Sellos FFKM para la fabricación de semiconductores: control de plasma, vacío y contaminación
La resistencia al plasma es solo el principio. Diseña una especificación de sellado basada en la química, el vacío, el ciclo térmico, las partículas, la desgasificación y los límites de metales traza.
La fabricación de semiconductores expone las juntas a una combinación de plasma agresivo, gases de proceso reactivos, alto vacío, temperaturas elevadas y estrictos límites de contaminación.
Un sello debe cumplir más que simplemente evitar la fuga. También puede tener que resistir la erosión por plasma, mantener la fuerza de sellado durante el ciclo térmico y minimizar la liberación de partículas, metales traza, extractables y compuestos volátiles.
Por estas razones, el perfluoroelastómero—comúnmente identificado con la designación de la ASTM— FFKM—se utiliza ampliamente en equipos críticos de fabricación de semiconductores.
Sin embargo, no todos los compuestos de FFKM son adecuados para todos los procesos semiconductores.
Una formulación desarrollada para el plasma de flúor puede comportarse de manera diferente en el plasma de oxígeno. Un compuesto optimizado para altas temperaturas no siempre proporciona la menor liberación de gas. Un FFKM relleno de minerales puede resistir la erosión, pero puede liberar partículas inaceptables después de que el polímero circundante sea atacado.
El principio fundamental es:
Las juntas de semiconductor FFKM deben seleccionarse de acuerdo con la química específica del proceso, el tipo de plasma, el nivel de vacío, la temperatura, el movimiento de la junta y los límites de contaminación, y no solo por el nombre del material.
Esta guía explica cómo se seleccionan los sellos FFKM para aplicaciones de plasma semiconductor, vacío y procesamiento en húmedo, y qué propiedades deben evaluar los fabricantes de equipos y las instalaciones de fabricación.
¿Por qué los sellos son cruciales en el equipo de semiconductores?
Los sellos se utilizan en todo el equipo de procesamiento de obleas, incluyendo:
- Cubiertas de la cámara de proceso
- Válvulas de cremallera y de compuerta
- Sistemas de entrada de gas
- Cabezales de ducha y colectores de gas
- Válvulas de aislamiento
- Líneas frontales de vacío
- Puertas de la cámara
- Conexiones de la bomba
- Sistemas de transferencia de obleas
- Contenedores químicos
- Controladores de flujo
- Filtrados y conectores
- Válvulas y accesorios para tratamiento húmedo
Aunque estos componentes pueden representar una pequeña parte del coste del equipo, su rendimiento puede afectar a:
- Estabilidad al vacío
- Contención de gas de proceso
- Limpieza de la cámara
- Duración de actividad del equipo
- Intervalos de mantenimiento preventivo
- Contaminación de los obleas
- Repetición del proceso
- Rendimiento
DuPont identifica la contaminación por partículas, la liberación de gases y los extractables causados por el deterioro de los sellos como problemas importantes en la producción de semiconductores. Su guía sobre sellado para semiconductores cubre procesos de grabado, deposición, oxidación, difusión y procesos húmedos.
Un sello que sigue impidiendo la fuga visible puede seguir siendo inadecuado si su superficie está erosionándose o liberando contaminantes en la cámara de proceso.
¿Por qué se utiliza el FFKM en la fabricación de semiconductores?
El FFKM tiene una estructura polimérica altamente fluorada que generalmente proporciona una resistencia más amplia al calor, a los productos químicos y a los ambientes con plasma que los elastómeros convencionales como el FKM y el silicona.
Los compuestos FFKM específicos para semiconductores pueden ser diseñados para proporcionar:
- Erosión reducida en el plasma
- Generación de partículas baja
- Baja concentración de metales pesados
- Baja emisión de gas
- Extratos bajos
- Estabilidad a altas temperaturas
- Configuración de compresión baja
- Alta resistencia química a los líquidos
- Sellado fiable bajo vacío
- Fabricación y envasado en salas limpias controladas
Trelleborg describe los materiales FFKM de calidad semiconductora como combinando alta pureza, muy bajo contenido de metales residuales, resistencia a los plasmas, reducción de la generación de partículas y ultra-baja desgasificación en condiciones de alto vacío.
Estas propiedades hacen de FFKM una opción importante tanto para los equipos de procesamiento de obleas en la parte frontal como para los sistemas de suministro de fluidos que los soportan.
