O-raccordi FFKM per la produzione di semiconduttori: controllo della contaminazione e della plasma
La resistenza del plasma è solo l’inizio. Costruisci una specifica di tenuta sulla base della chimica, del vuoto, dei cicli termici, delle particelle, dell’ossidazione e dei limiti relativi ai metalli presenti nell’atmosfera.
La produzione di semiconduttori esporrà le guarnizioni a una combinazione di plasma aggressivo, gas di processo reattivi, elevato vuoto, temperature elevate e severi limiti di contaminazione.
Un sigillo deve garantire più di una semplice protezione contro la fuoriuscita del liquido. Inoltre, deve essere in grado di resistere all’erosione da plasma, mantenere la forza di tenuta durante il ciclo termico e ridurre al minimo la fuoriuscita di particelle, metalli leganti e composti volatili.
Per queste ragioni, il perfluoroelastomero — comunemente identificato dalla designazione ASTM FFKM—è ampiamente utilizzato nelle attrezzature critiche per la produzione di semiconduttori.
Tuttavia, non tutti i composti FFKM sono adatti a tutti i processi di semiconduttore.
Una formulazione sviluppata per il plasma del fluoro può comportarsi in modo diverso nel plasma dell'ossigeno. Un composto ottimizzato per temperature estreme potrebbe non fornire la minore fuoriuscita di gas. Un FFKM ricoperto di minerali potrebbe resistere all'erosione ma rilasciare particelle inaccettabili dopo che il polimero circostante viene attaccato.
Il principio fondamentale è:
Le guarnizioni FFKM per semiconduttori devono essere selezionate in base alla specifica chimica del processo, al tipo di plasma, al livello di vuoto, alla temperatura, al movimento della guarnizione e ai limiti di contaminazione – non solo in base al nome del materiale.
Questa guida spiega come scegliere i guarnizioni FFKM per applicazioni a plasma, vuoto e lavorazione a secco, nonché quali proprietà devono essere valutate dai produttori di attrezzature e dalle strutture di produzione.
Perché le scimmie sono fondamentali per l'attrezzatura per semiconduttori?
Le guarnizioni vengono utilizzate in tutta l'attrezzatura per la lavorazione dei wafer, tra cui:
- Coperture della camera di processo
- Valvole a fessura e a griglia
- Sistemi di ingresso del gas
- Docce e collettori di gas
- Valvole di isolamento
- Linee frontali a vuoto
- Porte della camera
- Connessioni delle pompe
- Sistemi di trasferimento dei wafer
- Contenitori chimici
- Regolatori di flusso
- Filtri e connettori
- Valvole e accessori per l’elaborazione a secco
Sebbene questi componenti possano rappresentare una piccola parte del costo dell'attrezzatura, le loro prestazioni possono influire su:
- Stabilità in caso di vuoto
- Contenimento del gas di processo
- Pulizia della camera
- Durata operativa dell'attrezzatura
- Intervalli di manutenzione preventiva
- Contaminazione dei wafer
- Repetibilità del processo
- Risultato
DuPont considera la contaminazione da particelle, l’evaporazione e gli estrattivi causati dal deterioramento degli elementi di tenuta importanti problematiche nella produzione di semiconduttori. La sua guida per la tenuta dei semiconduttori copre i processi di incisione, deposizione, ossidazione, diffusione e processi umidi.
Un sigillo che continua a impedire la fuoriuscita visibile può ancora essere inadeguato se la sua superficie si sta erosionando o rilascia contaminanti nella camera di processo.
Perché il FFKM viene utilizzato nella produzione di semiconduttori?
Il FFKM presenta una struttura polimerica altamente fluorurata che offre generalmente una maggiore resistenza al calore, alle sostanze chimiche e agli ambienti a plasma rispetto agli elastomeri convenzionali come il FKM e il silicone.
I composti FFKM specifici per i semiconduttori possono essere progettati per fornire:
- Lieve erosione del plasma
- Riduzione della formazione di particelle
- Basso contenuto di metalli pesanti
- Bassa fuoriuscita di gas
- Estrattibili bassi
- Stabilità a temperature elevate
- Impostazione di compressione bassa
- Elevata resistenza chimica e umida
- Sigillatura affidabile in presenza di vuoto
- Produzione e confezionamento in camere bianche controllate
Trelleborg descrive i materiali FFKM per semiconduttori come composti da un'alta purezza, un contenuto di metalli molto basso, resistenza al plasma, una riduzione della formazione di particelle e un'ultra-bassa fuoriuscita di gas in condizioni ad elevato vuoto.
