Outgassing unter Kontrolle – Reinheit in der Halbleiterfertigung sichern

Wesentliche Fakten auf einen Blick 

• evolast^® setzt einen neuen Massstab für Reinheit in der Halbleiterindustrie: Entwickelt für ultra-niedrige Ausgasungsleistung, die die Prozessintegrität in kritischen Plasma-, Temperatur- und Nasschemieumgebungen schützt. 
• Der fortschrittlichste niedrig ausgasende Elastomerwerkstoff: evolast^® gewährleistet kontaminationsfreie Abdichtung und langfristige Zuverlässigkeit in Halbleiter-Dichtungslösungen, unterstützt höhere Waferausbeuten und reduziert Wartungsstillstände. 
• 100% europäisch entwickelt und im Reinraum gefertigt: evolast^® kombiniert vier Jahrzehnte Erfahrung in Perfluorelastomeren mit validierten Ergebnissen der thermischen Desorptionsspektroskopie (TDS), die eine Gesamtausgasung von nur 0,02 ppm bestätigen und einen neuen Standard für ultra-saubere Dichtungsmaterialien setzen. 

In der Halbleiterfertigung bestimmen Präzision und Reinheit den Erfolg. In den ultrareinen Umgebungen der Waferproduktion können selbst mikroskopisch kleine Verunreinigungen ganze Fertigungsläufe gefährden. Ausgasung – das Freisetzen von Gasen oder Dämpfen aus Materialien unter Hitze oder Vakuum – ist eine stille, aber ernste Bedrohung für die Prozessintegrität.

Dies ist der Grund, warum evolast^® von Angst+Pfister, eine leistungsstarke, niedrig ausgasende Familie von Perfluorelastomeren, für die Entwicklung von Dichtungslösungen der nächsten Generation in der Halbleiterindustrie unverzichtbar ist. Vollständig in Europa entwickelt und hergestellt, bietet evolast^® unübertroffene Prozessstabilität, Reinheit und Zuverlässigkeit unter den anspruchsvollsten Plasma-, Temperatur- und Nasschemiebedingungen der Branche. 

Die Herausforderung: Ausgasung in Halbleiterumgebungen 

In der Waferproduktion kann die Materialauswahl darüber entscheiden, ob ein Prozess Präzision im Nanometerbereich erreicht oder durch katastrophale Kontamination beeinträchtigt wird.

Unter Einwirkung von Vakuum, Plasma oder hohen Temperaturen können Elastomere flüchtige organische Verbindungen (VOCs), Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen freisetzen. Diese Emissionen können sich auf Waferoberflächen ablagern, die Plasmauniformität beeinträchtigen und Defekte oder verringerte Ausbeuten verursachen.

Selbst geringste Ausgasungsmengen können die Prozesschemie in CVD- oder Ätzkammern verändern und kostspielige Ausfallzeiten sowie Reinigungszyklen verursachen.

Ingenieure suchten lange nach niedrig ausgasenden Elastomeren, die Reinheit mit Haltbarkeit verbinden. Standard-FKM-Materialien reichen oft nicht aus, insbesondere bei längerer Plasmaexposition. Der Bedarf an Perfluorelastomer-O-Ringen, die bei hohen Temperaturen und aggressiven chemischen Umgebungen fehlerfrei funktionieren, ist grösser denn je.    

Die Lösung: evolast^® FFKM für ultra-saubere Leistung 

Zur Bewältigung der anhaltenden Herausforderung der Ausgasung in der Halbleiterfertigung hat Angst+Pfister die evolast^®-FFKM-Reihe speziell konzipierter Dichtungswerkstoffe geschaffen, die die Materialstabilität neu definieren.

Jeder evolast^®-Werkstoff kombiniert eine exakt abgestimmte Polymerarchitektur mit kontrollierter Reinraumverarbeitung, um eine möglichst geringe molekulare Abgabe im Betrieb sicherzustellen.

Alle evolast^®-Varianten durchlaufen eine ultrapure Endreinigung und Vakuumverpackung, wodurch vor der Installation absolute Oberflächenreinheit garantiert wird.

Werkstoffwissenschaft hinter der Reinheit 

Über Jahrzehnte hinweg hat Angst+Pfister die evolast^®-FFKM-Formulierung auf Basis von Polymerstrukturen optimiert, die besonders widerstandsfähig gegen thermische Degradation und chemische Angriffe sind.

• Die PS1-Serie bietet überlegene Beständigkeit für Nasschemieprozesse und stellt sicher, dass Dichtungen weder degradieren noch Verunreinigungen in säure- oder lösungsmittelbasierte Bäder abgeben. 

• Die PS2-Serie hält extremen thermischen Umgebungen wie LPCVD und Rapid Thermal Processing stand und bietet Betriebstemperaturen bis +340°C. 

• Die PS3-Serie, entwickelt für Plasma- und Gasabscheidung, weist aussergewöhnlich niedrige Ausgasung und minimalen Metallgehalt auf – entscheidend für Reinraumbetriebe. 

In jedem Fall behält evolast^® die Dichtungsintegrität über Tausende von Prozesszyklen hinweg.

