Joints FFKM pour la fabrication de semi-conducteurs : contrôle de la plasma, de la contamination et de la pression
La résistance du plasma n’est qu’un début. Élaborez une spécification de fermeture en fonction de la chimie, du vide, de l’échauffement cyclique, des particules, de l’évaporation et des limites en matière métallique.
La fabrication de semi-conducteurs expose les joints à une combinaison d’agressifs gaz de plasma, de gaz process réactifs, d’un vide élevé, de températures élevées et de limites strictes de contamination.
Un joint doit non seulement empêcher les fuites, mais également résister à l'érosion du plasma, maintenir sa résistance lors des cycles thermiques et minimiser la libération de particules, de métaux présents dans les traces et de composés volatils.
Pour ces raisons, le perfluorélastomère – généralement désigné par la désignation ASTM FFKM— est largement utilisé dans les équipements de fabrication semiconducteurs critiques.
Cependant, tous les composés FFKM ne conviennent pas à tous les procédés semiconducteurs.
Une formulation développée pour le plasma fluoré peut se comporter différemment dans le plasma oxygène. Un composé optimisé pour des températures extrêmes peut ne pas offrir les moins hautes valeurs d’échappement gazeux. Un FFKM rempli de minéraux peut résister à l’érosion mais libérer des particules inacceptables après que le polymère environnant a été attaqué.
Le principe clé est le suivant :
Les joints à membrane FFKM doivent être sélectionnés en fonction de la chimie du procédé, du type de plasma, du niveau de vide, de la température, du mouvement de la membrane et des limites de contamination spécifiques à chaque application — et non uniquement en fonction du nom du matériau.
Ce guide explique comment choisir les joints FFKM pour les applications de plasma, de vide et de traitement humide dans le secteur des semi-conducteurs, ainsi que les propriétés que les fabricants d’équipements et les usines de fabrication doivent évaluer.
Pourquoi les joints toriques sont-ils essentiels dans les équipements semi-conducteurs ?
Les joints sont utilisés dans l'ensemble des équipements de traitement des wafers, notamment :
- Poignées de la chambre de traitement
- Vannes à creux et à équerre
- Systèmes d'alimentation en gaz
- Douches et collecteurs de gaz
- Vannes d'isolation
- Frontières de vide
- Portes de chambre
- Raccordements de la pompe
- Systèmes de transfert de wafer
- Contenants chimiques
- Contrôleurs de débit
- Filtres et connecteurs
- Vannes et raccordements de traitement humide
Bien que ces composants puissent représenter une petite partie du coût de l’équipement, leur performance peut avoir des conséquences sur :
- Stabilité sous vide
- Contrôle de la circulation du gaz process
- Nettoyage des chambres
- Durée de vie des équipements
- Intervales de maintenance préventive
- Contamination des copeaux
- Repétabilité du processus
- Rendement
DuPont considère la contamination par des particules, les gaz dégagés et les substances extractibles résultant du dégradation des joints comme des problèmes importants dans la production de semi-conducteurs. Ses directives relatives à l’étanchéité des semi-conducteurs couvrent les procédés d’attaque chimique, de dépôt, d’oxydation, de diffusion et de séchage.
Un joint qui continue de prévenir les fuites visibles peut encore être impropre si sa surface s’érode ou si elle libère des contaminants dans la chambre de processus.
Pourquoi le FFKM est-il utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs ?
Le FFKM présente une structure polymérique très fluorée qui offre généralement une résistance plus grande aux conditions de chaleur, aux produits chimiques et au plasma que les élastomères conventionnels tels que le FKM et le silicone.
Les composés FFKM spécifiques aux semi-conducteurs peuvent être conçus pour offrir :
- Erosion faible dans le plasma
- Production de particules faibles
- Haute teneur en métaux légers
- Très faible émission de gaz
- Très peu extractibles
- Stabilité à haute température
- Régime de compression faible
- Grande résistance aux produits chimiques humides
- Sûreté de l’étanchéité sous vide
- Fabrication et emballage dans des salles blanches contrôlées
Trelleborg décrit les matériaux FFKM de qualité semiconductrice comme étant capables de combiner une pureté élevée, un taux de traces métalliques très faible, une résistance au plasma, une réduction de la formation de particules et une ultra-basse production d’émissions gazeuses dans des conditions d’ultra-vide.
