O-rings στον εξοπλισμό ημιαγωγών δεν είναι «συνηθισμένα εξαρτήματα σφράγισης», αλλά μια συνδυασμένη λύση που καλύπτει τον έλεγχο της ρύπανσης κατά τη διαδικασία, τη διατήρηση του κενού, τη χημική συμβατότητα, τα καταναλώσιμα πλάσματος και την εξακολούθηση της ποιότητας. Στα συνηθισμένα βιομηχανικά σενάρια επικεντρώνονται κυρίως στην αποφυγή διαρροών, την αντοχή στη διάβρωση, την αντοχή στη γήρανση και τη μεγάλη διάρκεια ζωής· στα σενάρια ημιαγωγών πρέπει να αποδεικνύεται ταυτόχρονα ότι δεν ρυπαίνουν τον πλακέτα, τη θάλαμο, την πορεία αερίου, ότι δεν απελευθερώνουν οργανικές ουσίες, ιόντα μετάλλων, ιοντικούς ρύπους, σωματίδια και άλλα παραπροϊόντα διάβρωσης από πλάσμα στα υπερκαθαρά συστήματα, και αυτό αποτελεί τη βασική αιτία της υψηλής Δαχτυλίδι O απαιτήσεις.

Η εξήγηση της SIA για τον έλεγχο της ρύπανσης στα ημιαγωγά μπορεί να συνοψίσει αυτή τη λογική: οι διαστάσεις των χαρακτηριστικών των συσκευών μειώνονται και οι τρισδιάστατες δομές γίνονται πιο περίπλοκες, καθιστώντας πιθανό να προκαλέσουν προβλήματα αξιοπιστίας ή απόδοσης οι σωματίδια, οι ακαθαρσίες ή άλλοι μικρορύποι· οι ημιαγωγικές συσκευές είναι επίσης σαφώς ευαίσθητες σε σωματίδια, μεταλλικά ιόντα, χημικές ουσίες, βακτήρια και ζημιά από ιόντα του διαστήματος, κ.λπ., και είναι εξαιρετικά ευαίσθητες. Το SEMI F51 επίσης επικεντρώνεται ειδικά στα O-rings και τους σφραγιστικούς δακτυλίους όσον αφορά τη συζήτηση για την εκπομπή αερίων, καθώς οι παραδοσιακές προδιαγραφές ASTM ή οι γενικές βιομηχανικές προδιαγραφές δεν καλύπτουν επαρκώς και ολοκληρωτικά τις απαιτήσεις αξιολόγησης της απόδοσης, του καθαρισμού και της συσκευασίας των σφραγιστικών εξαρτημάτων για ημιαγωγά.

1. Η ειδική φύση των O-rings για ημιαγωγά: Βρίσκονται «πολύ κοντά» στη ζώνη των ελαττωμάτων του πλακιδίου

Οι δακτύλιοι O στον εξοπλισμό ημιαγωγών εμφανίζονται συνήθως στις πόρτες των θαλάμων, στα καπάκια των θαλάμων, στα παραθυράκια παρατήρησης, στις ρακέτες διακοπής, στις υποκεντρικές φλάντζες, στις εισόδους/εξόδους αερίου, στα συστήματα αντλιών, στα υγρά εργαστήρια, στις διαδικασίες CVD/ALD/PECVD, στην επεξεργασία με διάβρωση (etch), στην απομάκρυνση (ash/strip) και σε παρόμοιες θέσεις. Μπορούν να έρχονται απευθείας σε επαφή με το αέριο επεξεργασίας, το πλάσμα, τα ισχυρά οξέα-βάσεις, τους διαλύτες, το υπερκαθαρό νερό, ενώ μπορεί επίσης να υπόκεινται σε υψηλή θερμοκρασία, υποκεντρική πίεση, παραμόρφωση λόγω συμπίεσης, τριβή και φθορά, καθώς και σε περιοδική αποσυναρμολόγηση.

Αυτό οδηγεί στην αποτυχία τους όχι απλώς «διαρροή ή θραύση». Πιο χαρακτηριστικές διαδρομές αποτυχίας είναι:

Η επιφάνεια σφράγισης παράγει ίχνη απελευθέρωσης, εξάτμισης, διάλυσης, σκόνης ή ιοντικής μόλυνσης με σωματίδια → προκαλεί μόλυνση στην επιφάνεια του πλακιδίου ή του λεπτού φιλμ → δημιουργεί ελαττώματα σωματιδίων, ηλεκτρικές ανωμαλίες, διαρροή βαλβίδας, ανωμαλίες στην πρόσφυση του φιλμ, ανομοιόμορφη διάβρωση/κατακρήμνιση → μείωση της απόδοσης ή κίνδυνος για την αξιοπιστία.