Queste proprietà rendono il FFKM un'opzione importante sia per le attrezzature di lavorazione dei wafer front-end che per i sistemi di distribuzione di fluidi che le supportano.
I processi per i semiconduttori hanno requisiti di sigillatura diversi
Erozió, particelle, chimica del plasma e usura dinamica.
ETCH · PECVD · ASHEvaporazione, permeazione, compattazione e calore.
PVD · ALD · DIFFUSIONECompatibilità, assorbibilità, ioni e metalli leganti.
Pulizia · Strip · PiastreLa selezione dei guarnizioni per semiconduttori può essere suddivisa in tre grandi gruppi di processi:
- Processi a plasma e a secco
- Processi a vuoto e termici
- Processi chimici a secco
Un composto che funziona bene in un gruppo non deve automaticamente essere approvato per un altro.
| Ambiente del processo | Requisiti per il sigillo principale |
|---|---|
| Etichettatura a plasma | Resistenza al plasma, bassa erosione e basse particelle |
| CVD, PECVD e ALD | Compatibilità del gas, purezza, stabilità termica e di vuoto |
| PVD | Sigillatura a vuoto, resistenza alla temperatura e bassa fuoriuscita di gas |
| Spazzolatura e sfregamento | Resistenza alla plasma ossigenata e bassa contaminazione |
| Trattamento termico | Resistenza della serie di compressione e stabilità a temperature elevate |
| Etichettatura e pulizia a secco | Resistenza chimica, bassa suscettibilità all’estrazione e bassi livelli di metalli leganti |
| Valvole a fessura e a griglia | Bassi livelli di particelle, resistenza all'usura e affidabilità della tenuta dinamica |
| Fornitura di gas | Compatibilità chimica, controllo della permeabilità e purezza |
| Alto vuoto | Bassa fuoriuscita di gas, bassa permeabilità e mantenimento della forza di tenuta |
Il sistema di selezione dei materiali per semiconduttori di DuPont suddivide inoltre le applicazioni dei semiconduttori in gruppi basati su plasma/gas, termici e processi a umido, anziché utilizzare una raccomandazione generale per FFKM.
Frizioni FFKM nei processi a plasma
erosione chimica
Spattering fisico
Il plasma viene utilizzato nella produzione di semiconduttori per processi quali:
- Etichettatura reattiva con ioni
- Etichettatura a plasma con accoppiamento induttivo
- Deposizione chimica a vapore potenziata con plasma
- Deposizione atomica a plasma
- Resistere alla spaccatura
- Ashing
- Pulizia della camera
- Trattamento superficiale
I gas comuni del plasma e dei processi possono includere:
- Ossidiana
- Trifluoruro di azoto
- Carbonio tetrafluoruro
- Clorofluorocarburi
- Trichloruro di boro
- Elettrolito hexafluoruro di zolfo
- Miscele di fluorocarboni
- Gas contenenti idrogeno
Questi ambienti possono attaccare le superfici in elastomero e ridurre la durata della guarnizione.
Come il plasma attacca una guarnizione in elastomero
L’attacco con plasma può comportare meccanismi chimici o fisici.
Nell'attacco chimico, i radicali reattivi interagiscono con il materiale di tenuta e formano prodotti di degradazione volatili. Nell'attacco fisico, gli ioni energetici bombardano e rimuovono il materiale dalla superficie della tenuta.
Il meccanismo dominante dipende da:
- Configurazione del reattore a plasma
- Chimica del gas
- Potenza RF
- Pressione
- Temperatura
- Valore del flusso
- Energia ionica
- Localizzazione del delfino
- Esposizione diretta o remota
La ricerca di DuPont sulla sigillatura a plasma spiega che l’etch a ioni reattivi, il plasma accoppiato induttivamente e i sistemi a plasma a valle possono esporre i sigillanti a condizioni molto diverse. Inoltre, la distinzione tra l’erosione chimica guidata da radicali e lo sputtering fisico guidato da ioni.
Ecco perché una dichiarazione come “FFKM resistente al plasma” non rappresenta una specifica completa.
La chimica del plasma è importante
Le diverse composizioni del plasma possono produrre comportamenti di degradazione diversi.
Per esempio:
- Il plasma di ossigeno può ossidare e rimuovere i componenti organici.