Ces propriétés font de l’FFKM une option importante tant pour les équipements de traitement des wafers en phase avant que pour les systèmes de distribution de fluides qui les soutiennent.
Les procédés de fabrication des semi-conducteurs nécessitent des exigences de scellement différentes
Érosion, particules, chimie du plasma et usure dynamique.
ETCH · PECVD · ASHDégazage, perméation, rétention de la compression et chaleur.
PVD · ALD · DIFFUSIONCompatibilité, extractibilité, ions et métaux légers.
CLEAN · STRIP · PLATELa sélection des joints en semi-conducteur peut être divisée en trois grandes catégories de processus :
- Processus à plasma et processus à sec
- Processus à vide et thermiques
- Processus chimiques humides
Un composé qui donne de bons résultats dans un groupe ne doit pas automatiquement être approuvé pour un autre groupe.
| Environnement du processus | Exigences relatives au joint d'étanchéité principal |
|---|---|
| Échancrure au plasma | Résistance au plasma, faible érosion et faible formation de particules |
| CVD, PECVD et ALD | Compatibilité du gaz, pureté, stabilité thermique et à vide |
| PVD | Séchage sous vide, résistance à la chaleur et faible dégagement d'hydrogène |
| Brisage et décapage | Résistance à l'oxygène-plasma et faible contamination |
| Traitement thermique | Résistance à la compression et stabilité à haute température |
| Échage humide et nettoyage | Résistance chimique, faible extraction et faible présence de métaux lourds |
| Vannes à creux et à équerre | Petites particules, résistance à l'usure et fiabilité du joint dynamique |
| Livraison de gaz | Compatibilité chimique, contrôle de la pénétration et pureté |
| Haute pression de vide | Baie de fuite faible, faible perméabilité et maintien de la force d’étanchéité |
Le système de sélection des matériaux semi-conducteurs de DuPont sépare également les applications semi-conductrices en groupes selon la méthode du plasma/gaz, la méthode thermique et le procédé humide, plutôt que d’utiliser une recommandation générale pour l’FFKM.
Joints FFKM dans les procédés à plasma
Érosion chimique
Spattering physique
Le plasma est utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs pour des processus tels que :
- Échage réactif par ions
- Échancruration par plasma couplé inductivement
- Déposition chimique de vapeur améliorée par le plasma
- Déposition atomique à l'aide de plasma
- Resistez à la déshabillage
- Ashing
- Nettoyage des chambres
- Traitement de surface
Les gaz courants du plasma et des procédés peuvent inclure :
- Oxygène
- Trifluorure d'azote
- Carbon tétrafluorure
- Chlore
- Trichlorure de bore
- Hélium hexafluorure
- Mélanges de fluorocarbures
- Gaz contenant de l'hydrogène
Ces environnements peuvent endommager les surfaces en élastomère et réduire la durée de vie des joints.
Comment le plasma attaque un joint élastomère
L’attaque par plasma peut impliquer des mécanismes chimiques ou physiques.
Lors d’une attaque chimique, les radicaux réactifs interagissent avec le matériau d’étanchéité et forment des produits de dégradation volatils. Lors d’une attaque physique, des ions énergétiques bombardent la surface de l’étanchéité et en enlèvent le matériau.
Le mécanisme dominant dépend de :
- Configuration du réacteur à plasma
- Chimie du gaz
- Puissance RF
- Pressions
- Température
- Débit
- Energie ionique
- Localisation du phoque
- Exposition directe ou à distance
La recherche de DuPont sur le procédé de scellement par plasma explique que les techniques d’attaque par ions réactifs, le plasma couplé inductivement et les systèmes de plasma en aval peuvent exposer les joints à des conditions très différentes. Elle distingue également l’érosion chimique induite par des radicaux de l’attaque physique par ions.
C’est pourquoi une déclaration telle que “ FFKM résistant au plasma ” n’est pas une spécification complète.
La chimie du plasma importe
Les différentes compositions plasmatiques peuvent entraîner des comportements de dégradation différents.
Par exemple :
- Le plasma d'oxygène peut oxyder et éliminer les composants organiques.
- Le plasma fluoré peut attaquer certains additifs ou structures polymériques.
- Le plasma contenant du chlore peut nécessiter des exigences de compatibilité différentes.