Los procesos semiconductores tienen requisitos de sellado diferentes
Erosión, partículas, química del plasma y desgaste dinámico.
ETCH · PECVD · ASHDesgasificación, permeación, ajuste de compresión y calor.
PVD · ALD · DIFFUSIONCompatibilidad, extractibilidad, iones y metales traza.
LIMPIO · REVESTIDO · PLATEADOLa selección de sellos para semiconductores se puede dividir en tres grupos de procesos generales:
- Procesos de plasma y secos
- Procesos de vacío y térmicos
- Procesos químicos húmedos
Un compuesto que funciona bien en un grupo no debe ser automáticamente aprobado para otro.
| Entorno del proceso | Requisitos principales para el sello de la cubierta |
|---|---|
| Etiquetado por plasma | Resistencia al plasma, baja erosión y baja formación de partículas |
| CVD, PECVD y ALD | Compatibilidad con el gas, pureza, estabilidad contra el calor y contra el vacío |
| PVD | Sellado al vacío, resistencia a la temperatura y baja emisión de gas |
| Deshojado y despojado | Resistencia a la oxidación por plasma y baja contaminación |
| Tratamiento térmico | Resistencia de ajuste de compresión y estabilidad a altas temperaturas |
| Etiquetado y limpieza con agua | Resistencia química, baja extracción y bajo contenido de metales traza |
| Válvulas de cremallera y de compuerta | Partículas bajas, resistencia al desgaste y fiabilidad de la junta dinámica |
| Entrega de gas | Compatibilidad química, control de la permeación y pureza |
| Alto vacío | Baja emisión de gas, baja permeación y retención de la fuerza de sellado |
El sistema de selección de materiales semiconductores de DuPont también divide las aplicaciones semiconductoras en grupos según la forma de plasma/gas, térmica y de proceso húmedo, en lugar de utilizar una recomendación general para FFKM.
Sellos FFKM en procesos de plasma
erosión química
Spattering físico
El plasma se utiliza en la fabricación de semiconductores para procesos como:
- Etiquetado reactivo con iones
- Etiquetado por plasma con acoplamiento inductivo
- Depósito químico de vapor mejorado por plasma
- Depósito de capas atómicas mejorado por plasma
- Resista a la desintegración
- Ashing
- Limpieza de cámaras
- Tratamiento superficial
Los gases comunes del plasma y del proceso pueden incluir:
- Oxygeno
- Trifluoruro de nitrógeno
- Trifluoruro de carbono
- Cloruro de hidrógeno
- Tricloruro de boro
- Hexamonio de azufre
- Mezclas de fluorocarbonos
- Gases que contienen hidrógeno
Estos ambientes pueden atacar las superficies de los elastómeros y acortar la vida útil de los sellos.
Cómo el plasma ataca una junta de elastómero
El ataque con plasma puede involucrar mecanismos químicos o físicos.
En un ataque químico, los radicales reactivos interactúan con el material de sellado y forman productos de degradación volátiles. En un ataque físico, los iones energéticos bombardean y eliminan material de la superficie del sello.
El mecanismo dominante depende de:
- Configuración del reactor de plasma
- Química del gas
- Potencia RF
- La presión
- Temperatura
- Velocidad de flujo
- Energía ionica
- Localización del oso
- Exposición directa o remota
La investigación sobre la sellado por plasma de DuPont explica que el grabado por ión reactivo, el plasma acoplado inductivamente y los sistemas de plasma posteriores pueden exponer las sellas a condiciones muy diferentes. Además, distingue la erosión química impulsada por radicales de la sputtering física impulsada por ión.
Por eso una declaración como “FFKM resistente al plasma” no constituye una especificación completa.
La química del plasma es importante
Las diferentes composiciones químicas del plasma pueden producir diferentes comportamientos de degradación.
Por ejemplo:
- El plasma de oxígeno puede oxidar y eliminar los componentes orgánicos.
- El plasma de flúor puede atacar ciertos rellenos o estructuras poliméricas.
- El plasma que contiene cloro puede requerir diferentes condiciones de compatibilidad.
- El plasma remoto puede producir un ataque químico principalmente impulsado por radicales.
- La exposición directa al plasma puede incluir un bombardeo de iones más potente.
Un compuesto que produce una baja pérdida de peso en una receta plasmática puede no ofrecer el mismo rendimiento en otra.