- Il plasma di fluoro può attaccare particolari filler o strutture polimeriche.
- Il plasma contenente cloro può comportare esigenze di compatibilità diverse.
- Il plasma remoto può produrre principalmente un attacco chimico guidato dai radicali.
- L'esposizione diretta al plasma può includere un bombardamento ionico più energico.
Un composto che produce una diminuzione del peso corporeo bassa in una formula per il plasma potrebbe non offrire lo stesso effetto in un’altra.
Per la valutazione materiale, fornire:
- Miscela gassosa completa
- Rapporti di flusso del gas
- La pressione nella camera
- Potenza del plasma
- Tempo di esposizione
- Localizzazione del delfino
- Temperatura della camera
- Chimica per la pulizia
- Intervallo di manutenzione
L'erosione del plasma non è l'unico problema
Una bassa erosione è importante, ma il sigillante deve anche degradarsi in modo pulito.
Un composto può perdere relativamente poco peso pur lasciando particelle o residui metallici nella camera. Un altro composto può subire erosione controllata ma produrre principalmente prodotti volatili che possono essere eliminati tramite il sistema di vuoto.
Ciò significa che le prestazioni del plasma devono essere valutate utilizzando diverse misure:
- Perdere peso
- Crepa superficiale
- Conto delle particelle
- Dimensioni delle particelle
- Composizione delle particelle
- Trasmissione del metallo rilevato
- Retenzione della forza del sigillo
- Difetti di fuga dopo l'esposizione
La ricerca pubblicata da DuPont dimostra che la scelta della polvere filler può influire significativamente sul comportamento delle particelle e della contaminazione metallica durante l’esposizione al plasma.
Come i filler FFKM influenzano la generazione delle particelle
Il plasma rimuove l’elastomeriato circostante.
Le particelle inorganiche dure restano sulla superficie.
Le particelle e gli oligoelementi possono entrare nella camera.
I composti convenzionali di FFKM possono contenere:
- Carbonio nero
- Silicio
- Riempitivi minerali
- Riempitivi in ossido metallico
- Riempitivi polimerici
Questi additivi possono migliorare la durezza, la resistenza, il comportamento termico o la lavorabilità. Tuttavia, possono anche influire sulle prestazioni di contaminazione.
Riempitivi minerali e metallici
Alcuni filler minerali resistono meglio all'erosione da parte del plasma rispetto al polimero circostante.
Man mano che il polimero viene rimosso, alcune particelle di filler rimangono esposte e alla fine si staccano dalla camera. A seconda della loro composizione, queste particelle possono anche portare con sé contaminazione metallica o ionica.
Le ricerche sul plasma condotte da DuPont evidenziano che i filler resistenti al plasma, come alcuni ossidi, possono proteggere il polimero, ma possono aumentare il rischio di formazione di particelle dopo che il polimero circostante si è erosionato.
Composizioni riempite e non riempite con polimeri
I composti FFKM riempiti o non riempiti con polimeri possono ridurre il rischio di lasciare dietro di sé particelle inorganiche dure.
Alcune formulazioni sono progettate in modo che il sigillante e il riempitivo degradino in prodotti volatili in modo più uniforme. Ciò può ridurre la contaminazione in forma di particelle e metalli in determinati ambienti a plasma.
Tuttavia, un materiale non riempito non è automaticamente il migliore per ogni applicazione. I riempitivi possono essere necessari per:
- Rafforzamento meccanico
- Stabilità dimensionale
- Resistenza all'usura
- Resistenza all'estrusione
- Prestazioni dinamiche della guarnizione
Il composto deve bilanciare la purezza del plasma con i requisiti meccanici della posizione della guarnizione.
Controllo della contaminazione da particelle
Le particelle rilasciate da un sigillo possono provenire da:
- Erozió del plasma
- Crepa superficiale
- L'abrasione
- Movimento dinamico della valvola
- Installazione scadente
- Sovracompressione
- Stiramento e lacerazione
- Degradazione chimica
- Riempitivi esposti
Le guarnizioni dinamiche possono essere fonti di particelle particolarmente importanti poiché le loro superfici si muovono ripetutamente contro gli elementi hardware.
Le posizioni dinamiche comuni includono:
- Valvole a scanalatura
- Valvole a portello
- Valvole di isolamento
- Porte della camera di movimento
- Meccanismi di ripartenza
Secondo Greene Tweed, un FFKM semiconduttore sviluppato mediante test dinamici ha generato sostanzialmente meno particelle rispetto a un materiale di riferimento durante un test con 60.000 cicli di test. Questo risultato dimostra perché i test statici in immersione o a plasma da soli potrebbero non essere in grado di prevedere le prestazioni in un valvolame in movimento.