- Le plasma distant peut produire principalement une attaque chimique entraînée par les radicaux.
- L’exposition directe au plasma peut impliquer un bombardement ionique plus énergique.
Un composé qui induit une faible perte de poids dans un régime alimentaire peut ne pas offrir les mêmes résultats dans un autre.
Pour l’évaluation matérielle, veuillez fournir :
- Mélange gazeux complet
- Ratios de débit de gaz
- Pression dans la chambre
- Puissance du plasma
- Temps d'exposition
- Localisation du phoque
- Température de la chambre
- Chimie de nettoyage
- Intervalle de maintenance
L'érosion par plasma n'est pas la seule préoccupation
Une faible érosion est importante, mais le joint doit également se dégrader de manière propre.
Un composé peut perdre relativement peu de poids tout en laissant des particules ou des résidus métalliques dans la chambre. Un autre composé peut subir une érosion contrôlée mais produire principalement des produits volatils qui peuvent être éliminés grâce au système de vide.
Cela signifie que les performances du plasma doivent être évaluées à l’aide de plusieurs mesures :
- Perte de poids
- Fissures de surface
- Contrôle de la quantité de particules
- Dimension des particules
- Composition des particules
- Débarrachement des métaux présents dans les traces
- Conservation de la force de scellage
- Débordement après l’exposition
Les recherches publiées par DuPont montrent que le choix des additifs peut avoir un impact significatif sur le comportement des particules et de la contamination métallique lors de l’exposition au plasma.
Comment les additifs FFKM affectent la génération de particules
Le plasma élimine l’élastomère qui l’entoure.
Les particules inorganiques durcies restent à la surface.
Les particules et les éléments nutritifs peuvent pénétrer dans la chambre.
Les composés FFKM conventionnels peuvent contenir :
- Céramique noire
- Silice
- Composants minéraux
- Fills métalliques à base d'oxyde
- Filtres polymériques
Ces additifs peuvent améliorer la dureté, la résistance, le comportement thermique ou la maniabilité des matériaux. Cependant, ils peuvent également avoir un impact sur les performances de lutte contre la contamination.
Fillers minéraux et métalliques
Certains additifs minéraux résistent mieux à l'érosion par le plasma que le polymère environnant.
Lorsqu'on élimine le polymère, les particules de charge peuvent rester exposées et finir par se détacher dans la chambre. Selon leur composition, ces particules peuvent également introduire une contamination métallique ou ionique.
Les recherches du groupe DuPont sur le plasma indiquent que des additifs résistants au plasma, tels que certains oxydes, peuvent protéger le polymère mais peuvent augmenter le risque de formation de particules après que le polymère qui les entoure aura été érodé.
Composés remplis ou non remplis de polymères
Les composés FFKM remplis ou non remplis en polymère peuvent réduire le risque de laisser des particules inorganiques durcies derrière eux.
Certaines formulations sont conçues de manière à ce que le joint et le chargeur se dégradent de manière plus uniforme en produits volatils. Cela peut réduire la présence de particules et de métaux dans certains environnements à plasma.
Cependant, un matériau non rempli n’est pas automatiquement le meilleur pour chaque application. Des additifs peuvent être nécessaires pour :
- Renforcement mécanique
- Stabilité dimensionnelle
- Résistance à l'usure
- Résistance à l'extrusion
- Performance dynamique des joints
Le composé doit équilibrer la propreté du plasma avec les exigences mécaniques de l'emplacement de la membrane.
Contrôle de la contamination par des particules
Les particules libérées par un scellé peuvent provenir de :
- Érosion par plasma
- Fissures de surface
- Échappement
- Mouvement dynamique de la valve
- Installation incorrecte
- Compression excessive
- Branchez et déchirer
- Désintégration chimique
- Composants de remplissage exposés
Les joints dynamiques peuvent être des sources particulièrement importantes de particules car leurs surfaces se déplacent régulièrement contre les éléments matériels.
Les lieux dynamiques courants comprennent :
- Vannes à creux
- Vannes à obturation par fermeture à ressort
- Vannes d'isolation
- Portes de la chambre de transfert
- Mécanismes de réplication
Selon Greene Tweed, un FFKM à base de semi-conducteurs développé grâce à des essais dynamiques a généré nettement moins de particules que le matériau de référence lors d’un essai de 60 000 cycles. Ce résultat illustre pourquoi les essais statiques à immersion ou au plasma ne permettent pas toujours de prédire les performances d’une vanne en mouvement.
