Rilascio di gas sotto controllo – Garantire purezza nella produzione di semiconduttori

Fatti essenziali in breve

– evolast® stabilisce un nuovo standard di purezza nell'industria dei semiconduttori: sviluppato per un'ultra-bassa emissione di gas, che protegge l'integrità del processo in ambienti critici di plasma, temperatura e chimica umida.
– Il materiale elastomerico a più basso emissione di gas più avanzato: evolast® garantisce sigillature prive di contaminazioni e affidabilità a lungo termine nelle soluzioni di tenuta per semiconduttori, supporta rese più elevate dei wafer e riduce i fermi di manutenzione.
– Sviluppato al 100% in Europa e prodotto in ambienti puliti: evolast® combina quarant'anni di esperienza in perfluorelastomeri con risultati validati tramite spettroscopia di desorbimento termico (TDS), che conferma un'emissione totale di soli 0,02 ppm e stabilisce un nuovo standard per materiali di tenuta ultra-puri.

Nel processo di produzione dei semiconduttori, precisione e purezza determinano il successo. In ambienti ultra-puri come la produzione di wafer, anche le più piccole contaminazioni microscopiche possono mettere a rischio interi lotti di produzione. L'emissione di gas – il rilascio di vapori o gas da materiali sotto calore o vuoto – rappresenta una minaccia silenziosa ma seria all'integrità del processo.

Per questo motivo, evolast® di Angst+Pfister, una potente famiglia di perfluorelastomeri a bassa emissione, è indispensabile per lo sviluppo di soluzioni di tenuta di nuova generazione nell'industria dei semiconduttori. Interamente sviluppato e prodotto in Europa, evolast® offre una stabilità di processo, purezza e affidabilità senza pari nelle condizioni più esigenti di plasma, temperatura e chimica umida del settore.

La sfida: emissione di gas negli ambienti dei semiconduttori

Nel processo di produzione dei wafer, la scelta dei materiali può decidere se un processo raggiunge la precisione nel range nanometrico o viene compromesso da contaminazioni catastrofiche.

Sotto l'azione di vuoto, plasma o alte temperature, gli elastomeri possono rilasciare composti organici volatili (VOC), umidità o altre impurità. Questi emissioni possono depositarsi sulle superfici dei wafer, compromettere l'uniformità del plasma e causare difetti o rese ridotte.

Anche le quantità minime di emissione possono alterare la chimica del processo in camere CVD o di etching, causando tempi di inattività costosi e cicli di pulizia frequenti.

Gli ingegneri hanno a lungo cercato elastomeri a bassa emissione che combinino purezza e durabilità. I materiali standard FKM spesso non sono sufficienti, specialmente con esposizioni prolungate al plasma. La necessità di O-ring in perfluorelastomero che funzionino senza errori a temperature elevate e in ambienti chimicamente aggressivi è più grande che mai.

La soluzione: evolast® FFKM per prestazioni ultra-pure

Per affrontare la sfida persistente dell'emissione di gas nella produzione di semiconduttori, Angst+Pfister ha creato la serie evolast®-FFKM, materiali di tenuta appositamente progettati che ridefiniscono la stabilità del materiale.

Ogni materiale evolast® combina un'architettura polimerica accuratamente bilanciata con una lavorazione in ambienti controllati, per garantire il rilascio molecolare più basso possibile durante il funzionamento.

Tutti i varianti evolast® vengono sottoposte a una pulizia finale ultra-pura e confezionate sottovuoto, garantendo assoluta pulizia superficiale prima dell'installazione.

La scienza dei materiali dietro la purezza

Per decenni, Angst+Pfister ha ottimizzato la formulazione evolast®-FFKM basata su strutture polimeriche particolarmente resistenti alla degradazione termica e agli attacchi chimici.

– La serie PS1 offre resistenza superiore per processi di chimica umida e garantisce che le tenute non degradino né rilascino contaminanti in bagni acidi o solventi.
– La serie PS2 resiste a ambienti termici estremi come LPCVD e Rapid Thermal Processing, con temperature di esercizio fino a +340°C.
– La serie PS3, sviluppata per deposizione di plasma e gas, presenta emissioni di gas estremamente basse e contenuto minimo di metallo – fondamentale per ambienti di sala bianca.

In ogni caso, evolast® mantiene l'integrità della tenuta per migliaia di cicli di processo.

