Im Hightech-Bereich der Halbleiterfertigung erfordert jeder Schritt höchste Präzision und Sauberkeit. Spezialgummidichtungen sind kritische Komponenten, die den stabilen Betrieb der Produktionsanlagen gewährleisten und eine hochreine Produktionsumgebung aufrechterhalten. Sie haben direkten Einfluss auf Ertrag und Leistung von Halbleiterprodukten. Heute erläutern wir die entscheidende Rolle von Spezialgummidichtungen wie Fluorkautschuk und Perfluorelastomer in der Halbleiterfertigung.
I. Die strengen Anforderungen der Halbleiterfertigungsumgebung
Die Halbleiterfertigung erfolgt typischerweise in Reinräumen, in denen extrem hohe Anforderungen an die Umgebungsreinheit gestellt werden. Selbst kleinste Schmutzpartikel können Kurzschlüsse oder andere Leistungseinbußen im Chip verursachen. Darüber hinaus kommen im Fertigungsprozess verschiedene hochkorrosive Chemikalien wie Fotolacke, Ätzlösungen und Reinigungsflüssigkeiten zum Einsatz. Einige Prozessschritte unterliegen zudem erheblichen Temperatur- und Druckschwankungen. Beispielsweise erzeugen Ätz- und Ionenimplantationsprozesse hohe Temperaturen und Drücke in der Anlage. Auch Ablagerungen von Dichtungen können die Halbleiterfertigung erheblich beeinträchtigen. Schon kleinste Mengen davon können Halbleitermaterialien oder -prozesse verunreinigen und so die Genauigkeit des Produktionsprozesses beeinträchtigen.
II. Die Schlüsselrollen von Spezialgummidichtungen
1. Vermeidung von Partikelkontamination: Spezielle Gummidichtungen verhindern effektiv das Eindringen von Staub, Verunreinigungen und anderen Partikeln aus der Umgebung und sorgen so für eine saubere Umgebung. Perfluorelastomerdichtungen beispielsweise verhindern durch ihre glatte Oberfläche die Aufnahme von Partikeln. Dank ihrer hervorragenden Flexibilität passen sie sich eng an die Gerätekomponenten an, bilden eine zuverlässige Dichtungsbarriere und gewährleisten so eine partikelfreie Halbleiterherstellung.
2. Beständigkeit gegen chemische Korrosion: Dichtungen wie Fluorkohlenwasserstoff und Perfluorelastomer bieten eine hervorragende Beständigkeit gegen die in der Halbleiterherstellung üblichen chemischen Reagenzien. Fluorkohlenwasserstoffdichtungen sind beständig gegen gängige saure und alkalische Lösungen sowie organische Lösungsmittel, während Perfluorelastomerdichtungen besonders stabil in stark oxidierenden und korrosiven chemischen Umgebungen sind. Beispielsweise können Perfluorelastomerdichtungen bei Nassätzprozessen längerem Kontakt mit stark sauren Ätzlösungen ohne Korrosion standhalten und so die Abdichtung und Stabilität der Anlage gewährleisten.
3. Anpassung an Temperatur- und Druckschwankungen: Anlagen zur Halbleiterherstellung unterliegen während des Betriebs häufigen Temperatur- und Druckschwankungen. Spezialdichtungen aus Gummi erfordern eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen sowie hervorragende Elastizität und Druckfestigkeit. Fluorkautschukdichtungen behalten ihre hervorragenden Elastizitäts- und Dichtungseigenschaften innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs und passen sich den Temperaturschwankungen während verschiedener Verarbeitungsphasen an. Perfluorelastomerdichtungen hingegen halten nicht nur hohen Temperaturen stand, sondern verhärten oder verspröden auch bei niedrigen Temperaturen nicht. Sie gewährleisten eine zuverlässige Dichtungsleistung und den normalen Betrieb der Anlage unter verschiedenen komplexen Betriebsbedingungen.
4. Kontrolle des Niederschlagsrisikos: Die Kontrolle des Niederschlags von Dichtungen ist in der Halbleiterfertigung entscheidend. Spezialkautschukdichtungen wie Fluorelastomer und Perfluorelastomer nutzen optimierte Formulierungen und Produktionsprozesse, um den Einsatz verschiedener Additive zu minimieren und so die Wahrscheinlichkeit des Niederschlags von Verunreinigungen wie kleinen organischen Molekülen und Metallionen während des Herstellungsprozesses zu verringern. Diese geringen Niederschlagseigenschaften stellen sicher, dass die Dichtungen keine potenzielle Kontaminationsquelle darstellen und die für die Halbleiterfertigung erforderliche ultrareine Umgebung aufrechterhalten wird.