Réduction de la formation de particules
Les mesures de contrôle des particules peuvent inclure :
- Sélection d'un composé semi-conducteur à faible teneur en particules
- Correspondance du composé à la chimie du plasma
- Amélioration de la conception des rainures
- Prévenir le roulement ou le torsadage des tuyaux
- Réduire les frictions inutiles
- Contrôle de la finition de surface
- Utiliser un lubrifiant approprié lorsque cela est permis
- Sélection d’un joint de valve conçu à cet effet
- Définition des intervalles de remplacement préventifs
DuPont a développé des modèles de portes intérieures spécialisées et des dispositifs de fermeture TriLobe pour les applications avec des vannes à ouverture et fermeture latérale, où le comportement d'installation, le mouvement et le contrôle des particules sont importants.
Contamination par des métaux radioactifs
Les métaux traces peuvent provenir de :
- Composants de remplissage
- Pigments
- Equipement de traitement
- Agents de décollage de la matière plastique
- Processus de nettoyage
- Emballage
- Degradation des phoques
Les éléments pertinents peuvent inclure :
- Aluminium
- Calcium
- Fer
- Magnésium
- Sodium
- Titane
- Cuivre
- Zinc
- Autres métaux sensibles au processus
Le plasma peut décomposer la surface de l’étanchéité et libérer des matériaux sous forme atomique, ionique ou particulaire. DuPont note que les composés traditionnels à base de minéraux peuvent contenir des éléments susceptibles de contribuer à la contamination métallique, tandis que certains composés à base de polymères, ou non remplis, contiennent moins de constituants inorganiques.
Lorsque les métaux traces sont critiques, les acheteurs devraient demander des données analytiques réelles pour le composé proposé, plutôt que de se fier à une déclaration générale telle que “ haute pureté ”.”
Les méthodes d'essai pertinentes peuvent inclure :
- ICP-MS
- Test d'extraction de métaux
- Analyse superficielle
- Analyse des particules par SEM/EDX
- Chromatographie ionique
- Test de contamination spécifique à un lot
Dégazage dans un vide élevé
du sceau PERMETRATION →
par le sceau
L’émission de gaz est le processus de libération de composés volatils d’un matériau sous l’effet du vide, de la chaleur ou du plasma.
Les sources possibles comprennent :
- Aides à la transformation résiduelle
- Substances dérivées de la guérison
- Humidité absorbée
- Ingrédients à faible poids moléculaire
- Produits de dégradation des matériaux
- Residus de nettoyage
La dégazation peut :
- Augmenter le temps de pompage
- Réduire la stabilité du vide
- Contaminer les surfaces de la chambre
- Interférer avec les films déposés
- Augmentation des gaz de fond
- Réduire les intervalles de maintenance
Les fournisseurs de filtres à air à membrane fine (FFKM) développent donc des composés à faible taux de dégazage ainsi que des propriétés chimiques de résistance.
Trelleborg indique que sa gamme de fluides de lubrification FFKM est conçue pour une élimination ultra-minime de gaz lors d’une pression très faible, tandis que Greene Tweed identifie l’élimination de gaz comme une caractéristique de sélection pour les composés destinés à des applications spécifiques dans des conditions sèches ou humides.
Les données relatives à l’émission de gaz doivent être comparées avec soin
Les résultats des analyses d'émission de gaz publiés peuvent différer :
- Températures
- Niveaux de vide
- Temps d'exposition
- Dimensions des échantillons
- Méthodes analytiques
- Procédures de préconditionnement
Deux composés ne peuvent pas être comparés de manière fiable à moins que les conditions d’essai soient similaires.
Pour une chambre critique, demande :
- Perte totale de masse
- Matériau volatil et condensable recueilli
- Analyse des gaz résiduels
- Espèces spécifiques détectées
- Température d'essai
- Niveau de vide
- Histoire de la cuisson au four
Perméabilité et stabilité du sachet sous vide
L’évaporation et la pénétration sont liés mais diffèrent.
- Dégazage Il provient de substances libérées par le phoque lui-même.
- Perméation C’est le mouvement du gaz extérieur à travers l’élastomère.
