В высокотехнологичной области производства полупроводников каждый этап требует исключительной точности и чистоты. Специальные резиновые уплотнения, как важнейшие компоненты, обеспечивающие стабильную работу производственного оборудования и поддержание высокой чистоты производственной среды, оказывают прямое влияние на выход годной продукции и ее характеристики. Сегодня мы подробно рассмотрим, какую важную роль в производстве полупроводников играют специальные резиновые уплотнения, такие как фторкаучук и перфторэластомер.
I. Жесткие требования к условиям производства полупроводников.
Производство полупроводников обычно осуществляется в чистых помещениях, где требования к чистоте окружающей среды чрезвычайно высоки. Даже мельчайшие частицы загрязнений могут вызывать короткие замыкания микросхем или другие дефекты в работе. Кроме того, производственный процесс включает использование различных высококоррозионных химических веществ, таких как фоторезисты, травильные растворы и чистящие жидкости. Более того, некоторые этапы процесса подвержены значительным колебаниям температуры и давления. Например, процессы травления и ионной имплантации создают высокие температуры и давление внутри оборудования. Кроме того, осадки из уплотнений могут серьезно повлиять на производство полупроводников. Даже следовые количества осадков могут загрязнять полупроводниковые материалы или процессы, нарушая точность производственного процесса.
II. Ключевые роли специальных резиновых уплотнений
1. Предотвращение загрязнения частицами: Специальные резиновые уплотнения эффективно предотвращают попадание пыли, примесей и других частиц из внешней среды в оборудование, поддерживая чистоту окружающей среды. В качестве примера можно привести перфторэластомерные уплотнения: их гладкая поверхность препятствует проникновению частиц. Их превосходная гибкость позволяет им плотно прилегать к компонентам оборудования, образуя надежный герметизирующий барьер и обеспечивая защиту процесса производства полупроводников от загрязнения частицами.
2. Устойчивость к химической коррозии: Уплотнения из фторуглеродов и перфторэластомеров обладают превосходной устойчивостью к химическим реагентам, обычно используемым в производстве полупроводников. Фторуглеродные уплотнения устойчивы к распространенным кислым и щелочным растворам, а также органическим растворителям, в то время как перфторэластомерные уплотнения особенно стабильны в сильно окислительных и коррозионных химических средах. Например, в процессах влажного травления перфторэластомерные уплотнения могут выдерживать длительный контакт с сильнокислыми травильными растворами без коррозии, обеспечивая герметичность и стабильность оборудования.
3. Адаптация к колебаниям температуры и давления: Оборудование для производства полупроводников часто подвергается колебаниям температуры и давления во время работы. Специальные резиновые уплотнения должны обладать превосходной термостойкостью и устойчивостью к низким температурам, а также отличной эластичностью и сопротивлением давлению. Фторкаучуковые уплотнения сохраняют отличную эластичность и герметизирующие свойства в определенном температурном диапазоне, адаптируясь к колебаниям температуры на разных этапах обработки. Перфторэластомерные уплотнения, с другой стороны, не только выдерживают высокие температуры, но и не затвердевают и не становятся хрупкими при низких температурах, обеспечивая надежную герметизацию и нормальную работу оборудования в различных сложных условиях эксплуатации.
4. Контроль риска осаждения: Контроль осаждения из уплотнений имеет решающее значение в производстве полупроводников. Специальные резиновые уплотнения, такие как фторэластомерные и перфторэластомерные, используют оптимизированные составы и производственные процессы для минимизации использования различных добавок, тем самым снижая вероятность осаждения примесей, таких как малые органические молекулы и ионы металлов, в процессе производства. Эти низкие характеристики осаждения гарантируют, что уплотнения не станут потенциальным источником загрязнения, поддерживая сверхчистую среду, необходимую для производства полупроводников.
III. Требования к эксплуатационным характеристикам и критерии выбора специальных резиновых уплотнений
1. Свойства, связанные с чистотой: Шероховатость поверхности, летучесть и выделение частиц являются ключевыми показателями качества уплотнений. Уплотнения с низкой шероховатостью поверхности менее склонны к накоплению частиц, а низкая летучесть снижает риск выброса органических газов из уплотнений в высокотемпературных средах. При выборе уплотнений следует отдавать предпочтение изделиям со специальной обработкой поверхности, обеспечивающей низкую летучесть и выделение частиц. Например, плазменно-обработанные перфторэластомерные уплотнения имеют более гладкую поверхность и эффективно снижают летучесть. Также следует обращать внимание на свойства уплотнения, влияющие на выделение газов, и выбирать изделия, прошедшие строгие испытания на отсутствие вредных выбросов в условиях производства полупроводников.
2. Химическая совместимость: Выбирайте подходящий резиновый материал в зависимости от конкретных химических реагентов, встречающихся в процессе производства полупроводников. Различные типы фторэластомеров и перфторэластомеров обладают разной устойчивостью к различным химическим веществам. Для процессов, включающих сильные окисляющие кислоты, необходимо выбирать уплотнения из высокоокисляющих перфторэластомеров. Для процессов, включающих использование органических растворителей, уплотнения из фторэластомеров могут быть более экономически выгодным вариантом.
3. Физические свойства: К ним относятся твердость, модуль упругости и остаточная деформация при сжатии. Уплотнения с умеренной твердостью обеспечивают хорошую герметизацию, а также облегчают установку и снятие. Модуль упругости и остаточная деформация при сжатии отражают стабильность работы уплотнения при длительной нагрузке. В условиях высоких температур и высокого давления следует выбирать уплотнения с минимальной остаточной деформацией при сжатии, чтобы обеспечить долговременную и стабильную герметизацию.
IV. Анализ конкретных примеров практического применения
Известный производитель полупроводников столкнулся с частой коррозией и старением обычных резиновых уплотнений в травильном оборудовании на линии по производству микросхем. Это приводило к внутренним утечкам, влияло на эффективность производства и значительно снижало выход годных микросхем из-за загрязнения частицами. Кроме того, обычные уплотнения выделяли большое количество органических примесей в процессе высокотемпературной обработки, загрязняя полупроводниковый материал и вызывая нестабильную работу продукции. После замены их на перфторэластомерные уплотнения производства нашей компании, стабильность работы оборудования значительно улучшилась. После года непрерывного мониторинга работы уплотнения не проявляли признаков коррозии или старения, сохраняя высокую чистоту внутри и увеличивая выход годных микросхем с 80% до более чем 95%. Этого удалось достичь благодаря превосходной химической стойкости перфторэластомерных уплотнений, низкому уровню осаждения и отличным физическим свойствам, что привело к значительной экономической выгоде для компании.
Заключение: В полупроводниковой промышленности, стремящейся к предельной точности и чистоте, специальные резиновые уплотнения играют незаменимую роль. Специальные резиновые уплотнения, такие как фторполимерные и перфторэластомерные, благодаря своим превосходным характеристикам, включая строгий контроль осаждения, обеспечивают надежную герметизацию оборудования для производства полупроводников, способствуя постоянному продвижению отрасли на более высокий технологический уровень.
Дата публикации: 17 октября 2025 г.