Leistungsnachweis 

Angst+Pfister führte umfangreiche TDS-Tests durch, um das Ausgasungsverhalten unter vakuumähnlichen Bedingungen der Halbleiterindustrie zu quantifizieren. 

• Testbedingungen: Temperaturanstieg von Umgebung auf +200°C über 120 Minuten, anschliessend 120 Minuten Halten im beheizten Vakuum (insgesamt 240 Minuten). 

• Ergebnisse: Alle evolast^®-Werkstoffe zeigten aussergewöhnlich niedrige Gesamtfreisetzung von flüchtigen Bestandteilen. 

• Ergebnis: Minimale molekulare Emission bedeutet reduzierte Waferkontamination, stabile Plasmabedingungen und längere Wartungsintervalle. 

Diese Ergebnisse bestätigen, dass evolast^® unter thermischem, plasma- und chemischem Stress zuverlässig arbeitet und in jeder Phase der Chipproduktion Sauberkeit und Konsistenz sicherstellt. 

Anwendungsfall: Abdichtung einer Plasmaätzkammer

Herausforderung:
Ein Wafer-Ätzwerkzeug, das unter hoher Plasmaintensität arbeitet, benötigte Dichtungsmaterialien, die während langer Plasmaexposition weder degradieren noch molekulare Verunreinigungen freisetzen. Konventionelle Elastomere zeigten Oberflächenerosion und messbare VOC-Abgabe nach mehreren hundert Stunden.

Lösung:
Durch den Einsatz von evolast^® PS341 – einem Perfluorelastomer, das für Sauerstoff- und Fluorplasma entwickelt wurde – erreichte die Anlage stabile Leistung mit vernachlässigbarer Ausgasung. Die Dichtungen behielten ihre Integrität bis +330°C mit minimalem Druckverformungsrest und ohne sichtbare Oberflächenabnutzung.

Laborvalidierung:
Zur Bestätigung führte Angst+Pfister TDS-Tests an mehreren evolast^®-Sorten (PS221, PS251, PS321, PS341, PS342, PS343) durch, um die Gasfreisetzung unter Hochtemperatur und Vakuum zu messen.

Jede Probe wurde linear von Raumtemperatur auf +200°C über 120 Minuten erhitzt und dann weitere 120 Minuten gehalten.
Abbildung 1. TDS-Ergebnisse zeigen den Gesamtmassenverlust (%) für evolast®-Halbleiterwerkstoffe im Vakuum bei +200 °C.

Die Ausgasungskurven zeigen, dass alle evolast^®-Compounds selbst bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen extrem niedrige Desorptionswerte aufweisen.

Video Q&A: Ausgasungstests und Materialreinheit 

In diesem Interview erklärt Simone Lavelli, technischer Experte für Compoundentwicklung bei Angst+Pfister, wie das Unternehmen evolast®-FFKM-Werkstoffe mittels TDS und Reinraumfertigungsprotokollen validiert. 

Zuschauer erhalten Einblick in den Zusammenhang zwischen molekularer Reinheit, Prozesszuverlässigkeit und der Bedeutung von Ausgasungskontrolle für die Integrität moderner Halbleiterprozesse. 

Fazit

In der Halbleiterindustrie definiert Reinheit die Leistung. Jede Dichtungskomponente spielt eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung von Prozesszuverlässigkeit, Anlagenverfügbarkeit und Waferausbeute.

Mit evolast^® setzt Angst+Pfister einen neuen Massstab für niedrig ausgasende Elastomere, indem modernste Polymertechnik mit vollständiger europäischer Produktionskontrolle kombiniert wird. Über alle evolast^®-Werkstoffe hinweg zeigen strenge TDS-Tests aussergewöhnlich niedrige Gesamtmassenverluste, was herausragende chemische und thermische Stabilität unter Vakuum und hohen Temperaturen bestätigt.

Diese Leistung spiegelt die Präzision der evolast^®-Perfluorelastomerstruktur wider. Ein hochfluoriertes Polymergerüst, optimierte Vernetzungsdichte und ultra-saubere Compoundierung ergeben ein stabiles Netzwerk, das Degradation und Oxidation widersteht. Diese Eigenschaften verhindern die Freisetzung von Verunreinigungen und erhalten die Materialintegrität selbst unter den anspruchsvollen Plasma- und Chemiebedingungen der Halbleiterfertigung.

Das Ergebnis ist messbar: konstante Dichtungsleistung, längere Wartungsintervalle und erhöhte Prozessreinheit, die direkt zu höheren Waferausbeuten und niedrigeren Gesamtbetriebskosten führen. evolast^® vereint die von Ingenieuren geforderte Robustheit mit der Reinheit, die moderne Halbleiterfertigung verlangt.

Indem evolast^® molekulare Stabilität, Reinheit und Prozesssicherheit gewährleistet, etabliert es seine Rolle als entscheidender Wegbereiter für Innovationen in der Halbleiterindustrie – und schafft Vertrauen im Kern eines jeden Chips.

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https://www.angst-pfister.com/de/medien-ressourcen/solutions-hub/outgassing-semiconductor-evolast.html