Dans un vide très faible, une pénétration excessive de gaz peut contribuer à :
- Augmentation de la charge de gaz
- Plus de temps de pompage
- Difficulté à atteindre la pression de base
- Contamination de l'environnement
- Instabilité du processus
La géométrie de la membrane, sa section transversale et sa surface exposée influencent la perméabilité ainsi que le composé lui-même.
Pour les applications à vide élevé, évaluez :
- Niveau de vide cible
- Taux de fuite acceptable
- Gaz de processus
- Section transversale du sceau
- Température du phoque
- Déséquilibre de pression
- Zone d'exposition
- Capacité de pompage
- Temps requis pour le remplissage
DuPont a mis en évidence les joints FFKM à faible perméabilité pour une utilisation dans des applications à haute température et à haute pression, démontrant que les performances à haute pression peuvent nécessiter un matériau ou un design spécifiques plutôt qu’un joint O-ring à usage général.
Set de compression et stabilité thermique
Un joint peut être chimiquement résistant et encore échouer car il perd sa force d’étanchéité élastique.
Le jeu de compression devient particulièrement important dans les cas suivants :
- Chambres de traitement chauffées
- Systèmes de diffusion
- Equipement CVD et ALD
- Fils à vide
- Capots de chambre
- Equipement présentant de longs cycles de maintenance
Les symptômes possibles comprennent :
- Échec à atteindre le vide
- Débordement après le refroidissement de la chambre
- Plus de temps de pompage
- Débordement après l'entretien
- Plomberie permanente
- Réduction de la pression de contact
Un composé FFKM à base de semi-conducteurs doit être examiné en ce qui concerne :
- Set de compression
- Conservation de la force de scellage
- Température maximale continue
- Changement thermique
- Performance de la pompe à vide
- Exposition chimique à la température
La température maximale publiée n’est pas toujours la meilleure option. Un composé optimisé pour des conditions de chaleur extrêmes peut présenter des caractéristiques de plasma, de dégazage ou de pureté différentes d’un grade conçu pour la dépôt ou l’ébauche.
Joints semi-conducteurs à séchage humide
Le FFKM est également utilisé dans les systèmes de traitement des wafers humides et de livraison de produits chimiques.
Les fluides typiques comprennent :
- Eau ultrapure
- acide fluorhydrique
- Acide sulfurique
- acide nitrique
- acide phosphorique
- Peroxyde d'hydrogène
- Hydroxyde d'ammonium
- Solutions Piranha
- Solutions de nettoyage SC-1 et SC-2
- Décolorants photoresistants
- NMP
- Hydroxylamine
- IPA
- DMSO
- Solutions de placage en cuivre
Le guide de sélection des joints FFKM haute pureté pour semi-conducteurs de DuPont liste la préparation des wafers, l’ébauche en humide, l’élimination de la couche de cuivre et la mise en cuivre comme applications pour ces joints.
Critères de sélection pour le processus humide
Pour les processus humides, privilégiez :
- Compatibilité chimique
- Très peu extractibles
- Baie de contamination ionique faible
- Haute teneur en métaux légers
- Résistance aux gonflements
- Conservation des propriétés mécaniques
- Traitement et emballage dans un milieu propre
Greene Tweed rapporte une teneur totale en carbone organique faible, un faible taux de métaux lourds libérés lors de la décontamination et une faible contamination ionique pour les matériaux de jointures à séchage humide utilisés dans les semiconducteurs.
Un composé de silicone sélectionné pour le plasma sec ne doit pas automatiquement être utilisé sur un banc humide. Les caractéristiques de la chimie et de la contamination du procédé humide doivent être examinées séparément.
Fabrication et emballage dans des salles blanches
Un composé de haute pureté peut être contaminé après le moulage si il est manipulé, nettoyé ou emballé de manière incorrecte.
Les sources de contamination possibles sont notamment les suivantes :
- Poussière
- Contact avec la peau
- Brisage des débris
- Résidu de délièvement du moule
- Produits chimiques de nettoyage
- Matériaux d'emballage
- Conservation non contrôlée
- Equipement de production mixte
Pour les joints de semi-conducteurs critiques, les acheteurs devront peut-être spécifier :
- Classe de fabrication de salles blanches
- Méthode de nettoyage
- Rincer à l'eau ultrapure
- Inspection des particules
- Emballage double
- Identification du lot
- Code de date
- Certificat de conformité
- Limites de trace-métal
- Matériau d'emballage
Trelleborg indique que les joints FFKM semi-conducteurs sélectionnés sont fabriqués et emballés dans des conditions de salle blanche contrôlées, soulignant que la propreté du processus s’étend au-delà de la formulation du composant lui-même.