Para la evaluación del material, proporcione:
- Mezcla de gas completa
- Ratios de flujo de gas
- Presión en la cámara
- Potencia de plasma
- Tiempo de exposición
- Localización del oso
- Temperatura de la cámara
- Química de limpieza
- Intervalo de mantenimiento
La erosión por plasma no es la única preocupación
Una baja erosión es importante, pero el sellado también debe degradarse de forma limpia.
Un compuesto puede perder relativamente poco peso sin dejar partículas ni residuos metálicos en la cámara. Otro compuesto puede sufrir una erosión controlada pero producir principalmente productos volátiles que pueden eliminarse a través del sistema de vacío.
Esto significa que el rendimiento del plasma debe evaluarse utilizando varias medidas:
- Perder peso
- Desgarros superficiales
- Contenido de partículas
- Tamaño de las partículas
- Composición de las partículas
- Liberación de metales traza
- Retención de la fuerza de la muela
- Derramamiento tras la exposición
La investigación publicada por DuPont muestra que la selección de los aditivos puede afectar significativamente el comportamiento de las partículas y la contaminación metálica durante la exposición al plasma.
Cómo los rellenos FFKM afectan la generación de partículas
El plasma elimina el elastómero circundante.
Las partículas inorgánicas duras permanecen en la superficie.
Las partículas y los elementos traza pueden entrar en la cámara.
Los compuestos FFKM convencionales pueden contener:
- Carbono negro
- Silicio
- Agentes de relleno minerales
- Plaguetas de óxido metálico
- Plaguicidas poliméricos
Estos rellenos pueden mejorar la dureza, la resistencia, el comportamiento térmico o la procesabilidad. Sin embargo, también pueden afectar al rendimiento de la contaminación.
Agregantes minerales y metálicos
Algunos rellenos minerales resisten mejor la erosión por plasma que el polímero circundante.
A medida que el polímero se retira, las partículas de carga pueden permanecer expuestas y eventualmente desprenderse en la cámara. Dependiendo de su composición, estas partículas también pueden introducir contaminación metálica o iónica.
La investigación sobre el plasma de DuPont señala que los rellenos resistentes al plasma, como ciertos óxidos, pueden proteger el polímero pero pueden aumentar el riesgo de generación de partículas después de que el polímero que los rodea se haya erosionado.
Composiciones llenadas y no llenadas con polímeros
Los compuestos FFKM rellenos o no rellenos con polímeros pueden reducir el riesgo de dejar partículas inorgánicas duras atrás.
Algunas formulaciones están diseñadas para que el sellado y el relleno se degraden más uniformemente en productos volátiles. Esto puede reducir la contaminación por partículas y metales en ciertos entornos de plasma.
Sin embargo, un material sin rellenar no es automáticamente el mejor para cada aplicación. Los rellenos pueden ser necesarios para:
- Fortalecimiento mecánico
- Estabilidad dimensional
- Resistencia al desgaste
- Resistencia a la extrusión
- Desempeño dinámico del sello
El compuesto debe equilibrar la limpieza del plasma con los requisitos mecánicos de la ubicación de la junta.
Control de la contaminación de partículas
Las partículas liberadas por un sello pueden provenir de:
- Eroción por plasma
- Desgarros superficiales
- Rasguño
- Movimiento dinámico de la válvula
- Instalación deficiente
- Compresión excesiva
- Acariciamiento y rasguño
- Degradación química
- Filleres expuestos
Los sellos dinámicos pueden ser una fuente de partículas particularmente importante debido a que sus superficies se mueven repetidamente contra el hardware.
Las ubicaciones dinámicas más comunes incluyen:
- Válvulas de ranura
- Válvulas de compuerta
- Válvulas de aislamiento
- Movimiento de las puertas de la cámara
- Mecanismos de retroceso
Greene Tweed informa que un FFKM semiconductor desarrollado mediante pruebas dinámicas generó significativamente menos partículas que un material de referencia durante una prueba de 60.000 ciclos. Este resultado ilustra por qué las pruebas estáticas de inmersión o de plasma por sí solas no pueden predecir el rendimiento de una válvula en movimiento.