Η επίσημη περίληψη του SEMI F51 τονίζει ότι στοχεύει σε πρότυπα για τα εξαρτήματα στεγανοποίησης εξοπλισμού κατασκευής ημιαγωγών και παρέχει πληροφορίες για την επιλογή υλικών στεγανοποίησης, την αξιολόγηση απόδοσης, την καθαρότητα, τη συσκευασία και την επεξεργασία, προκειμένου να μειωθεί το συνολικό κόστος κατοχής και να βελτιωθεί η διαθεσιμότητα του εξοπλισμού. Αυτό δείχνει ότι τα όρια αξιολόγησης των O-ring ημιαγωγών έχουν ήδη «επεκταθεί» από το ελαστομερές εξάρτημα στο ποσοστό χρησιμοποιησιμότητας του εξοπλισμού, τη σταθερότητα της διαδικασίας και τον έλεγχο της ρύπανσης.

2. Χαμηλή εκπομπή αερίων: Δεν είναι «υλικό που είναι καθαρό», αλλά υλικό που δεν μπορεί να απελευθερώσει μόρια στη διαδικασία

Ο χαμηλός κίνδυνος εκπομπής αερίων από τον εξοπλισμό ημιαγωγών περιλαμβάνει τρεις κατηγορίες: πρώτον, την πραγματική κενό/υψηλής θερμοκρασίας εκπομπή αερίων, δηλαδή την απελευθέρωση σε αέρια των ελαστομερών υλικών των πτητικών ουσιών χαμηλού μοριακού βάρους, των υπολειμματικών μονομερών, των προϊόντων της διασταυρωτικής αντίδρασης, των προσθέτων και της απορροφημένης υγρασίας· δεύτερον, τα εκλεάχτα/εκχυλίσματα από υγρά μέσα, δηλαδή τα μεταλλικά ιόντα, τα ανιόντα και η ολική οργανική ύλη (TOC) που εκχυλίζονται από το UPW, τα οξέα-βάσεις ή τους διαλύτες· τρίτον, τα προϊόντα διάσπασης λόγω διαδικασιών, π.χ. η διάσπαση της επιφάνειας των υλικών σφράγισης από πλάσμα, ισχυρά οξειδωτικά ή αμμωνία/οξυγόνο περιέχοντα αέρια, με αποτέλεσμα την παραγωγή μεταναστευτικών ρύπων.

Τα συστήματα κενού αναφέρονται συνήθως στο πρότυπο ASTM E595 για αυτό το πλαίσιο δοκιμών εκπομπής αερίων. Η εξήγηση της NASA για το ASTM E595 αναφέρει ότι αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απώλειας μάζας και της επανασυμπυκνούμενης πτητικής ύλης των υλικών σε κενό. Τα δεδομένα της NASA αναφέρουν τις πρώιμες κατευθυντήριες γραμμές για την επιλογή υλικών με χαμηλή εκπομπή αερίων: TML ≤ 1,0 % και CVCM ≤ 0,10 %· αυτή η δοκιμαστική προσέγγιση εξηγεί γιατί στο περιβάλλον κενού πρέπει να επικεντρωθούμε στην «επανασυμπυκνούμενη ύλη», όχι μόνο στο ρυθμό διαρροής.

Στην υγρή μέθοδο και στα σενάρια μεταφοράς UPW, το πρότυπο SEMI F57 είναι πιο άμεσα σχετικό. Η εξήγηση της CT Associates για το SEMI F57 δηλώνει ότι αυτή η προδιαγραφή εφαρμόζεται σε πολυμερή υλικά και εξαρτήματα υψηλής καθαρότητας, με έμφαση στην εμβύθιση σε UPW για την ανίχνευση μετάλλων, ανιόντων και οργανικής μόλυνσης. Το δείγμα εξετάζεται σύμφωνα με το SEMI F40, με εκχύλιση σε UPW στους 85 °C επί 7 ημέρες. Αυτός ο τύπος δοκιμαστικής λογικής είναι εξίσου σημαντικός για τους δακτυλίους σφράγισης (O-rings), διότι τα εξαρτήματα σφράγισης δεν είναι παθητικοί παρατηρητές, αλλά δυνητικές πηγές μόλυνσης κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας εμβύθισης, συμπίεσης, θερμικών κύκλων και πλύσης με ρευστά.