Joints à semi-conducteurs statiques vs dynamiques
Conservation sous vide, réglage de la compression et stabilité thermique.
Usure, friction, adhérence, déchirure et particules générées.
Localisations des joints statiques
Les exemples comprennent :
- Capots de chambre
- Raccords de vanne à gaz
- Fils à vide
- Boîtiers de capteurs
- Raccordements chimiques
Les principaux critères sont les suivants :
- Résistance de la série de compressions
- Très faible émission de gaz
- Compatibilité chimique
- Conservation sous vide
- Stabilité thermique
Localisations dynamiques des joints
Les exemples comprennent :
- Vannes à creux
- Vannes à obturation par fermeture à ressort
- Vannes d'isolation
- Mouvement des composants de la chambre
Des lieux dynamiques nécessitent également :
- Résistance à l'usure
- Friction faible
- Résistance aux déchirures
- Contrôle des particules
- Résistance à l'adhérence
- Géométrie d'installation stable
Ne sélectionnez pas un joint dynamique à partir de données uniquement basées sur l’érosion par plasma statique ou l’immersion chimique.
Modes de défaillance courants des semi-conducteurs FFKM
| Symptôme d’échec | Possible cause |
|---|---|
| Les particules dans la chambre augmentent | Érosion par plasma, libération de matière plastique ou abrasion |
| La surface du joint devient rugueuse | Attaque par plasma ou chimique |
| Le videur se ralentit | Dégazage, perméation ou pression de compression |
| Le joint se colle au matériel de la valve | Chaleur, dégradation chimique ou compression excessive |
| Les joints se fissurent après le nettoyage de la chambre | Chémisologie du plasma incompatible ou cyclage thermique |
| La contamination métallique augmente | Filtre inorganique ou contamination lors du transport |
| Le sel s’accumule lors du processus humide | Incompatibilité chimique incorrecte |
| Le fuite se produit après le temps de recharge | Perte de rétractilité ou d’étanchéité |
| Valve crée des particules | Usure dynamique, torsion ou géométrie inadéquate de la jointure |
| L’intervalle de maintenance est raccourci | Mélange incorrect pour les conditions de traitement |
L'analyse des défauts doit examiner le joint ainsi que l'historique de la chambre, la recette du plasma, le cycle de nettoyage et l'état des composants matériels.
Les techniques utiles peuvent inclure :
- Inspection optique
- Mesure de la perte de poids
- Test de dureté
- Mesure dimensionnelle
- SEM/EDX
- Spectroscopie superficielle
- Contrôle de la quantité de particules
- Test de fuite
- Évaluation de la compression-set
Comment choisir un composé FFKM à base de semi-conducteurs
Suivez le processus de sélection ci-dessous.
1. Identifier le segment du processus
Indiquez si le joint doit être utilisé dans :
- Échafaudage
- Déposition
- Brisage ou décapage
- Traitement thermique
- Implantation d'ions
- Nettoyage humide
- Distribution chimique
- Transfert par aspiration
2. Définir la chimie complète
Fournir :
- Gaz process
- Gazes au plasma
- Gaz de nettoyage
- Produits chimiques humides
- Concentrations
- Ratios de débit de gaz
- Résidus de réaction
3. Définir les conditions du plasma
Inclure :
- Plasma direct ou distant
- Type de réacteur
- Puissance RF
- Pressions
- Température
- Durée d'exposition
- Localisation du phoque
4. Définition de la température et du vide
Fournir :
- La température normale
- Température maximale
- Température de cuisson
- Pression de base
- Pression de fonctionnement
- Taux de fuite acceptable
- Exigence de pression d'appoint
5. Définir les limites de contamination
Définissez les exigences pour :
- Production de particules
- Métaux traces
- Dégazage
- Extraitables
- Contamination ionique
- Total carbone organique
6. Définition du mouvement de l’étanchéité
Déterminer :
- Utilisation statique ou dynamique
- Taux de cycle de la vanne
- Vitesse
- Accident vasculaire cérébral
- Traitement de surface
- Restrictions sur l’utilisation de lubrifiants
7. Réexaminer la conception du sceau
Fournir :
- Dimensions des joints toriques
- Largeur et profondeur de la rainure
- Sécheresse de la membrane
- Stretch
- Libération de l’extrusion
- Tolérances matérielles
- Dessin ou échantillon physique
8. Vérifiez l’existence réelle du composé
Pour les applications critiques, envisagez :
- Test d'érosion par plasma
- Test des particules
- Analyse de l'émission de gaz
- Analyse des métaux présents dans les traces
- Immersion chimique
- Changement thermique
- Test cyclique dynamique
- Qualification au niveau de la chambre
La spécification finale devrait désigner un composé spécifique et un procédé de fabrication approuvé plutôt que de simplement indiquer “ FFKM de qualité semiconductrice ”.”
