半导体与真空设备制造

半导体真空腔体

316L 与铝合金的超高真空工艺腔——焊接、电解抛光、氦检漏至 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s,并用三坐标测量机验证至 ±0.02 mm。

我们服务的是设备厂,不是晶圆厂。这意味着验收标准既是真空指标,也是尺寸指标:一台等离子刻蚀腔既要能在 10⁻⁹ 下密封,又要在上米级的铝件上保住平面度,因为电极间隙就取决于它。

我们实际做的产品

等离子刻蚀、CVD 和 PVD 设备用的工艺腔及腔体零件,传片腔与传输腔,以及承载这些工艺的大型铝件和不锈钢焊接件。我们的活儿大多来自半导体设备制造商,按图纸或按规格供货,而不是直接供货给晶圆厂。

决定成败的两项验收指标

真空密封性与尺寸精度是互相拉扯的。焊接大型腔体会让它变形;焊后加工又会把切削液和切屑带进最终必须洁净的表面。我们的工序链是:焊接—去应力—机加工—电解抛光—检漏—烘烤,每一步都验证合格再进下一步,这样尺寸问题会在真空工序开始之前暴露,而不是之后。

材料及选材理由

316L 不锈钢是工艺腔的默认材料,因为它耐腐蚀,电解抛光后放气低。316LN 用在磁导率敏感的场合,例如电子束柱附近。6061 和 5083 铝合金用于重量和导热系数优先的大型刻蚀腔,代价是焊接和清洗工艺更难做。不锈钢板材牌号对应 GB/T 3280(冷轧板)与 GB/T 4237(热轧板)。

文档与检测记录

每台腔体随机交付自己的检测记录:三坐标测量机的尺寸报告、注明方法与检测下限的氦检漏结果、表面粗糙度实测值、材质证明,以及焊接工艺规程和焊工资质。这就是半导体客户供应商审核要的那套资料包,在这个行业里不是可选项。

一个代表性项目

一家日本半导体设备制造商需要用于等离子刻蚀系统的大型铝制真空腔体,要求 800 mm 面积极高的平面度。腔体加工到 0.015 mm 平面度,氦检漏通过 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s,现场安装无需任何改制即完成集成。该项目后来发展成每年 50 台以上的长期供货协议。

参考对照表

各类腔体及其关键参数

腔体类型常用材料真空目标关键参数
等离子刻蚀工艺腔6061 铝合金,阳极氧化UHV,漏率 10⁻⁹ mbar·l/s电极面平面度
CVD / PVD 工艺腔316L 不锈钢UHV,配合烘烤内表面粗糙度与放气
传片腔 / 传输腔铝合金或 316LHV 至 UHV接口位置与法兰平面度
溅射沉积腔316L 不锈钢UHV,配合烘烤靶材安装面几何精度
热真空 / 烘烤腔316L 不锈钢HV温度均匀性与密封件耐温等级
电池除气腔316L 不锈钢HV密封件与工艺蒸气的相容性

自有可控工序

常见问题

超高真空腔体和高真空腔体有什么区别?

大致上,高真空的上限在 1 × 10⁻⁷ mbar 附近,超高真空从 1 × 10⁻⁹ mbar 以下开始。要达到超高真空,光有好泵不够:腔体必须电解抛光、可烘烤、全金属密封,因为在这个压力下,残余气体来自腔壁,而不是来自漏点。

腔体焊完还能再加工吗?

可以,而且做半导体设备通常是必须的。我们按先焊接、再去应力、后机加工的顺序做,让密封面和安装面在焊接变形释放之后再加工到位。如果先加工再焊接,变形就会直接落在密封面上。

大型腔体表面能做到多少平面度?

我们交付过 800 mm 面上 0.015 mm 平面度的腔体,用 Zeiss 三坐标测量机验证,并且逐台出具报告,而不是按批次出。

你们按 SEMI 标准做吗?

是。我们执行引用 SEMI 要求的客户规格,并提供供应商资格审核所需的整套文件——材质证明、焊接工艺规程、检漏记录和尺寸报告。

你们能做的最大腔体是多大?