3. Χαμηλά επίπεδα μεταλλικών ιόντων: Η σκέψη σε επίπεδο ppm δεν είναι πλέον αρκετή

Η ρύπανση από μεταλλικά ιόντα είναι ένα από τα πιο εύκολα υποτιμώμενα προβλήματα στα εξαρτήματα σφράγισης ημιαγωγών. Η προέλευση των μεταλλικών ιόντων στα O-ring είναι πολύπλευρη: γεμιστικά, χρωστικές, συστήματα πρόσθετων, βοηθητικά προσθετικά για την επεξεργασία, υπολείμματα από καλούπι, υπολείμματα από λείανση/επισκευή, νερό καθαρισμού, υλικά συσκευασίας, επαφή με ανθρώπους και κατακάθιση από το περιβάλλον. Τα κανονικά επίπεδα τέφρας, γεμιστικών ή μεταλλικών υπολειμμάτων σε συνηθισμένο βιομηχανικό καουτσούκ μπορούν, στην προ-επεξεργασία ημιαγωγών, να αποτελέσουν απαράδεκτες πηγές ηλεκτρικής ρύπανσης.

Το άρθρο του ScienceDirect με τίτλο «Απαραίτητα υλικά σφράγισης υψηλής καθαρότητας για την παραγωγή ημιαγωγών» αναφέρει ότι τα μεταλλικά ιόντα μπορούν να διαπερνούν πολυμερή, να εισχωρούν στις διεπιφάνειες και να διαδίδονται προς τα έξω, ενώ η μεταλλική μόλυνση μπορεί να προκαλέσει καταστροφικά ελαττώματα· το ίδιο άρθρο επισημαίνει ότι η επιλογή υλικών σφράγισης για ημιαγωγούς απαιτεί αυστηρό έλεγχο των συνθηκών υψηλής καθαρότητας κατά τη διάρκεια της σύνθεσης, της εκθλίψεως, της μορφοποίησης, του καθαρισμού, της συσκευασίας και της παραγωγής. Τα δεδομένα της σειράς SEMI F51-1115 της UCT ChemTrace επίσης καθορίζουν τα εκλείποντα συστατικά (leachables), τα ίχνη μετάλλων στον όγκο (bulk trace metals), την εκπομπή αερίων (outgassing) και τον συνολικό οργανικό άνθρακα (TOC) ως αντικείμενα παρακολούθησης για τους δακτυλίους O-ring και τους δακτυλίους σφράγισης, και παραθέτουν τις διαφορές στα δεδομένα των εκλείποντων συστατικών και των ιχνών μετάλλων στον όγκο για δακτυλίους O-ring του ίδιου προμηθευτή.

Το κύριο σημείο είναι εδώ: η έκφραση «ίδιο όνομα υλικού» δεν σημαίνει «ίδιο επίπεδο μεταλλικών ιόντων». Ακόμα και αν ονομάζονται με το ίδιο όνομα (π.χ. FFKM, FKM ή EPDM), διαφορετικές συνθέσεις, διαφορετικά γεμίσματα, διαφορετικά συστήματα διασταύρωσης, διαφορετική μετα-επεξεργασία και διαφορετικό μεταλλικό υπόβαθρο ανά παρτίδα μπορεί να είναι εντελώς διαφορετικά. Αυτό που πραγματικά αγοράζουν οι πελάτες της ημιαγωγικής βιομηχανίας είναι «ένα σύστημα διαμόρφωσης με χαμηλή μεταλλική ιονική μόλυνση + καθαρή παραγωγή + δεδομένα παρτίδας», όχι το όνομα της οικογένειας του υλικού.

Οι κύριες κατηγορίες μετάλλων/ιόντων που απαιτείται να ελέγχονται περιλαμβάνουν:

4. Χαμηλός αριθμός σωματιδίων: Τα σωματίδια στις επιφάνειες σφράγισης δεν είναι φυσικά στατικά — τα σωματίδια «απομακρύνονται κατά την παραγωγή»

Ο κίνδυνος σωματιδίων από το O-ring ημιαγωγών προέρχεται από τέσσερις πηγές: πρώτον, ακμές, ρωγμές και μικροσκοπικά υπολείμματα που απομένουν από την μόρφωση, τη διαμόρφωση, την επισκευή και τη δευτερεύουσα επεξεργασία· δεύτερον, νέα σωματίδια που προκαλούνται από τριβή, τράβηγμα, στρέψη και μόλυνση κατά τη μεταφορά και την εγκατάσταση· τρίτον, δυναμική φθορά που προκαλείται σε θέσεις ενεργοποίησης/απενεργοποίησης, όπως βαλβίδες πύλης, βαλβίδες ραφής, αντλίες και φλάντζες· τέταρτον, διάβρωση από πλάσμα ή χημικά μέσα, αποσύνθεση της επιφάνειας του υλικού, τραχύτητα ή ανθρακοποίηση κ.λπ.