Riduzione della formazione delle particelle
Le misure di controllo delle particelle possono includere:
- Scegliere un composto semiconduttore a basso contenuto di particelle
- Confrontare il composto con la chimica del plasma
- Il miglioramento della progettazione delle scanalature
- Prevenire la rotazione o lo scivolamento del sigillo
- Riduzione del fretto inutile
- Controllo della finitura superficiale
- Utilizzare un lubrificante appropriato quando è consentito
- La scelta di un sigillante valvola appositamente progettato
- Stabilire intervalli di sostituzione preventivi
DuPont ha sviluppato porte speciali con sistema di tenuta a contatto e modelli di sigillatura TriLobe per applicazioni con valvole a battuta e a scanalatura, dove è importante la qualità di installazione, il movimento e il controllo delle particelle.
Contaminazione da metallo radioattivo
I metalli traccia possono provenire da:
- Riempitivi composti
- Coloranti
- Attrezzatura di lavorazione
- Agenti di rilascio dello stampo
- Processi di pulizia
- Imballaggio
- Degradazione dei cetacei
Elementi rilevanti possono includere:
- Alluminio
- Calcio
- Ferro
- Magnesio
- Sodio
- Titanio
- Cromo
- Cromo
- Altri metalli sensibili al processo
Il plasma può rompere la superficie di tenuta e rilasciare materiale sotto forma di atomi, ioni o particelle. DuPont sottolinea che i composti convenzionali a base di minerali possono contenere elementi in grado di contribuire alla contaminazione metallica, mentre alcuni composti a base di polimeri, o anche privi di essi, contengono meno componenti inorganici.
Quando i metalli leggeri sono importanti, gli acquirenti dovrebbero richiedere dati analitici reali per il composto proposto, anziché affidarsi a una dichiarazione generale come “alta purezza”.”
Le metodologie di test pertinenti possono includere:
- ICP-MS
- Test di estrattività dei metalli
- Analisi superficiale
- Analisi delle particelle SEM/EDX
- Chromatografia ionica
- Test di contaminazione specifici per il lotto
Evaporazione in vuoto elevato
dal sigillo PERMEAZIONE →
attraverso il sigillo
L'ossidazione è il processo di rilascio di composti volatili da un materiale sottoposto a vuoto, calore o plasma.
Le possibili fonti includono:
- Aiuti per la lavorazione residua
- Prodotti derivati dalla cura
- L’umidità assorbita
- Ingredienti a basso peso molecolare
- Prodotti di degradazione dei materiali
- Residui di pulizia
L'evaporazione può:
- Aumentare il tempo di pompaggio
- Ridurre la stabilità del vuoto
- Contaminazione delle superfici della camera
- Interferire con i film depositati
- Aumentare i gas di fondo
- Ridurre gli intervalli di manutenzione
I fornitori di FFKM per semiconduttori sviluppano e testano quindi composti adatti a ridurre l’uscita di gas e a garantire una resistenza chimica.
Trelleborg afferma che la sua gamma di FFKM per semiconduttori è progettata per garantire un’uscita di gas estremamente bassa in condizioni ad elevato vuoto, mentre Greene Tweed identifica l’uscita di gas bassa come una caratteristica di selezione per i composti specifici per processi a secco e a umido.
I dati relativi all’evaporazione devono essere confrontati con attenzione
I risultati delle emissioni di gas pubblicati possono essere diversi:
- Temperature
- Livelli di vuoto
- Tempi di esposizione
- Dimensione dei campioni
- Metodi analitici
- Procedure di precondizionamento
Due composti non possono essere confrontati in modo affidabile se le condizioni di prova non sono simili.
Per una camera critica, richiesta:
- Massa totale perduta
- Materiale volatile e condensabile raccolto
- Analisi del gas residuo
- Specie identificate specificamente
- Temperatura di prova
- Livello di vuoto
- Storia della Bake-out
Permeazione e stabilità del sigillamento a vuoto
L'evaporazione e la permeazione sono correlati ma sono fenomeni diversi.
- Effusione di gas viene prodotto da sostanze rilasciate dal leone marino stesso.
- Permeazione è il movimento del gas esterno attraverso l’elastomero.
