半导体用316L化学成分及冶金清洁度的一站式检测服务,以及提供满足半导体行业洁净标准的整体测试方案,致力于提高行业内电抛光和钝化处理的工艺水平。欢迎各企业机构送检。



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