Η ISO 14644-1:2015 εξηγεί ότι η καθαρότητα του αέρα στα καθαρά δωμάτια ταξινομείται βάσει της πυκνότητας σωματιδίων, με εύρος μεγεθών σωματιδίων από 0,1 μm έως 5 μm· στα σενάρια ημιαγωγών, δεν ενδιαφέρονται μόνο για τα σωματίδια στον αέρα του καθαρού χώρου, αλλά επίσης για τα σωματίδια στις επιφάνειες και στην υγρή φάση, καθώς και για τη συνεισφορά σωματιδίων από τα συστήματα μεταφοράς αερίων· τα υλικά SEMI SCIS, καθώς και οι προδιαγραφές SEMI F114 και F115 εφαρμόζονται αντίστοιχα για τη μέτρηση σωματιδίων και του συνολικού αριθμού επανακαθιζανόμενων σωματιδίων στα συστήματα παράδοσης υπερκαθαρών (UHP) χημικών και στις επιφάνειες εξοπλισμού υγρής επεξεργασίας, γεγονός που δείχνει ότι η βιομηχανία ημιαγωγών έχει θεσπίσει το «σωματιδιακό/οργανικό απόβλητο από τα ίδια τα εξαρτήματα» ως μετρική σε επίπεδο συστήματος.

Όσον αφορά τους δακτυλίους O, η χαμηλή παραγωγή σωματιδίων δεν είναι κάτι που «καθαρίζεται μία φορά και τελειώνει». Πρέπει να ξεκινήσει από τη σύνθεση, χρησιμοποιώντας λιγότερο ή με προσοχή χαλαρά πληρωτικά· να βελτιστοποιηθούν οι καλούπι, μείωση των ακμών και των ζημιών από την επεξεργασία μετά την κατασκευή· να μειωθεί η καθαριότητα με επαφή· να χρησιμοποιηθεί συσκευασία για καθαρό δωμάτιο· και να επαληθευτεί η παραγωγή σωματιδίων λόγω τριβής και η απελευθέρωση ιόντων μετά την εγκατάσταση.

Πάρκερ ο οδηγός εγκατάστασης ημιαγωγών της 's διαχωρίζει τις ανησυχίες σχετικά με τους ελαστομερείς υλικούς ανάλογα με τη διαδικασία: καταβύθιση πλάσματος/αερίου, θερμική και υγρή. Στην καταβύθιση πλάσματος/αερίου εξετάζονται ο ρυθμός επεξεργασίας (etch rate), η παραγωγή σωματιδίων και το μέγεθος των σωματιδίων· στην υγρή διαδικασία εξετάζονται η χημική συμβατότητα και η εκχύλιση μεταλλικών ιόντων. Αυτό δείχνει ακριβώς ότι ο έλεγχος σωματιδίων για τους O-ring ημιαγωγών πρέπει να βασίζεται στη διαδικασία, όχι σε μία γενική κατηγορία καθαρότητας.

5. Αντοχή σε Διάβρωση από Πλάσμα: Η Χημική Διάβρωση Δεν Είναι Ισοδύναμη με την Αντοχή σε Πλάσμα

Το πλάσμα στις ξηρές τεχνολογίες επεξεργασίας ημιαγωγών δεν είναι απλώς «αέριο»· περιλαμβάνει ιόντα, ελεύθερες ρίζες, υπεριώδη ακτινοβολία, θερμικό φορτίο και φυσική πρόσκρουση, και ο μηχανισμός ζημιάς του διαφέρει από τη διάβρωση από υγρά χημικά. Οι ιόντες οξυγόνου και άλλων στοιχείων μπορούν να οξειδώσουν/διαβρώσουν το ελαστομερές υπόστρωμα, ενώ οι ιόντες που περιέχουν φθόριο μπορούν να προκαλέσουν επιφανειακές αλλαγές. Το γεγονός ότι ένα υλικό είναι «ανθεκτικό σε διάβρωση» από υγρά χημικά δεν σημαίνει ότι είναι επίσης ανθεκτικό σε χαμηλή εκπομπή αερίων (low outgassing) και χαμηλή παραγωγή σωματιδίων (low particulate) υπό πλάσμα.