Prova di prestazione

Angst+Pfister ha condotto approfonditi test TDS per quantificare il comportamento di emissione di gas in condizioni simili al vuoto dell'industria dei semiconduttori.

– Condizioni di prova: aumento della temperatura da ambiente a +200°C in 120 minuti, seguito da 120 minuti di mantenimento in vuoto riscaldato (totale 240 minuti).
– Risultati: tutti i materiali evolast® hanno mostrato un'emissione totale di componenti volatili estremamente bassa.
– Risultato: emissioni molecolari minime significano contaminazione ridotta dei wafer, condizioni di plasma più stabili e intervalli di manutenzione più lunghi.

Questi risultati confermano che evolast® funziona in modo affidabile sotto stress termico, plasma e chimico, garantendo purezza e coerenza in ogni fase della produzione dei chip.

Caso di applicazione: tenuta di una camera di etching al plasma

Sfida:
Uno strumento di etching dei wafer che opera con alta intensità di plasma aveva bisogno di materiali di tenuta che, durante lunghe esposizioni al plasma, non degradassero né rilasciassero contaminanti molecolari. I elastomeri convenzionali mostravano erosione superficiale e rilascio misurabile di VOC dopo alcune centinaia di ore.

Soluzione:
Utilizzando evolast® PS341 – un perfluorelastomero sviluppato per plasma di ossigeno e fluoro – l'impianto ha raggiunto prestazioni stabili con emissioni trascurabili. Le tenute hanno mantenuto la loro integrità fino a +330°C con deformazione minima e senza usura visibile della superficie.

Validazione di laboratorio:
Per confermare, Angst+Pfister ha condotto test TDS su diverse varianti evolast® (PS221, PS251, PS321, PS341, PS342, PS343) per misurare il rilascio di gas a temperature elevate e in vuoto.

Ogni campione è stato riscaldato linearmente dalla temperatura ambiente a +200°C in 120 minuti e poi mantenuto per altri 120 minuti.

Le curve di emissione mostrano che tutti i composti evolast® presentano valori di desorbimento estremamente bassi anche con esposizioni prolungate a temperature elevate.

Video Q&A: Test di emissione e purezza del materiale

Nell'intervista, Simone Lavelli, esperto tecnico nello sviluppo di composti di Angst+Pfister, spiega come l'azienda valida i materiali evolast®-FFKM tramite TDS e protocolli di produzione in ambienti controllati.
Gli spettatori ottengono una panoramica sul legame tra purezza molecolare, affidabilità del processo e l'importanza del controllo delle emissioni per l'integrità dei processi moderni dei semiconduttori.

https://youtu.be/vAsvqtLscRE

Conclusione

Nell'industria dei semiconduttori, la purezza definisce le prestazioni. Ogni componente di tenuta gioca un ruolo cruciale nel garantire affidabilità del processo, disponibilità degli impianti e resa dei wafer.

Con evolast®, Angst+Pfister stabilisce un nuovo standard per gli elastomeri a bassa emissione, combinando tecnologia polimerica all'avanguardia con un controllo di produzione europeo completo. Attraverso tutti i materiali evolast®, i test TDS rigorosi mostrano perdite di massa complessive estremamente basse, confermando un'eccellente stabilità chimica e termica sotto vuoto e alte temperature.

Questa performance riflette la precisione della struttura dell'evolast®-perfluorelastomero. Un polimero altamente fluorurato, una densità di reticolazione ottimizzata e una composizione ultra-pura creano una rete stabile che resiste a degradazione e ossidazione. Queste proprietà impediscono il rilascio di contaminanti e preservano l'integrità del materiale anche nelle condizioni più impegnative di plasma e chimica nella produzione di semiconduttori.

Il risultato è misurabile: prestazioni costanti di tenuta, intervalli di manutenzione più lunghi e una maggiore purezza del processo, che si traducono direttamente in rese più elevate dei wafer e costi operativi complessivi più bassi. evolast® combina la robustezza richiesta dagli ingegneri con la purezza richiesta dalla moderna produzione di semiconduttori.

Garantendo stabilità molecolare, purezza e sicurezza del processo, evolast® si afferma come un elemento chiave per l'innovazione nell'industria dei semiconduttori – e costruisce fiducia nel cuore di ogni chip.