Reducción de la generación de partículas
Las medidas de control de partículas pueden incluir:
- Selección de un compuesto semiconductor con bajo contenido de partículas
- Identificar el compuesto con la química del plasma
- Mejorando el diseño de los surcos
- Prevenir que el sello se doble o se doble
- Reducir la fricción innecesaria
- Controlar el acabado superficial
- Utilizar un lubricante adecuado cuando sea permitido
- Seleccionar un sello de válvula especialmente diseñado
- Establecimiento de intervalos de reemplazo preventivos
DuPont ha desarrollado diseños especializados de puertas con adhesivo y de sellos TriLobe para aplicaciones con válvulas de puerta y de ranura, donde el comportamiento de la instalación, el movimiento y el control de partículas son importantes.
Contaminación por metales traza
Los metales traza pueden provenir de:
- Reemplazantes compuestos
- Colorantes
- Equipamiento de procesamiento
- Agentes de liberación de moldes
- Procesos de limpieza
- Embalaje
- Degradación de los focos de mariposa
Los elementos relevantes pueden incluir:
- Aluminio
- Calcio
- Hierro
- Magnesio
- Sodio
- Titanio
- Cobre
- Cromo
- Otros metales sensibles al proceso
El plasma puede descomponer la superficie de sellado y liberar material en forma atómica, iónica o en partículas. DuPont señala que los compuestos convencionales rellenos de minerales pueden contener elementos capaces de contribuir a la contaminación metálica, mientras que ciertos compuestos rellenos o no rellenos de polímeros contienen menos constituyentes inorgánicos.
Cuando los metales traza son críticos, los compradores deberían solicitar datos analíticos reales del compuesto propuesto en lugar de basarse en una declaración general como “alta pureza”.”
Los métodos de ensayo relevantes pueden incluir:
- ICP-MS
- Testes de extracción de metales
- Análisis superficial
- Análisis de partículas SEM/EDX
- Cromatografía de iones
- Testes de contaminación específicos para cada lote
Desgasificación en alto vacío
de la selva Perfilación →
a través del sello
La desgasificación es el proceso de liberación de compuestos volátiles de un material bajo la acción del vacío, el calor o la plasma.
Las posibles fuentes incluyen:
- Añadidas para facilitar el procesamiento residual
- Subproductos de la curación
- Absorción de la humedad
- Ingredientes de bajo peso molecular
- Productos de degradación de materiales
- Residuo de limpieza
La desgasificación puede:
- Aumenta el tiempo de bombeo
- Reducir la estabilidad del vacío
- Contaminar las superficies de la cámara
- Interferir con las películas depositadas
- Aumentar los gases de fondo
- Reducir los intervalos de mantenimiento
Los proveedores de FFKM para semiconductores, por lo tanto, desarrollan y prueban compuestos para una baja emisión de gas y una alta resistencia química.
Trelleborg afirma que su gama de FFKM para semiconductores está diseñada para una emisión de gas extremadamente baja en condiciones de alto vacío, mientras que Greene Tweed identifica la baja emisión de gas como una característica de selección para compuestos específicos para procesos secos y húmedos.
Los datos de desgasificación deben ser comparados cuidadosamente
Los resultados publicados de la desgasificación pueden ser diferentes:
- Temperaturas
- Niveles de vacío
- Tempos de exposición
- Tamaños de muestra
- Métodos analíticos
- Procedimientos de precalibración
Dos compuestos no pueden ser comparados de forma fiable a menos que las condiciones de ensayo sean similares.
Para una cámara crítica, solicite:
- Pérdida total de masa
- Material volátil y condensable recogido
- Análisis de gas residual
- Espécimes detectados específicos
- Temperatura de prueba
- Nivel de vacío
- Historia de la Bake-out
Permeación y estabilidad del sello al vacío
La desgasificación y la permeación están relacionadas pero son diferentes.
- Desgasificación viene de sustancias liberadas por el propio oso.
- Permeación Es el movimiento de gas externo a través del elastómero.
En un alto vacío, la permeación excesiva de gas puede contribuir a:
- Mayor carga de gas
- Tiempo de bombeo más largo
- Dificultad para alcanzar la presión de base
- Contaminación ambiental
- Inestabilidad del proceso
La geometría, la sección transversal y la superficie expuesta del sello influyen en la permeación, así como en el propio compuesto.