Οι διαδικασίες πλάσματος της PPE για την επεξεργασία υλικών τονίζουν ρητά ότι οι χημικές και θερμικές προκλήσεις της σφράγισης με πλάσμα είναι σοβαρές, ότι το υλικό σφράγισης στην κύρια θέση εξασθενεί τελικά με τον καιρό και ότι δεν υπάρχει κανένα μοναδικό υλικό σφράγισης που να είναι εφαρμόσιμο σε όλα τα χημικά συστήματα, θέσεις εργαλείων και τύπους προϊόντων· ο οδηγός σφράγισης για ημιαγωγούς της Parker αναφέρει επίσης συνήθως χημικές ενώσεις καταβύθισης πλάσματος/αερίου, συμπεριλαμβανομένων F, Cl, ClF₃, O₂, CF₄, O₃, SiH₄, C₂F₆, NF₃, WF₆ κ.λπ., καθώς και τον ρυθμό ετσινγκ, την παραγωγή σωματιδίων και το μέγεθος των σωματιδίων ως τυπικά σημεία εστίασης.

Συνεπώς, το κλειδί για τη χρήση του FFKM στην ημιαγωγό είναι όχι «το FFKM είναι ακριβό», αλλά το γεγονός ότι ορισμένες υψηλής καθαρότητας συνθέσεις FFKM προσφέρουν καλύτερη ισορροπία όσον αφορά τις απαιτήσεις ισχυρής διάβρωσης, περιεχόμενου φθορίου, κενού, υψηλής θερμοκρασίας και χαμηλής μόλυνσης. Οι χαρακτηριστικές περιγραφές της Trelleborg για την ημιαγωγό αναφέρουν ότι το προηγμένο FFKM διαθέτει υψηλή σταθερότητα, υψηλή καθαρότητα, εξαιρετικά χαμηλά ίχνη μετάλλων και τονίζουν τη βελτιωμένη αντίστασή του σε πλάσμα σε περιβάλλοντα υψηλής καθαρότητας· ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι «όλα τα FFKM» είναι αυτόματα ενδεδειγμένα. Το είδος του γεμίσματος, το σύστημα διασταύρωσης, η μετα-επεξεργασία, η καθαριστική κατασκευή και ο έλεγχος των παρτίδων είναι εξίσου σημαντικά με την οικογένεια του υλικού.

6. Καθαρή συσκευασία: Η τελευταία γραμμή άμυνας κατά της μόλυνσης, αλλά και ένα συνηθισμένο σημείο απώλειας ελέγχου

Πολλές επιχειρήσεις αξιολογούν μόνο την επιλογή των υλικών, αγνοώντας τη συσκευασία, την αποθήκευση, τη μεταφορά, το άνοιγμα, την προσωρινή αποθήκευση, τη συναρμολόγηση με εργαλεία και το εγχειρίδιο. Εάν το ίδιο το υλικό συσκευασίας αποβάλλει οργανικές ουσίες ή ίνες, ή εάν η διαδικασία σφράγισης δεν είναι καθαρή λόγω επαφής με τα χέρια, κατακάθισης από το περιβάλλον ή ακατάλληλου καθαρισμού πριν από το άνοιγμα της συσκευασίας, όλες οι επεξεργασίες σφράγισης μπορεί να χαθούν.

Το επίσημο περίληψη του SEMI F51 περιλαμβάνει ρητώς την καθαρότητα της σφράγισης, καθώς και πληροφορίες για τη συσκευασία και τη χειριστική της, με σκοπό τη διατήρηση της καλύτερης δυνατής απόδοσης των σφραγισμένων εξαρτημάτων. Η ταξινόμηση της καθαρότητας του αέρα του ISO 14644-1 εφαρμόζεται για τον ανεξάρτητο ορισμό των υλικών συσκευασίας, του περιβάλλοντος συσκευασίας και της διπλής συσκευασίας ως προς τον εαυτό της, όχι όμως για την ανεξαρτησία της καθαρής συσκευασίας.