III. Leistungsanforderungen und Auswahlkriterien für Spezialgummidichtungen
1. Sauberkeitsrelevante Eigenschaften: Oberflächenrauheit, Flüchtigkeit und Partikelfreisetzung sind wichtige Indikatoren für Dichtungen. Dichtungen mit geringer Oberflächenrauheit neigen weniger zur Partikelansammlung, während eine geringe Flüchtigkeit das Risiko organischer Gasemissionen aus Dichtungen in Hochtemperaturumgebungen reduziert. Wählen Sie bei der Auswahl von Dichtungen bevorzugt Produkte mit speziellen Oberflächenbehandlungen, die eine geringe Flüchtigkeit und Partikelemission gewährleisten. Beispielsweise bieten plasmabehandelte Perfluorelastomerdichtungen eine glattere Oberfläche und reduzieren die Flüchtigkeit effektiv. Achten Sie außerdem auf die Trenneigenschaften der Dichtung und wählen Sie Produkte, die strengen Freigabetests unterzogen wurden, um sicherzustellen, dass sie in der Halbleiterfertigung keine schädlichen Emissionen abgeben.
2. Chemische Verträglichkeit: Wählen Sie das geeignete Gummimaterial basierend auf den spezifischen chemischen Reagenzien, die bei der Halbleiterherstellung auftreten. Verschiedene Arten von Fluorelastomeren und Perfluorelastomeren weisen eine unterschiedliche Beständigkeit gegenüber unterschiedlichen Chemikalien auf. Für Prozesse mit stark oxidierenden Säuren müssen stark oxidierende Perfluorelastomerdichtungen gewählt werden. Für Prozesse mit allgemeinen organischen Lösungsmitteln können Fluorelastomerdichtungen eine kostengünstigere Option sein.
3. Physikalische Eigenschaften: Dazu gehören Härte, Elastizitätsmodul und Druckverformungsrest. Dichtungen mit mittlerer Härte gewährleisten eine gute Abdichtung und erleichtern gleichzeitig den Ein- und Ausbau. Elastizitätsmodul und Druckverformungsrest spiegeln die Leistungsstabilität einer Dichtung unter Langzeitbelastung wider. In Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck sollten Dichtungen mit minimalem Druckverformungsrest gewählt werden, um eine langfristig stabile Dichtleistung zu gewährleisten.
IV. Praktische Anwendungsfallanalyse
Ein namhafter Halbleiterhersteller hatte in der Ätzanlage seiner Chipfertigungslinie mit häufigen Korrosions- und Alterungserscheinungen an herkömmlichen Gummidichtungen zu kämpfen. Dies führte zu internen Lecks, beeinträchtigte die Produktionseffizienz und reduzierte die Chipausbeute aufgrund von Partikelverunreinigungen deutlich. Darüber hinaus setzten die herkömmlichen Dichtungen während des Hochtemperaturprozesses große Mengen organischer Verunreinigungen frei, die das Halbleitermaterial verunreinigten und zu instabiler Produktleistung führten. Nach dem Austausch gegen Perfluorelastomerdichtungen unseres Unternehmens verbesserte sich die Betriebsstabilität der Anlage deutlich. Nach einem Jahr kontinuierlicher Betriebsüberwachung zeigten die Dichtungen keinerlei Anzeichen von Korrosion oder Alterung, blieben innen hochrein und steigerten die Chipausbeute von 80 % auf über 95 %. Dies wurde dank der hervorragenden chemischen Beständigkeit, der geringen Niederschlagsbildung und der hervorragenden physikalischen Eigenschaften der Perfluorelastomerdichtungen erreicht, was dem Unternehmen erhebliche wirtschaftliche Vorteile brachte.
Fazit: In der Halbleiterfertigungsindustrie, die höchste Präzision und Sauberkeit anstrebt, spielen Spezialgummidichtungen eine unverzichtbare Rolle. Spezialgummidichtungen wie Fluorpolymer und Perfluorelastomer sorgen mit ihrer überlegenen Leistung, einschließlich der strengen Kontrolle von Ablagerungen, für eine zuverlässige Abdichtung von Halbleiterfertigungsanlagen und tragen dazu bei, dass die Branche kontinuierlich auf ein höheres technologisches Niveau vordringt.
Veröffentlichungszeit: 17. Oktober 2025