Para aplicaciones con alto vacío, evalúe:
- Nivel de vacío objetivo
- Rata de fuga aceptable
- Gás procesado
- Sección transversal de la aleta
- Temperatura de la mantarraya
- Diferencia de presión
- Área de exposición
- Capacidad de bombeo
- Tiempo requerido para la descensión de la presión
DuPont ha destacado las juntas FFKM de baja permeabilidad para aplicaciones semiconductoras a altas temperaturas y bajo vacío, demostrando que el rendimiento en vacío puede requerir un material o un diseño específicos en lugar de un anillo de sellado O-ring de uso general.
Conjunto de compresión y estabilidad térmica
Un sello puede ser químicamente resistente y aún así fallar debido a que pierde la fuerza de sellado elástica.
El juego de compresiones se vuelve especialmente importante en:
- Cámaras de proceso con calefacción
- Sistemas de difusión
- Equipos para CVD y ALD
- Flanjos de vacío
- Cubiertas de cámara
- Equipo con ciclos de mantenimiento largos
Los síntomas posibles incluyen:
- No conseguir alcanzar el vacío
- Desbordamiento tras el tiempo de recarga de la cámara
- Tiempo de bombeo más largo
- Derramamiento tras la mantenimiento
- Desplazamiento permanente
- Reducción de la presión de contacto
Un compuesto de FFKM semiconductor debería ser revisado en cuanto a:
- Conjunto de compresión
- Retención de la fuerza de la muela
- Temperatura máxima continua
- Ciclo térmico
- Desempeño del vacío
- Exposición química a temperaturas elevadas
La calificación de temperatura más alta publicada no siempre es la mejor opción. Un compuesto optimizado para temperaturas extremas puede tener características de plasma, desgasificación o pureza diferentes de una clase diseñada para deposición o grabado.
Sellos semiconductores de proceso húmedo
El FFKM también se utiliza en sistemas de procesamiento de obleas y sistemas de suministro de productos químicos en condiciones húmedas.
Los fluidos típicos incluyen:
- Agua ultrapura
- Ácido fluorhídrico
- Ácido sulfúrico
- Ácido nítrico
- Ácido fosfórico
- Peróxido de hidrógeno
- Hidróxido de amonio
- Soluciones Piranha
- Soluciones de limpieza SC-1 y SC-2
- Desintoxigantes de fotomuestreado
- NMP
- Hidroxilamina
- IPA
- DMSO
- Soluciones de galvanoplastia
El manual de selección de sellos FFKM de alta pureza para aplicaciones semiconductoras de DuPont incluye la preparación de obleas, el grabado en húmedo, la despegue y el recubrimiento de cobre.
Criterios de selección para procesos húmedos
En los procesos húmedos, priorice:
- Compatibilidad química
- Extratos bajos
- Baja contaminación iónica
- Baja concentración de metales pesados
- Resistencia al hinchamiento
- Retención de propiedades mecánicas
- Tratamiento y envasado en salas limpias
Greene Tweed reporta un bajo contenido total de carbono orgánico, bajos niveles de metales traza lechables y una baja contaminación iónica en los materiales de sellado para procesos húmedos de semiconductores.
Un compuesto de sellado seleccionado para plasma seco no debe utilizarse automáticamente en una plataforma de trabajo húmeda. Las especificaciones de la química y la contaminación del proceso húmedo deben revisarse por separado.
Fabricación y envasado de salas limpias
Un compuesto de alta pureza puede contaminarse después del moldeo si se manipula, limpia o embala de forma incorrecta.
Las posibles fuentes de contaminación incluyen:
- Polvo
- Contacto con la piel
- Retirando los residuos
- Residuo de liberación de moldes
- Productos químicos para la limpieza
- Materiales de embalaje
- Almacenaje no controlado
- Equipamiento de producción mixto
En el caso de los sellos semiconductores críticos, los compradores pueden necesitar especificar:
- Clase de fabricación de salas limpias
- Método de limpieza
- Rinconado con agua ultrapura
- Inspección de partículas
- Embalaje doble
- Identificación de lote
- Código de fecha
- Certificado de conformidad
- Límites de metal traza
- Material de embalaje
Trelleborg afirma que los sellos FFKM semiconductores seleccionados se fabrican y embalan en condiciones de sala limpia controlada, enfatizando que la limpieza del proceso se extiende más allá de la propia formulación del compuesto.
Sellos semiconductores estáticos vs. dinámicos
Retención de vacío, ajuste de compresión y estabilidad térmica.