Τα υψηλής ποιότητας O-rings για ημιαγωγούς συνήθως πρέπει να θεωρούνται η καθαρή συσκευασία ως πεδίο προδιαγραφών, όχι ως φυσικό χαρακτηριστικό. Συνιστάται να διατυπωθεί με τον εξής τρόπο στο λευκό βιβλίο:

Το προϊόν υποβάλλεται σε καθαρισμό, επιθεώρηση σε καθαρό περιβάλλον και συσκευασία σε καθαρό περιβάλλον, και στη συνέχεια παραδίδεται· τα υλικά των εσωτερικών και εξωτερικών σακουλών πληρούν τις απαιτήσεις χαμηλής συγκέντρωσης σωματιδίων, χαμηλής συγκέντρωσης μεταλλικών ιόντων και χαμηλής συγκέντρωσης οργανικών εκπεμπόμενων ενώσεων· κάθε μονάδα συσκευασίας φέρει αριθμό παρτίδας, τύπο υλικού, προδιαγραφές, αριθμό παρτίδας καθαρισμού, κατάσταση επιθεώρησης και αναγνωρίσιμο στοιχείο εντοπισμού.

7. Συνέπεια Παρτίδας: Αυτό που επιθυμούν οι πελάτες της βιομηχανίας ημιαγωγών είναι η «επαναληψιμότητα».

Η συνέπεια παρτίδας συνηθισμένων δακτυλίων O-είδους επικεντρώνεται συνήθως στις διαστάσεις, τη σκληρότητα, την εφελκυστική αντοχή και τη μόνιμη παραμόρφωση συμπίεσης. Οι δακτύλιοι O-είδους για τη βιομηχανία ημιαγωγών πρέπει επίσης να επικεντρώνονται στη συνέπεια των δεδομένων ρύπανσης, π.χ. μεταλλικά ιόντα, συνολικός οργανικός άνθρακας (TOC), ανιόντα, σωματίδια, εκπομπή αερίων (outgassing) και άλλα ομοιόμορφα δεδομένα παρτίδας.

Τα δεδομένα της UCT ChemTrace δείχνουν ότι οι δακτύλιοι σφράγισης (O-rings) μπορούν να αναφέρονται στο πρότυπο SEMI F51-1115 για την αξιολόγηση και παρακολούθηση εκλυόμενων ουσιών, ιχνοστοιχείων, ιχνοστοιχείων σε υλικά μεγάλης κλίμακας, εκδόσεων αερίων, συνολικού οργανικού άνθρακα (TOC) κ.λπ. Ο τελικός χρήστης θα χρησιμοποιήσει αυτά τα δεδομένα για σύγκριση με τον προμηθευτή, ο οποίος έχει οριστεί ως αρμόδιος για την εφαρμογή της διαδικασίας. Αυτό σημαίνει ότι ο προμηθευτής δακτυλίων σφράγισης για τη βιομηχανία ημιαγωγών δεν μπορεί απλώς να δηλώνει «αυτή η παρτίδα πέρασε», αλλά πρέπει να είναι σε θέση να αποδείξει ότι «η μεταβλητότητα της παρτίδας είναι ελεγχόμενη».

Τα βασικά σημεία ελέγχου για τη συνέπεια της παρτίδας περιλαμβάνουν:

8. Ανιχνευσιμότητα: Από τον αριθμό παρτίδας του O-Ring σε ανωμαλία διαδικασίας

Ένας λόγος για τον οποίο οι απαιτήσεις ανιχνευσιμότητας των πελατών ημιαγωγών είναι υψηλές είναι ότι η ανωμαλία ρύπανσης συχνά δεν εμφανίζεται κατά τη στιγμή της εγκατάστασης. Μία παρτίδα σφραγιστικών ενός σφραγισμένου εξαρτήματος μπορεί να επηρεάσει συγκεκριμένο εξοπλισμό, συγκεκριμένη θάλαμο, συγκεκριμένο κύκλο PM ή συγκεκριμένη παρτίδα πλακιδίων (wafer) ή παρόμοιες παραμέτρους παρτίδας. Εάν δεν είναι δυνατή η ανίχνευση της ανωμαλίας του πλακιδίου από την τοποθεσία του εξοπλισμού, την παρτίδα σφράγισης, την παρτίδα υλικού και τον αριθμό καθαρισμού ή παρόμοια, το κόστος ανάλυσης της βλάβης θα αυξηθεί σημαντικά.