In presenza di un alto vuoto, l’eccessiva permeazione di gas può contribuire a:
- Aumento della carica di gas
- Tempo di pompaggio più lungo
- Difficoltà a raggiungere la pressione di base
- Contaminazione ambientale
- Instabilità del processo
La geometria della guarnizione, la sezione trasversale e la superficie esposta influenzano la permeabilità e anche il composto stesso.
Per applicazioni a vuoto elevato, valuta:
- Livello di vuoto obiettivo
- Tasso di perdite accettabile
- Gas di processo
- Sezione trasversale del sigillo
- Temperatura del sigillo
- Differenza di pressione
- Zona di esposizione
- Capacità di pompaggio
- Tempo di pompaggio richiesto
DuPont ha evidenziato i sigilli FFKM a permeabilità ridotta per applicazioni a temperature elevate e a vuoto elevato nei semiconduttori, illustrando che le prestazioni a vuoto possono richiedere un materiale o una progettazione specifici anziché un O-ring a uso generale.
Set di compressione e stabilità termica
Un sigillo può essere chimicamente resistente e comunque non riuscire a chiudere correttamente perché perde la forza elastica di tenuta.
Il set di compressione diventa particolarmente importante in:
- Camere di processo riscaldate
- Sistemi di diffusione
- Attrezzatura CVD e ALD
- Flangie a vuoto
- Coperture delle camere
- Attrezzature con cicli di manutenzione lunghi
I possibili sintomi includono:
- Incapacità di raggiungere il vuoto
- Difetti dopo il tempo di raffreddamento della camera
- Tempo di pompaggio più lungo
- Difetti di tenuta dopo la manutenzione
- Approssimazione permanente
- Ridotto il contatto con il terreno
Un composto FFKM a base di semiconduttore dovrebbe essere esaminato per quanto riguarda:
- Set di compressione
- Retenzione della forza del sigillo
- Temperatura massima continua
- Ciclo termico
- Prestazioni del vuoto
- Esposizione chimica a temperature elevate
La temperatura massima pubblicata non è sempre la scelta migliore. Un composto ottimizzato per temperature estreme può presentare caratteristiche di plasma, di fuoriuscita di gas o di purezza diverse da quelle di una classe progettata per deposizione o incisione.
Sigilli semiconduttori a processo umido
Il FFKM viene anche utilizzato nei sistemi di lavorazione delle wafer bagnati e di consegna di sostanze chimiche.
I fluidi tipici includono:
- Acqua ultrapura
- Acido fluorurico
- Acido solforico
- Acido nitrico
- Acido fosforico
- Perossido di idrogeno
- Idrossido di ammonio
- Soluzioni Piranha
- Soluzioni per la pulizia SC-1 e SC-2
- Strippanti per fotoresist
- NMP
- Idrossiammina
- IPA
- DMSO
- Soluzioni per la cromatura del rame
La guida di selezione per processi umidi di DuPont elenca la preparazione dei wafer, l’incisione a umido, lo stripping e la cromatura come applicazioni per semiconduttori per guarnizioni FFKM ad elevata purezza specializzate.
Criteri di selezione per il processo a secco
Per i processi umidi, dare priorità a:
- Compatibilità chimica
- Estrattibili bassi
- Bassa contaminazione ionica
- Basso contenuto di metalli pesanti
- Resistenza al gonfiamento
- Mantenimento delle proprietà meccaniche
- Processi e imballaggio in camera bianca
Greene Tweed riporta bassi livelli di carbonio organico totale, metalli pesanti facilmente rilasciabili e contaminazione ionica nei materiali per sigillature a processo umido per semiconduttori.
Un composto per sigillare il plasma secco non dovrebbe essere utilizzato automaticamente su un banco di lavoro bagnato. Le specifiche per la chimica e la contaminazione del processo bagnato devono essere esaminate separatamente.
Produzione e confezionamento in camera bianca
Un composto ad alta purezza può essere contaminato durante la lavorazione dopo essere stato manipolato, pulito o confezionato in modo non corretto.