Liste de contrôle des demandes de devis pour les filtres à huile à membrane fine (FFKM)
| Informations | Détails requis |
|---|---|
| Type de processus | Échage, CVD, ALD, PVD, cendres, thermique ou humide |
| Gaz process | Chimie complète du gaz et du plasma |
| Chimie de nettoyage | NF3, O2, CF4 ou autres agents de nettoyage |
| Produits chimiques humides | Noms, concentrations et mélanges |
| Température | Minimale, normale, maximale et cuisson finale |
| Vapeur | Pression de base et taux d'écoulement acceptable |
| Plasma | Type, puissance, pression et durée d'exposition |
| Mouvement | Statique ou dynamique |
| Vélos | Cycle de maintenance ou intervalle de maintenance de Valve |
| Pureté | Limites pour les particules, le métal, les gaz dégagés et les matières extraits |
| Dimensions | Dimensionnement de la membrane et dessin des rainures |
| Tête d'ours existante | Matériaux et compositions actuels, s’ils sont connus |
| Mode d'erreur | Érosion, particules, adhérence, fuites ou gonflement |
| Emballage | Exigences en matière de salles blanches et d’emballage en sac |
| Quantité | Prototype et demande annuelle |
Coût total d'utilisation
Coût d'achat visible
Les joints en silicium FFKM peuvent avoir un prix d’achat initial élevé, mais le coût de la pièce doit être évalué en fonction de :
- Période d’inactivité de la chambre
- Travaux de maintenance préventive
- Disques perdus
- Nettoyage des chambres
- Règlage
- Perte de rendement
- Inventaire des pièces de rechange
- Désinstallation ou dommages matériels
Les conseils de DuPont en matière de coût du cycle de vie recommandent de comparer le prix des joints avec le temps moyen entre les réparations, les temps d’arrêt non programmés et les coûts opérationnels liés à la remplacement.
Un composé plus coûteux peut offrir des coûts totaux plus faibles lorsque :
- Réduit la formation de particules
- Prolonge les intervalles de nettoyage des chambres
- Améliore la durée de vie des vannes
- Réduit les pannes de vide
- Protège contre la contamination
- Permet des intervalles de maintenance plus longs
Le meilleur composé n’est pas nécessairement celui ayant la plus haute température de fonctionnement ou le prix le plus élevé. C’est le matériau qualifié le moins coûteux qui répond aux exigences relatives à la qualité, à la pureté et à la fiabilité du procédé.
Écarts courants dans le choix des matières
Sélectionner un FFKM pour chaque procédé de fabrication des semi-conducteurs
L'ébauche, la dépôts, le traitement humide et les équipements thermiques créent des conditions de scellement différentes.
Évaluation uniquement de la perte de poids plasmatique
Un composé peut présenter une faible érosion mais encore générer des particules ou une contamination en traces de métaux.
Ignorer la chimie des additifs
Le type de charge peut influer sur le comportement des particules et des résidus métalliques.
Utilisation d'un composé à base de processus sec dans une application humide
La résistance du plasma ne confirme pas la compatibilité avec les acides, les bases, les solvants ou les dégraissants.
Ignorer la génération dynamique des particules
Le joint à clapet à creux doit être évalué dans des conditions de mouvement et de cycle représentatives.
Comparaison des valeurs d'évaporation obtenues à l'aide de différentes méthodes d'essai
La température, la pression, la durée et la préparation de l'échantillon doivent être comparables.