Desgaste, fricción, adhesión, rotura y partículas generadas.
Localizaciones de los sellos estáticos
Los ejemplos incluyen:
- Cubiertas de cámara
- Conexiones de los colectores de gas
- Flanjos de vacío
- Cubiertas de sensor
- Accesorios químicos
Entre los requisitos clave se incluyen:
- Resistencia de ajuste de compresión
- Baja emisión de gas
- Compatibilidad química
- Retención de vacío
- Estabilidad térmica
Localizaciones dinámicas de los sellos
Los ejemplos incluyen:
- Válvulas de ranura
- Válvulas de compuerta
- Válvulas de aislamiento
- Movimiento de los componentes de la cámara
Los lugares dinámicos también requieren:
- Resistencia al desgaste
- Fricción baja
- Resistencia a los rasguños
- Control de partículas
- Resistencia al pegado
- Geometría de instalación estable
No seleccione una junta dinámica utilizando únicamente datos de erosión por plasma estático o inmersión química.
Modos de fallo comunes del semiconductor FFKM
| Sintoma de fallo | Causa posible |
|---|---|
| Aumentan las partículas de cámara | Erosión por plasma, liberación de rellenos o abrasión |
| La superficie de la boca se vuelve áspera | Atac por plasma o químico |
| La reducción de presión con la bomba de vacío se vuelve más lenta | Desgasificación, permeación o presión de compresión |
| La goma se adhiere al hardware de la válvula | Calor, degradación química o compresión excesiva |
| Las juntas se rompen después de limpiar la cámara | Química del plasma o ciclos térmicos incompatibles |
| La contaminación metálica aumenta | Contaminación inorgánica del material de relleno o de la manipulación |
| El aceite de cáñamo se hincha en el proceso húmedo | Incompatibilidad química incorrecta |
| El escape de líquido ocurre después del tiempo de recarga | Pérdida de elasticidad o de la capacidad de compresión |
| Valve crea partículas | Desgaste dinámico, torsión o geometría de la junta inadecuada |
| El intervalo de mantenimiento se reduce | Composición incorrecta para las condiciones del proceso |
El análisis de fallas debe examinar el sello junto con el historial de la cámara, la receta de plasma, el ciclo de limpieza y el estado del hardware.
Algunas técnicas útiles pueden incluir:
- Inspección óptica
- Medición de la pérdida de peso
- Test de dureza
- Medición dimensional
- SEM/EDX
- Espectroscopía superficial
- Contador de partículas
- Testes de fuga
- Evaluación de la compresión de conjuntos
Cómo seleccionar un compuesto FFKM para semiconductores
Utilice el siguiente proceso de selección.
1. Identifique el segmento del proceso
Especificar si el sello se utilizará en:
- Etch
- Depósito
- Deshojado o desbarbado
- Tratamiento térmico
- Implantación de iones
- Limpieza con agua
- Distribución química
- Transferencia por vacío
2. Defina la química completa
Proporcionar:
- Gases de proceso
- Gases de plasma
- Gases de limpieza
- Productos químicos húmedos
- Concentraciones
- Ratios de flujo de gas
- Productos secundarios de la reacción
3. Defina las condiciones del plasma
Incluir:
- Plazma directa o remota
- Tipo de reactor
- Potencia RF
- La presión
- Temperatura
- Duración de la exposición
- Localización del oso
4. Definición de temperatura y vacío
Proporcionar:
- Temperatura normal
- Temperatura máxima
- Temperatura de cocción
- Presión de base
- Presión de funcionamiento
- Rata de fuga aceptable
- Requisitos de bombeo
5. Definir los límites de contaminación
Especificar requisitos para:
- Generación de partículas
- Metales de traza
- Desgasificación
- Extractables
- Contaminación iónica
- Carbono orgánico total
6. Defina el movimiento del sello
Identificar:
- Utilización estática o dinámica
- Rata de ciclo de la válvula
- Velocidad
- Accidente cerebrovascular
- Acabado superficial
- Restricciones de lubricación
7. Revisión del diseño del sello
Proporcionar:
- Dimensiones de los anillos O
- Ancho y profundidad de Groove
- Extracción de la boca del oso
- Estiramiento
- Libera de extrusión
- Tolerancias de hardware
- Dibujo o muestra física
8. Validar el compuesto real
Para aplicaciones críticas, considere:
- Prueba de erosión por plasma
- Test de partículas
- Análisis de la desgasificación
- Análisis de metales traza
- Inmersión química
- Ciclo térmico
- Pruebas de ciclo dinámico
- Certificación a nivel de cámara
La especificación final debería identificar un compuesto específico y un proceso de fabricación aprobado, en lugar de simplemente indicar “FFKM de calidad semiconductor”.”