Le possibili fonti di contaminazione includono:
- Polvere
- Contatto con la pelle
- Tagliare i detriti
- Residuo rilasciante la muffa
- Prodotti per la pulizia
- Materiali di imballaggio
- Deposito non controllato
- Attrezzatura di produzione mista
Per i sigilli semiconduttori critici, gli acquirenti potrebbero dover specificare:
- Classe di produzione per camere bianche
- Modalità di pulizia
- Lavaggio con acqua ultrapura
- Ispezione delle particelle
- Imballaggio a doppio strato
- Identificazione del lotto
- Codice di datazione
- Certificato di conformità
- Limite di tracce di metallo
- Materiale di imballaggio
Trelleborg afferma che le guarnizioni FFKM per semiconduttori selezionate vengono prodotte e confezionate in condizioni di camera bianca controllate, sottolineando che la pulizia del processo va oltre la stessa formulazione del composto.
Sigilli a base di semiconduttore statici vs dinamici
Retenzione del vuoto, compattazione e stabilità termica.
Indossamento, attrito, aderenza, lacerazione e particelle generate.
Posizioni dei sigilli statici
Gli esempi includono:
- Coperture delle camere
- Connessioni dei collettori di gas
- Flangie a vuoto
- Custodie dei sensori
- Attacchi chimici
I requisiti principali includono:
- Resistenza della serie di compressione
- Bassa fuoriuscita di gas
- Compatibilità chimica
- Retenzione del vuoto
- Stabilità termica
Posizioni dinamiche dei sigilli
Gli esempi includono:
- Valvole a scanalatura
- Valvole a portello
- Valvole di isolamento
- Movimento delle componenti della camera
Anche le location dinamiche richiedono:
- Resistenza all'usura
- Bassa attrito
- Resistenza ai strappi
- Controllo delle particelle
- Resistenza allo scivolamento
- Geometria di installazione stabile
Non selezionare un sigillo dinamico basandosi solo sui dati relativi alla plasma-erosione o all'immersione chimica.
Modalità di guasto comuni dei semiconduttori FFKM
| Sintomo di fallimento | Possibile causa |
|---|---|
| Aumentano le particelle presenti nella camera | Erozió del plasma, rilascio del filler o abrasione |
| La superficie della guaina diventa ruvida | Attacco plasma o chimico |
| La pressione negativa diminuisce più lentamente | Effetto di fuoriuscita, permeazione o pressione di compressione |
| Il sigillo aderisce all'hardware della valvola | Calore, degradazione chimica o compressione eccessiva |
| Le scanalature si rompono dopo la pulizia della camera | Chimica del plasma non compatibile o cicli termici |
| Aumenta la contaminazione metallica | Riempitivo o contaminante inorganico |
| Il sigillo si gonfia durante il processo umido | Incompatibilità chimica non corretta |
| La perdita di energia avviene dopo il tempo di recupero | Morte della capacità di recupero elastico o della capacità di compressione |
| Valve crea particelle | Indurimento dinamico, torsione o geometria inadeguata della guarnizione |
| L'intervallo di manutenzione si riduce | Composizione sbagliata per le condizioni di processo |
L'analisi dei guasti dovrebbe esaminare il sigillo assieme alla storia della camera, alla formula del plasma, al ciclo di pulizia e allo stato dell'hardware.
Le tecniche utili possono includere:
- Ispezione ottica
- Misurazione della perdita di peso
- Test di durezza
- Misurazione dimensionale
- SEM/EDX
- Spettroscopia superficiale
- Controllo della particelle
- Test di fuga
- Valutazione della compressione settuale
Come scegliere un composto FFKM per semiconduttori
Utilizzate il seguente processo di selezione.
1. Identificare il segmento del processo
Specificare se il sigillo verrà utilizzato in:
- Etch
- Deposito
- Spazzolatura o sfaldatura
- Trattamento termico
- Impiantazione ionica
- Pulizia a secco
- Distribuzione chimica
- Trasferimento a vuoto
2. Definire la chimica completa
Fornire:
- Gas di processo
- Gas a plasma
- Gas di pulizia
- Prodotti chimici umidificati
- Concentrazioni
- Rapporti di flusso del gas
- Prodotti di reazione
3. Definire le condizioni del plasma
Includere:
- Plasma diretto o remoto
- Tipo di reattore
- Potenza RF
- Pressione
- Temperatura
- Durata dell'esposizione
- Localizzazione del delfino
4. Definire la temperatura e il vuoto
Fornire:
- Temperatura normale
- Temperatura massima
- Temperatura di cottura
- Pressione di base
- Pressione di esercizio
- Tasso di perdite accettabile
- Richiesta di pompaggio
5. Definire i limiti di contaminazione
Specificare i requisiti per:
- Generazione di particelle
- Metalli tracciati
- Effusione di gas
- Extractables
- Contaminazione ionica
- Carbonio organico totale
6. Definire il movimento del sigillo
Identificare:
- Utilizzo statico o dinamico
- Tasso di ciclo della valvola
- Velocità
- Accidente cerebrovascolare
- Finitura superficiale
- Restrizioni sulla lubrificazione
7. Revisione della progettazione del sigillo
Fornire:
- Dimensioni dell'O-ring
- Larghezza e profondità del groove
- Sfrecciatura del sigillo
- Stretch
- Permeabilità all'estrusione
- Tolleranze hardware
- Disegno o campione fisico
8. Verificare l'effettiva composizione
Per applicazioni critiche, valuta:
- Test di erosione del plasma
- Test di particelle
- Analisi dell'evaporazione
- Analisi dei metalli presenti nel campione
- Immersione chimica
- Ciclo termico
- Test di ciclo dinamico
- Qualifica a livello di camera
La specifica finale dovrebbe identificare un composto specificato e un processo produttivo approvato, anziché semplicemente indicare “FFKM di qualità per semiconduttori”.”
