Почему в полупроводниковой технологии герметичные места строго запрещают использовать любые летучие органические клеи?
Что такое "безэпоксидный" фланец для оптоволокна? | What is an epoxy-free sealed fiber optic flange?
В полупроводниковой технологии в герметизирующих соединениях категорически запрещено использовать любые летучие органические клеи (такие как обычные эпоксидные смолы, силиконовые герметики и т. д.). Причина этого заключается в требованиях к вакууму, чистоте и экстремальным физико-химическим условиям, предъявляемым при производстве полупроводников. Основные причины можно свести к следующим пяти ключевым материалам и физическим эффектам:
1. «Выделение газов» (Outgassing) в условиях сверхвысокого вакуума
Процессы производства полупроводников (такие как фотолитография, плазменное травление, осаждение фаз/химических соединений и т. д.) обычно проводятся в условиях высокого вакуума (HV) или сверхвысокого вакуума (UHV).
Обычные органические клеи в условиях низкого давления постоянно выделяют в окружающее пространство остаточные органические растворители, не полностью отвержденные низкомолекулярные полимеры, влагу и адсорбированные газы. Этот процесс выделения газов очень трудно остановить, он не только мешает достижению целевого остаточного давления в вакуумной системе, но и значительно увеличивает время откачки технологических камер, влияя на эффективность производства.
2. Молекулярное загрязнение поверхности пластины (Molecular Contamination)
Выделяющиеся органические молекулы, хаотично перемещаясь в технологической камере, легко адсорбируются и осаждаются на поверхности прецизионных чистых кремниевых пластин.
При производстве сверхбольших интегральных схем (ULSI) на микро- и наноуровне, мизерное количество органических отложений приводит к образованию примесных углеродных источников, снижению адгезии пленок, аномальному легированию материала пластины, коротким замыканиям или утечкам тока — фатальным дефектам, которые серьезно снижают выход годных пластин.
3. Повреждение прецизионных оптических компонентов и электростатических частей
В полупроводниковом оборудовании, таком как фотолитографы, установлены чрезвычайно дорогие высокоточные оптические линзы, зеркала или датчики решеток.
Если летучие вещества, выделяющиеся из органических клеев, оседают на поверхности оптических компонентов, они могут подвергнуться фотохимическому обугливанию под воздействием высокоэнергетического ультрафиолетового (UV) или экстремального ультрафиолетового (EUV) излучения.
Это приводит к образованию не удаляемого обугленного слоя на поверхности оптических компонентов, вызывая затухание энергии луча, расфокусировку и искажение изображения, что полностью разрушает точность обработки оборудования.
4. Деградация в агрессивной химической и плазменной среде
В процессах травления и осаждения полупроводников часто используется высокоактивная плазма и вводятся сильнокоррозионные технологические газы (такие как фторуглеродные соединения CF_4, SF_6 или хлор Cl_2).
Органические клеи в основном имеют углеводородную цепную структуру. Под воздействием ударов высокоактивной плазмы и сильных коррозионных газов их молекулярные цепи быстро разрываются и подвергаются химической деградации. Это не только приводит к потере механической прочности и герметичности уплотнительных конструкций, но и генерирует вторичные летучие вещества и выделяет разрушительные примесные газы.
5. Термическое разложение в условиях высоких температур
Некоторые процессы в полупроводниковой промышленности (например, газофазное осаждение, отжиг и т. д.) часто сопровождаются высокими температурами.
Большинство органических уплотнительных клеев имеют ограниченную термостойкость (обычно не могут выдерживать длительное воздействие температур выше 200\ ^{\circ}\text{C}}). При высоких температурах органические клеи ускоренно стареют, размягчаются или даже обугливаются термически, полностью теряя герметизирующие свойства и сопровождаясь интенсивным выделением газообразных веществ.
Решение «без клея» для герметизации прохода оптоволокна через стенку камеры
В применениях, таких как полупроводниковая промышленность, вакуумные камеры и научные эксперименты, где предъявляются чрезвычайно строгие требования к выделению газов и чистоте, обычные клеевые оптоволоконные разъемы не могут быть использованы, если требуется ввод оптоволокна для оптоэлектронного преобразования, зондирования или оптической передачи.
В этом случае необходимо использовать «бесклеевые» конструкции для герметизации прохода оптоволокна через вакуумную камеру, основанные на физической сварке металлом или механическом уплотнении.
Специализированные бесклеевые вакуумные уплотнительные продукты, поставляемые DCH Yongsheng (OFSCN®), идеально решают проблемы герметизации и передачи сигналов при проходе через сверхвысоковакуумные камеры полупроводникового класса:
Название продукта: OFSCN® Fiber Optic Vacuum Sealed Flange
Основные параметры:
- Вакуумная конструкция：Полностью исключает использование любых летучих органических клеев, гарантируя сверхнизкий уровень выделения газов.
- Термостойкость：Стандартное исполнение для комнатной температуры, возможна поставка изделий, выдерживающих температуру до 250\ ^{\circ}\text{C}}.
- Тип фланца：Делится на серии CF и KF, может быть выполнен как с наружной, так и с внутренней резьбой, одно- или многожильным, идеально подходит к стандартным разъемам камер сверхвысокого вакуума.
- Предельный вакуум：Превосходит уровни 1 \times 10^{-5}\ \text{Pa} и 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa}.
- Другие параметры см. на официальной странице разъемов и фланцев OFSCN®.
Фото стандартных продуктов:
С помощью этой полностью бесклеевой технологии физической герметизации можно обеспечить нулевое выделение газов, нулевые испарения, высокую химическую стойкость и термостойкость в условиях сверхвысокого вакуума до 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa}, гарантируя, что сверхчистая вакуумная рабочая среда производственных линий полупроводниковых пластин и прецизионных оптических приборов не будет загрязнена органическими молекулами.