Lista de verificación de requisitos para el suministro de FFKM para semiconductores
| Información | Detalles requeridos |
|---|---|
| Tipo de proceso | Etch, CVD, ALD, PVD, ceniza, térmica o húmeda |
| Gases de proceso | Química completa del gas y del plasma |
| Química de limpieza | NF3, O2, CF4 o otros medios de limpieza |
| Productos químicos húmedos | Nombres, concentraciones y mezclas |
| Temperatura | Mínimo, normal, máximo y tiempo de cocción |
| Vacío | Presión de base y tasa de fuga aceptable |
| Plasma | Tipo, potencia, presión y tiempo de exposición |
| Movimiento | Estática o dinámica |
| Ciclos | Ciclos de servicio o intervalos de mantenimiento de la válvula |
| Pureza | Límits de partículas, metal, desgasificación y extractabilidad |
| Dimensiones | Tamaño del sello y dibujo de la ranura |
| Cebo existente | Materiales actuales y compuestos si se conocen |
| Modo de fallo | Erosión, partículas, pegajosidad, fugas o hinchazón |
| Embalaje | Requisitos para las salas limpias y el envasado |
| Cantidad | Prototipo y demanda anual |
Total Cost of Ownership
Costo de compra visible
Las juntas de semiconductores FFKM pueden tener un alto precio de compra inicial, pero el coste de la junta debe ser evaluado en función de:
- Interrupción de la actividad de la cámara
- Trabajo de mantenimiento preventivo
- Waferes perdidos
- Limpieza de cámaras
- Rehabilitación
- Pérdida de rendimiento
- Inventario de piezas de repuesto
- Daño por fugas o hardware
La guía de costos del ciclo de vida de DuPont recomienda comparar el precio del sello con el tiempo medio entre las reparaciones, los tiempos de inactividad no programados y los costos operativos asociados a la sustitución.
Un compuesto más caro puede ofrecer un coste total más bajo si:
- Reduce la generación de partículas
- Extiende los intervalos de limpieza de la cámara
- Mejora la vida útil de las válvulas
- Reducen los fallos del sistema de vacío
- Previene la contaminación
- Aporta intervalos de mantenimiento más largos
El mejor compuesto no necesariamente tiene la calificación de temperatura más alta ni el precio más alto. Es el material calificado que menos cuesta y cumple los requisitos de proceso, pureza y fiabilidad.
Errores comunes de selección
Seleccionar un FFKM para cada proceso semiconductor
El grabado, la deposición, el procesamiento en húmedo y el equipo térmico crean diferentes condiciones de sellado.
Solo se evalúa la pérdida de peso en plasma
Un compuesto puede presentar una baja tasa de erosión pero aún así generar partículas o contaminación de metales traza.
Ignorando la química de los rellenos
El tipo de relleno puede influir en el comportamiento de las partículas y los residuos metálicos.
El uso de un compuesto del proceso seco en una aplicación húmeda
La resistencia al plasma no confirma la compatibilidad con ácidos, bases, disolventes ni abrillantadores.
Ignorando la generación dinámica de partículas
El sello de la válvula de ranura debe evaluarse en condiciones de movimiento y ciclo representativas.
Comparación de los valores de desgasificación obtenidos mediante diferentes métodos de ensayo
La temperatura, la presión, la duración y la preparación de la muestra deben ser comparables.
Especificando solo “FFKM de alta pureza”
Se deben definir el compuesto exacto, el proceso de limpieza, el embalaje y los límites de contaminación.
Ignorando el diseño de la ranura y el hardware
Incluso la combinación correcta puede fallar debido a una presión excesiva, un acabado superficial deficiente, torsión o un volumen de ranura insuficiente.
Conclusión
Los sellos FFKM ayudan a que el equipo semiconductor funcione en entornos que incluyen plasma, gases reactivos, alto vacío, temperaturas extremas y productos químicos agresivos y húmedos.
Sin embargo, para conseguir una sellado semiconductor eficaz es necesario más que una resistencia química general.