Τα δεδομένα SEMI SCIS δείχνουν ότι το έργο τυποποίησης της βιομηχανίας περιλαμβάνει επαληθεύσιμη ανιχνευσιμότητα, ανταλλαγή εξαρτημάτων και ανταλλαγή δεδομένων, μεταξύ άλλων κατευθύνσεων. Αυτό σημαίνει ότι η ανιχνευσιμότητα δεν είναι πλέον απλώς μία εταιρική προτίμηση ποιότητας, αλλά αποτελεί μέρος της ενιαίας τάσης τυποποίησης της βιομηχανίας ημιαγωγών.

Η ανιχνευσιμότητα υψηλής ποιότητας O-ring για ημιαγωγούς πρέπει τουλάχιστον να περιλαμβάνει:

9. Γιατί το FFKM είναι συχνά η προεπιλεγμένη επιλογή για κρίσιμες θέσεις, αλλά «FFKM ≠ Αυτόματα Εγκριθέν»

Το πλεονέκτημα του FFKM είναι η πλήρως φθοριούχα ή υψηλά φθοριούχα δομή του, η οποία προσφέρει καλύτερη χημική σταθερότητα, θερμική σταθερότητα και χαμηλή αντιδραστικότητα. Τα υπόβαθρα έγγραφα της SIA για υλικά που περιέχουν PFAS/φθόριο αναφέρουν ότι ο εξοπλισμός ημιαγωγών και τα σχετικά υλικά απαιτούν αδρανή συμπεριφορά, καθαρότητα, ευρεία χημική και θερμική σταθερότητα, χαμηλή τριβή, ηλεκτρικές ιδιότητες και άλλα συνδυασμένα χαρακτηριστικά. Σε εφαρμογές πλάσματος, CVD, ετσινγκ, ALD, υγρής χημείας και κενού, αυτά τα χαρακτηριστικά καθιστούν πράγματι το υψηλής καθαρότητας FFKM σημαντική επιλογή για κρίσιμες θέσεις σφράγισης.

Ωστόσο, πρέπει να αποφεύγονται τρεις παρανοήσεις:

Πρώτον, το όνομα της οικογένειας υλικού δεν είναι ισοδύναμο με την τάξη καθαρότητας. Το FFKM μπορεί να είναι βαθμού ημιαγωγών, αλλά επίσης και συνηθισμένου βιομηχανικού βαθμού· η διαφορά προέρχεται από τη σύνθεση, τα πληρωτικά, το σύστημα διασταύρωσης, την καθαριότητα, τη μετα-επεξεργασία, τον καθαρισμό, τη συσκευασία και την επιθεώρηση.

Δεύτερον, η χημική αντοχή δεν είναι ισοδύναμη με χαμηλή ρύπανση. Ένα υλικό μπορεί να αντέχει σε HF, HCl, πλάσμα O₂ ή NF₃, αλλά παρ’ όλα αυτά να παρουσιάζει σχετικά υψηλή εκχύλιση μετάλλων, σχετικά υψηλή απελευθέρωση σωματιδίων ή σχετικά υψηλή οργανική εξάτμιση. Στον κατάλογο υλικών της Parker πράγματι φαίνεται ότι η ίδια οικογένεια υλικών για ημιαγωγούς διακρίνεται ως έχουσα διαφορετικά χαρακτηριστικά, όπως χαμηλή παραγωγή σωματιδίων, χαμηλά εκχυλίσιμα, εκχυλίσιμα μέταλλα, ρυθμός ετσαρίσματος κ.ο.κ.

Τρίτον, ο χαμηλός ρυθμός διάβρωσης δεν σημαίνει αναγκαστικά χαμηλή παραγωγή σωματιδίων. Ορισμένα γεμιστικά υλικά μπορεί να έχουν χαμηλότερο ρυθμό διάβρωσης από ιόντα, αλλά το γεμιστικό ή το στρώμα αποδόμησης της επιφάνειας μπορεί να προκαλέσει την απελευθέρωση σωματιδίων· ορισμένα μη γεμιστικά υλικά μπορεί να παράγουν λιγότερα σωματίδια, αλλά σε ορισμένα πλάσματα η διάρκεια ζωής τους μπορεί να μην είναι η μεγαλύτερη. Ως εκ τούτου, στις κρίσιμες θέσεις πρέπει να γίνεται επιλογή βάσει του συγκεκριμένου συστήματος αερίου, της ισχύος, της θερμοκρασίας, της πίεσης, της απόστασης από την πηγή ιόντων και του κύκλου συντήρησης (PM).