Lista di controllo per le richieste di offerta per FFKM semiconduttore
| Informazioni | Dati richiesti |
|---|---|
| Tipo di processo | Etch, CVD, ALD, PVD, cenere, termico o umido |
| Gas di processo | Chimica completa del gas e del plasma |
| Chimica per la pulizia | NF3, O2, CF4 o altri agenti detergenti |
| Prodotti chimici umidificati | Nomi, concentrazioni e miscele |
| Temperatura | Minimo, normale, massima e cottura finale |
| Vasca da bagno | Pressione di base e tasso di perdite accettabile |
| Plasma | Tipo di prodotto, potenza, pressione e tempo di esposizione |
| Movimento | Statica o dinamica |
| Cicli | Cicli di manutenzione o intervallo di manutenzione |
| Purezza | Grani, metallo, fuoriuscita di gas e limiti di estrazione |
| Dimensioni | Misure del sigillo e disegno della scanalatura |
| Sigillo esistente | Materiale attuale e composto, se conosciuto |
| Modalità di errore | Erozió, particelle, aderenza, perdite o gonfiore |
| Imballaggio | Requisiti per gli ambienti puliti e la confezionatura |
| Quantità | Prototipo e domanda annuale |
Tutto compreso nel costo di proprietà
Costo di acquisto visibile
Le guarnizioni FFKM per semiconduttori possono avere un prezzo di acquisto iniziale elevato, ma il costo della guarnizione deve essere valutato rispetto a:
- Interruzione delle attività della camera
- Manodopera di manutenzione preventiva
- Ovetto perduto
- Pulizia della camera
- Requalificazione
- Mancata produzione
- Inventario di ricambi
- Danni alla valvola o all'hardware
La guida sui costi del ciclo di vita di DuPont consiglia di confrontare il prezzo del guarnizione con il tempo medio tra una riparazione, un’interruzione non programmata e i costi operativi associati alla sostituzione.
Un composto più costoso può offrire costi totali più bassi se:
- Riduce la formazione delle particelle
- Prolunga gli intervalli di pulizia delle camere
- Migliora la durata del ciclo della valvola
- Riduce i guasti del sistema di vuoto
- Previene la contaminazione
- Supporta intervalli di manutenzione più lunghi
Il composto migliore non è necessariamente quello con la temperatura di funzionamento più elevata o il prezzo di acquisto più basso. È il materiale qualificato meno costoso che soddisfi i requisiti di processo, purezza e affidabilità.
Costi comuni di selezione
Scegliere un FFKM per ogni processo di semiconduttore
L'incisione, la deposizione, la lavorazione a secco e le apparecchiature termiche creano diverse condizioni di sigillatura.
Valutazione solo della perdita di peso plasmatica
Un composto può presentare un’erosione bassa ma comunque generare particelle o contaminazione con metalli in tracce.
Ignorando la chimica dei filler
Il tipo di riempitivo può influenzare il comportamento delle particelle e dei residui metallici.
L'utilizzo di un composto a processo secco in un'applicazione a umido
La resistenza del plasma non conferma la compatibilità con acidi, basi, solventi o solventi detergenti.
Ignorando la generazione dinamica delle particelle
Il sigillo a valvola a scanalatura deve essere valutato in condizioni di movimento e ciclo rappresentative.
Confrontando i valori di espulsione di gas provenienti da diversi metodi di prova
La temperatura, la pressione, la durata e la preparazione del campione devono essere comparabili.
