Warum ist die Verwendung von flüchtigen organischen Klebstoffen in Dichtungsbereichen in der Halbleiterfertigung strengstens untersagt?
In der Halbleiterfertigung ist die Verwendung von flüchtigen organischen Klebstoffen (wie gängigen Epoxidharzen, Silikonen usw.) an Dichtstellen strengstens untersagt. Der Grund hierfür liegt in den Anforderungen der Halbleiterherstellung an Vakuumgrad, Reinheit und extreme physikalisch-chemische Umgebungen. Die Hauptgründe lassen sich auf die folgenden fünf Kernmaterial- und physikalischen Effekte zurückführen:
1. “Outgassing” im Ultrahochvakuum
Halbleiterfertigungsprozesse (wie Fotolithografie, Plasmaätzen, Phasen-/Chemikalienabscheidung usw.) werden typischerweise in Hochvakuum- (HV) oder Ultrahochvakuum- (UHV) Umgebungen durchgeführt.
Bei gewöhnlichen organischen Klebstoffen geben diese unter niedrigem Druck kontinuierlich interne Restlösungsmittel, nicht vollständig ausgehärtete niedermolekulare Polymere, Feuchtigkeit und adsorbierte Gase an den Außenraum ab. Dieser Ausgasungsprozess ist schwer zu stoppen, was nicht nur dazu führt, dass das Vakuumsystem den Ziel-Grundvakuumgrad nicht erreicht, sondern auch die Evakuierungszeit der Prozesskammer erheblich verlängert und die Produktionseffizienz beeinträchtigt.
2. Molekulare Kontamination der Waferoberfläche
Die flüchtigen organischen Moleküle bewegen sich unregelmäßig und thermisch in der Prozesskammer und adsorbieren und lagern sich leicht auf der präzisen und sauberen Siliziumwaferoberfläche ab.
Bei der Herstellung von hochintegrierten Schaltungen (ULSI) im Mikro- und Nanobereich führt die Ablagerung von geringen Mengen organischer Substanzen zu Verunreinigungen durch Kohlenstoffquellen, was zu fatalen Defekten wie schlechter Haftung der Schichten, anomalen Dotierungen des Wafermaterials, Kurzschlüssen oder Leckströmen führt und somit die Ausbeute der Wafer drastisch reduziert.
3. Beschädigung von Präzisionsoptiken und elektrostatischen Bauteilen
Halbleiteranlagen wie Fotolithografiegeräte sind mit extrem teuren, hochpräzisen optischen Linsen, Spiegeln oder Gitter-Sensoren ausgestattet.
Wenn die Ausgasungen organischer Klebstoffe auf der Oberfläche von optischen Komponenten abgelagert werden und unter energiereicher ultravioletter (UV) oder extrem ultraviolette (EUV) Strahlung geraten, kommt es zu einer photochemischen Karbonisierung. Dies bildet eine nicht zu entfernende karbonisierte Sperrschicht auf der Oberfläche der optischen Komponenten, was zu einer Abschwächung der Strahlenenergie, Dejustierung der Ausrichtung und Bildverzerrung führt und somit die Bearbeitungsgenauigkeit des Geräts vollständig zerstört.
4. Degradation unter rauen chemischen und Plasmaumgebungen
Bei Halbleiterätz- und Abscheideprozessen werden häufig hochaktive Plasmen verwendet und stark korrosive Prozessgase (wie fluorkohlenstoffhaltige Verbindungen CF_4, SF_6 oder Chlorgas Cl_2 usw.) eingeleitet.
Organische Klebstoffe basieren hauptsächlich auf Kohlenwasserstoffkettenstrukturen. Unter dem Beschuss von hochaktiven Plasmen und der Einwirkung von stark korrosiven Gasen brechen ihre Molekülketten schnell auf und unterliegen chemischer Degradation. Dies führt nicht nur zum Versagen der mechanischen und gasdichten Eigenschaften der Dichtungsstruktur, sondern erzeugt auch sekundäre flüchtige Stoffe und setzt schädliche Verunreinigungs Gase frei.
5. Thermische Zersetzung in Hochtemperaturumgebungen
Einige Halbleiterprozesse (wie Gasphasenabscheidung, Ausglühen usw.) treten häufig in Hochtemperaturumgebungen auf.
Die Temperaturbeständigkeit der meisten organischen Dichtklebstoffe ist begrenzt (sie können typischerweise keine hohen Temperaturen über 200\ ^{\circ}\text{C} dauerhaft aushalten). Bei hohen Temperaturen altern organische Klebstoffe beschleunigt, erweichen oder zersetzen sich sogar thermisch zu Karbon, verlieren vollständig ihre Dichtungsfunktion und geben dabei intensiv gasförmige Substanzen ab.
“Klebstofffreie” Dichtungslösung für die Glasdurchführung von Glasfasern
Bei Anwendungen in der Halbleitertechnik, in Vakuumkammern, in wissenschaftlichen Experimenten usw., die extrem strenge Anforderungen an Ausgasung und Reinheit stellen, können normale Klebe-Glasfaserverbinder nicht verwendet werden, wenn Glasfasersignale für optoelektronische Umwandlung, Sensorik oder optische Übertragung eingeführt werden müssen. In diesem Fall muss eine “klebstofffreie” Glasfaser-Vakuumdurchführungslösung auf Basis von physikalischem Metallschweißen oder mechanischer Abdichtung verwendet werden.
Das von DaCheng YongSheng (OFSCN®) angebotene spezielle klebstofffreie Vakuumdichtungsprodukt kann die oben genannten Probleme der Vakuumdurchführung in Halbleiterqualität mit extrem hohem Vakuumgrad bezüglich Dichtung und Signalübertragung perfekt lösen:
Produktname: OFSCN® Fiber Optic Vacuum Sealed Flange
Hauptparameter:
- Vakuumdesign: Völliger Verzicht auf organische flüchtige Klebstoffe für extrem niedrige Ausgasungsraten.
- Temperaturbeständigkeit: Für den Einsatz bei Normaltemperatur; kundenspezifische Produkte für Temperaturen bis zu 250\ ^{\circ}\text{C} sind verfügbar.
- Flanschanschlüsse: Verfügbar in CF- und KF-Serien, als Stecker und Buchse, als Einzel- und Mehrfachstecker, perfekt passend für Standard-Ultrahochvakuum-Systemkammeranschlüsse.
- Grenzvakuum: Besser als Vakuumgrade von 1 \times 10^{-5}\ \text{Pa} und 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa}.
- Weitere Parameter finden Sie auf der offiziellen Seite für Steckverbinder und Flansche von OFSCN®.
Standardproduktbilder:
Durch diesen vollständig klebstofffreien physikalischen Dichtungsprozess kann unter extremen Ultrahochvakuum-Bedingungen von bis zu 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa} Null-Ausgasung, Null-Flüchtigkeit, starke chemische Korrosionsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit aufrechterhalten werden, wodurch sichergestellt wird, dass die ultrareine und Vakuum-Arbeitsumgebung von Halbleiter-Wafer-Produktionslinien und Präzisionsoptikgeräten nicht durch organische Molekülverunreinigungen beeinträchtigt wird.