El compuesto seleccionado debe proporcionar el equilibrio adecuado de:
- Resistencia al plasma
- Baja erosión
- Generación de partículas baja
- Baja concentración de metales pesados
- Baja emisión de gas
- Extratos bajos
- Estabilidad al vacío
- Resistencia de ajuste de compresión
- Compatibilidad química con los productos químicos
- Desempeño mecánico
- Tratamiento en salas limpias
Los diferentes procesos de grabado, deposición, termofusión y humedado pueden requerir formulaciones de FFKM diferentes.
En los casos críticos, la selección de los compuestos debe basarse en la receta completa del proceso de plasma, la química del proceso, la temperatura, el nivel de vacío, el movimiento de la junta y los requisitos de contaminación. Los ensayos de homologación deben reproducir el proceso real lo más fielmente posible.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se utiliza FFKM en equipos semiconductores?+
FFKM proporciona una combinación de resistencia química, estabilidad térmica y rendimiento de sellado elástico. Las clases específicas para semiconductores también pueden ofrecer partículas reducidas, baja emisión de gas y baja contaminación por metales traza.
¿Es cada FFKM adecuado para el plasma?+
No. El rendimiento del plasma depende del polímero, el relleno, el sistema de curado, la química del plasma, la potencia, la presión y la ubicación de la junta.
¿Cuál es el mejor FFKM para plasma de oxígeno?+
Se debe seleccionar un compuesto específicamente probado para la resistencia al oxígeno-plasma. La compatibilidad química general no confirma la resistencia al oxígeno-plasma.
¿Qué FFKM es el mejor para la limpieza de la cámara de NF3?+
Utilice un compuesto evaluado en condiciones de plasma que contengan flúor representativas. Se deben considerar la concentración de gas, la fuente de plasma, la temperatura y el tiempo de exposición.
¿Pueden los rellenos causar contaminación en los semiconductores?+
Sí. Algunos rellenos inorgánicos o metálicos pueden permanecer como partículas o liberar elementos traza después de que el polímero circundante se haya erosionado.
¿Cuál es la diferencia entre la desgasificación y la permeación?+
La desgasificación es la liberación de material volátil desde el propio sello. La permeación es el paso del gas a través del elastómero de un lado a otro.
¿Los sellos FFKM negros no son adecuados para aplicaciones semiconductoras?+
No de forma automática. El color solo no define la pureza ni el rendimiento del plasma. Es necesario revisar el sistema de carga, los datos de pruebas de compuestos y los requisitos de aplicación.
¿Se puede utilizar el mismo sello FFKM para procesos secos y húmedos?+
Posiblemente, pero esto no debe asumirse. El compuesto debe cumplir tanto los requisitos para el plasma como los requisitos para el vacío, así como el perfil de compatibilidad química completa.
¿Cómo se pueden reducir las partículas generadas por los sellos?+
Utilice un compuesto específico para aplicaciones con bajo contenido de partículas, optimice el diseño de la junta y de la ranura, evite el giro, controle la fricción y valide la junta bajo ciclos de plasma o de movimiento representativos.
¿Deberían los sellos semiconductores estar envasados en un cuarto limpio?+
Puede ser necesario realizar la limpieza y el embalaje en salas limpias cuando los límites de contaminación por partículas, iones metálicos o compuestos orgánicos sean estrictos. El nivel de limpieza requerido debe indicarse en la especificación de compra.
¿Necesita un sello de semiconductor FFKM personalizado?
Walle Seals fabrica anillos de O-ring de FFKM a medida, juntas de cámara, juntas de válvula, juntas de sellado y componentes de sellado moldeados para equipos de procesamiento por plasma, vacío, térmico y húmedo de semiconductores.
Envíenos:
- Gases de proceso y de limpieza
- Tipo de plasma y parámetros de funcionamiento
- Productos químicos y concentraciones húmedos
- Temperaturas operativas y máximas
- Condiciones de vacío y presión
- Requisitos de sellado estático o dinámico
- Dibujo en Groove o muestra física
- Requisitos de partículas, metales traza y desgasificación
- Material de sellado actual y síntomas de fallo
- Embalaje obligatorio y trazabilidad
Nuestro equipo de ingeniería revisará las condiciones de su proceso y recomendará una configuración de compuesto y sellado de FFKM adecuada.
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