Specificando solo “FFKM ad alta purezza”
Si dovrebbero definire il composto esatto, il processo di pulizia, l’imballaggio e i limiti di contaminazione.
Ignorando la finitura e l'hardware
Anche un composto corretto può fallire a causa di una pressione eccessiva, di un rivestimento superficiale scadente, di torsioni o di un volume insufficiente della scanalatura.
Conclusione
Le guarnizioni FFKM aiutano a garantire il funzionamento degli apparecchi a semiconduttore in ambienti caratterizzati da plasma, gas reattivi, elevato vuoto, temperature estreme e sostanze chimiche aggressive e bagnate.
Tuttavia, per ottenere un buon sigillamento dei semiconduttori è necessario più che una semplice resistenza chimica.
Il composto selezionato deve garantire il giusto equilibrio tra:
- Resistenza al plasma
- Lievezza dell'erosione
- Riduzione della formazione di particelle
- Basso contenuto di metalli pesanti
- Bassa fuoriuscita di gas
- Estrattibili bassi
- Stabilità in caso di vuoto
- Resistenza della serie di compressione
- Compatibilità chimica con i liquidi
- Prestazioni meccaniche
- Processi in camera bianca
I diversi processi di incisione, deposizione e trattamento termico possono richiedere formulazioni diverse di FFKM.
Per le applicazioni critiche, la selezione del composto deve basarsi sulla formula completa del processo, sulla chimica del processo, sulla temperatura, sul livello di vuoto, sul movimento della guarnizione e sulle esigenze di contaminazione. I test di qualificazione devono riprodurre il processo reale il più fedelmente possibile.
Domande frequenti
Perché il FFKM viene utilizzato nell'attrezzatura per semiconduttori?+
FFKM offre una combinazione di resistenza chimica, stabilità termica e prestazioni di tenuta elastiche. Le varianti specifiche per i semiconduttori possono inoltre offrire particelle ridotte, emissione di gas ridotta e bassa contaminazione di metalli leggeri.
È ogni FFKM adatto al plasma?+
No. Le prestazioni del plasma dipendono dal polimero, dal riempitivo, dal sistema di cura, dalla chimica del plasma, dalla potenza, dalla pressione e dalla posizione della guarnizione.
Quale FFKM è migliore per il plasma ossidativo?+
Si dovrebbe scegliere un composto specificamente testato per la resistenza all'ossigeno-plasma. La compatibilità chimica generale non conferma le prestazioni nell'ambito dell'ossigeno-plasma.
Quale FFKM è migliore per la pulizia della camera di NF3?+
Utilizzare un composto valutato in condizioni di plasma contenente fluoro rappresentative. È necessario considerare la concentrazione del gas, la sorgente del plasma, la temperatura e il tempo di esposizione.
I filler possono causare contaminazione dei semiconduttori?+
Sì. Alcuni filler inorganici o metallici possono rimanere come particelle o rilasciare oligoelementi dopo che il polimero circostante è stato eroso.
Qual è la differenza tra l’esplosione di gas e la permeazione?+
L'esplosione di gas è il rilascio di materiale volatile dal sigillo stesso. La permeazione è il passaggio del gas attraverso l'elastomeri da un lato all'altro.
I sigilli FFKM neri sono inadeguati per applicazioni a semiconduttore?+
Non automaticamente. Il solo colore non definisce la purezza o le prestazioni del plasma. È necessario esaminare il sistema di riempimento, i dati dei test sui composti e i requisiti applicativi.
È possibile utilizzare la stessa guarnizione FFKM per processi a secco e a umido?+
Possibile, ma questo non deve essere considerato scontato. Il composto deve soddisfare sia i requisiti relativi al plasma che a quelli relativi al vuoto, nonché il profilo di compatibilità chimica completo.
Come si possono ridurre le particelle generate dai sigilli?+
Utilizzare un composto a bassa particelle specifico per l’applicazione, ottimizzare la progettazione della guarnizione e delle scanalature, evitare torsioni, controllare l’attrito e verificare la tenuta nel corso di cicli di plasma o di movimento rappresentativi.
I sigilli per semiconduttori devono essere confezionati in camere bianche?+
La pulizia e l’imballaggio nelle camere bianche possono essere necessari quando i limiti di contaminazione da particelle, ioni metallici o composti organici sono molto severi. Il livello di pulizia richiesto deve essere indicato nella specifica di acquisto.
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