龙门加工范围是 12 m × 4 m × 2 m,这个尺寸以内的腔体可以一次装夹加工完成,不必分段再重新找正。

相关能力

不锈钢真空部件电解抛光服务
面向 304、316L 不锈钢与铝合金真空腔体的自有电解抛光产线,内表面 Ra < 0.4 µm,降低出气率,满足超高真空(UHV)工况。电解抛光与钝化均在厂内完成,不外协,一家供应商、一个交期,检测记录随件
氦质谱检漏与漏率检测服务
面向真空腔体、焊接件与馈通件的氦质谱检漏服务,检测下限 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s。真空腔体、大型焊接件与馈通件逐台检测并出具记录,注明检测方法与漏率,随件交付,而不是只给一句口头保证。
真空钎焊服务
面向不锈钢与铝合金组件的真空钎焊:不用钎剂、不生成氧化皮,焊后无需清洗,服役中也没有残留钎剂向腔体内持续放气。钎料按客户烘烤温度选型,接头用氦质谱检漏验证,而不是靠肉眼判断。
真空炉与真空热处理
真空热处理、真空钎焊与腔体真空烘烤除气(150–400 °C)服务:不锈钢与铝合金真空部件可按客户工艺曲线执行,全程记录炉温与工件温度,用于超高真空部件的除气处理,并逐件出具报告。
CF(ConFlat)法兰加工
超高真空用 CF(ConFlat)法兰精密加工:刀口密封可至 1 × 10⁻¹³ Torr,可烘烤至 450 °C,材质为 304L/316L 不锈钢,常规尺寸与非标几何形状均可加工,刀口角度与螺栓孔位逐件复
KF、ISO-K 与 ISO-F 真空法兰加工
KF(NW)、ISO-K 与 ISO-F 真空法兰精密加工,材质 304/316L 不锈钢与铝合金,规格自 KF10 至 ISO 630,O 型圈槽与密封面同序配对加工,中心圈与卡爪按标准配作,密封面不留周向
真空观察窗加工
真空观察窗法兰自有产线加工:CF 与 KF 窗体配同序加工的玻璃座,可烘烤的超高真空结构,支持非标尺寸与几何形状。玻璃座密封面与法兰内孔同心且平整,避免观察窗成为整台腔体最先漏的地方。
真空馈通法兰加工
CF 与 KF 真空馈通法兰体加工:功率、热电偶、仪表与多针馈通件,法兰体、陶瓷座与导体孔一次装夹加工,安装面与法兰内孔保证同轴、避免偏心,成品按整体组件做氦质谱检漏,附检测记录。
UHV 腔体与部件
超高真空(UHV)腔体与部件制造:316L 与 316LN 不锈钢,内表面电解抛光,配全金属密封可烘烤至 400 °C,配套 CF 法兰、观察窗、馈通件与波纹管,适用于半导体与科研真空系统,出厂前氦检漏至 1
定制真空腔体制造
定制真空腔体,按图纸或按规格制造:316L、铝合金,大型焊接件加工范围可达 12 m,逐台做氦检漏与三坐标测量机(CMM)验证,密封面均在焊后加工,并提供材质证明与焊接工艺文件,单件与批量长期供货均可。
真空腔体制造与焊接
真空腔体制造与焊接:全焊透洁净氩弧焊(TIG),无微孔、无收弧弧坑,焊接工艺规程受控,氦检漏至 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s,电解抛光与钝化在厂内完成,焊后密封面再加工以保证平面度,逐台出具检漏记录。
真空除气腔
用于电池电芯、树脂与材料除气的 316L 真空除气腔:内表面电解抛光,配 ISO-KF 法兰接口,密封件按工艺蒸气选型,内部几何可完全排净、不留积液死角,便于换产品清洗,逐台氦检漏并做高真空性能验证。
热真空与空间环境模拟腔
热真空(TVAC)与空间环境模拟腔体制造:316L 不锈钢容器配内部热沉、馈通与光学接口,真空密封性经氦检漏验证,波纹管与滑动支撑吸收冷热位移,接口按需布置,冷热循环下保持真空边界完整。

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