10. Απαιτήσεις διαίρεσης O-ring ανά σενάριο εξοπλισμού ημιαγωγών

11. Πλαίσιο προδιαγραφών που εγκρίθηκε για λευκά βιβλία υψηλής απόδοσης στην ημιαγωγό

Συνιστάται η αναβάθμιση των προδιαγραφών O-ring για ημιαγωγούς από «φύλλο προδιαγραφών υλικού» σε «φύλλο προδιαγραφών ελέγχου ρύπανσης». Μπορεί να καθοριστεί με τα ακόλουθα πεδία:

12. Βασικές ερωτήσεις που πρέπει να θέσετε κατά την αξιολόγηση προμηθευτών

• Είναι αυτό συνηθισμένο FFKM ή FFKM που έχει επαληθευτεί μέσω δοκιμής χαμηλής μόλυνσης για ημιαγωγούς;
• Μπορούν να παρασχεθούν τα δεδομένα μεταλλικών ιόντων, ανιόντων, εκπομπής αερίων και σωματιδίων για την ίδια παρτίδα;
• Είναι η δοκιμή μοναδική πιστοποίηση ή τακτική παρακολούθηση;
• Δοκιμάζεται δείγμα υλικού ή τελικός O-ring;
• Ελέγχεται σύμφωνα με τα σχετικά πρότυπα SEMI F57 για UPW ή εξαγωγή χημικών;
• Ο έλεγχος εξαγωγής ιόντων καλύπτει τα πραγματικά αέρια διαδικασίας, π.χ. O₂, CF₄, NF₃, Cl₂, HBr;
• Η καθαρισμός, η θέρμανση και η συσκευασία πραγματοποιούνται σε ελεγχόμενο καθαρό περιβάλλον;
• Το υλικό είναι από τη φύση του χαμηλό σε σωματίδια, χαμηλό σε εκπομπή αερίων και χαμηλό σε εξαγωγή, και είναι εν γένει πιστοποιημένο γι’ αυτό;
• Ενημερώνεται η αλλαγή σύνθεσης, πρώτης ύλης, καθαρισμού, υλικού συσκευασίας ή γραμμής μέσω του μηχανισμού PCN;

Συμπέρασμα

Οι υψηλές απαιτήσεις των ημιαγωγών για τους δακτυλίους O δεν οφείλονται στο ότι ο πελάτης θέλει «να πληρώσει για ακριβά υλικά», αλλά στο ότι οι δακτύλιοι O βρίσκονται στο σημείο τομής κενού, πλάσματος, ισχυρών διαβρωτικών χημικών, καθαρών χώρων και παραγωγής με υψηλή απόδοση σε νανο-κλίμακα. Η αξία τους δεν έγκειται στο «να μπορούν να σφραγίζουν», αλλά στο:

Αξιόπιστη σφράγιση + χαμηλή παραγωγή υπολειμμάτων + απουσία εκπομπής αερίων + απουσία απόρριψης σωματιδίων + απουσία απελευθέρωσης ιόντων μετάλλων + αντοχή στο πλάσμα + καθαρή συσκευασία + συνέπεια μεταξύ παρτίδων + εντοπισιμότητα.

Συνεπώς, οι δακτύλιοι O για ημιαγωγούς πρέπει να θεωρούνται ως καταναλωτικά προϊόντα υψηλής τεχνολογίας και εξαρτήματα ελέγχου ρύπανσης. Η βασική άποψη του λευκού βιβλίου μπορεί να διατυπωθεί ως:

Στον εξοπλισμό ημιαγωγών, η ανταγωνιστικότητα των δακτυλίων O δεν καθορίζεται από την τιμή ανά μονάδα υλικού, αλλά από το συνολικό αποτέλεσμα του προϋπολογισμού ρύπανσης, της διάρκειας λειτουργίας της διαδικασίας, του κύκλου προληπτικής συντήρησης (PM), του κινδύνου μείωσης της απόδοσης και της ικανότητας εντοπισμού στην αλυσίδα προμηθειών. Το FFKM είναι απλώς το εισιτήριο εισόδου· η υψηλή καθαρότητα, η χαμηλή παραγωγή αποθέματος, η χαμηλή παραγωγή σωματιδίων, οι χαμηλές συγκεντρώσεις μεταλλικών ιόντων, η αντίσταση σε ιόντα και το καθαρό σύστημα παράδοσης αποτελούν τα πραγματικά κριτήρια διαφοροποίησης.