Indiquer uniquement “ FFKM haute pureté ”
Le composé précis, le procédé de nettoyage, l’emballage et les limites de contamination doivent être définis.
Ignorer le groove et l'équipement
Même un assemblage correct peut échouer en raison d’une pression excessive, d’une finition superficielle insuffisante, d’une torsion ou d’un volume de gorge insuffisant.
Conclusion
Les joints FFKM permettent aux équipements semi-conducteurs de fonctionner dans des environnements où il y a présence de plasma, de gaz réactifs, d’un vide élevé, de températures extrêmes et d’agents chimiques agressifs liquides.
Cependant, un obturage efficace des semi-conducteurs nécessite plus que simplement une résistance chimique étendue.
Le composé sélectionné doit offrir le bon équilibre entre :
- Résistance au plasma
- Érosion faible
- Production de particules faibles
- Haute teneur en métaux légers
- Très faible émission de gaz
- Très peu extractibles
- Stabilité sous vide
- Résistance de la série de compressions
- Compatibilité chimique avec les produits chimiques
- Performance mécanique
- Traitement dans un milieu aseptique
Différents procédés d’attaque chimique, de dépôt, thermiques et humides peuvent nécessiter des formulations de FFKM différentes.
Pour les applications critiques, la sélection des composés doit se faire en fonction de la recette complète du plasma, de la chimie du procédé, de la température, du niveau de vide, de la position des joints et des exigences en matière de contamination. Les essais de qualification doivent reproduire le processus réel le plus fidèlement possible.
Questions fréquemment posées
Pourquoi le FFKM est-il utilisé dans les équipements semi-conducteurs ?+
Les FFKM offrent une combinaison de résistance chimique, de stabilité à la température et de performances d’étanchéité élastique. Les grades spécifiques aux semi-conducteurs peuvent également offrir une faible présence de particules, une faible émission de gaz et une faible contamination en métaux légers.
Est-ce que tous les FFKM sont adaptés au plasma ?+
Non. Les performances du plasma dépendent du polymère, de l’additif, du système de durcissement, de la chimie du plasma, de la puissance, de la pression et de l’emplacement de la membrane de protection.
Quel FFKM est le meilleur pour le plasma oxygène ?+
Il convient de choisir un composé spécifiquement testé pour sa résistance à l’oxygène et au plasma. La compatibilité chimique générale ne confirme pas la performance de ce composé vis-à-vis de l’oxygène et du plasma.
Quelle FFKM est la meilleure pour nettoyer la chambre de l’NF3 ?+
Utilisez un composé évalué dans des conditions de plasma contenant du fluor représentatives. La concentration de gaz, la source de plasma, la température et le temps d’exposition doivent être pris en considération.
Les additifs peuvent-ils provoquer une contamination des semi-conducteurs ?+
Oui. Certains chargeurs inorganiques ou métalliques peuvent rester sous forme de particules ou libérer des éléments nutritifs après l’érosion du polymère environnant.
Quelle est la différence entre l'évaporation et la pénétration ?+
L’échappement est la libération de matières volatiles à partir de la membrane elle-même. La pénétration est le passage de gaz à travers l’élastomère d’un côté à l’autre.
Les joints en FFKM noirs sont-ils impropres aux applications en semiconducteurs ?+
Pas automatiquement. La couleur seule ne définit pas la pureté ou les performances du plasma. Le système de remplissage réel, les données d’essai des composés et les exigences d’application doivent être examinés.
Le même joint FFKM peut-il être utilisé pour les processus secs et humides ?+
Possiblement, mais cela ne doit pas être pris comme une évidence. Le composé doit répondre aux exigences tant en matière de plasma que de vide, ainsi qu'au profil de compatibilité chimique complet.
Comment réduire les particules générées par les joints d’étanchéité ?+
Utilisez un composé à faible taux de particules spécifique à l’application, optimisez la conception de la jointure et de la rainure, empêchez l’ablation, contrôlez le frottement et validez la jointure lors de cycles représentatifs de plasma ou de mouvement.
Les joints en semi-conducteur doivent-ils être emballés dans un environnement aseptique ?+
Des nettoyages et des emballages dans un environnement aseptique peuvent être nécessaires lorsque les limites de contamination par des particules, des ions métalliques ou des composés organiques sont strictes. Le niveau de propreté requis doit être indiqué dans la spécification d’achat.
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