更少污染的 Kalrez® 9100

生成条形图
等离子体对弹性体材料侵蚀的效果图

在沉积工艺中使用全氟醚橡胶密封件系时对污染的考量

减少微粒、金属污染和密封件老化导致的气体释出是半导体制造商的主要目标。 全氟醚橡胶 (FFKM) 因其出色的耐化学性和热稳定性,而适用于沉积工艺。 尽管拥有这些优点,但 FFKM 的性能会因其化学组分的不同而异。 特殊配方的产品,例如杜邦™ Kalrez® 9100,为降低潜在的污染而设计,并在严苛的等离子体环境中也能保持密封功能。

等离子体耐受性

等离子体是用于蚀刻、清洁、沉积等用途的一种强大工具。含氟等离子体(例如 NF3 和 CF4)因其与欲去除物的高反应性,常用于清洁沉积工艺室。 所有材料都会被等离子体侵蚀,密封件也需要耐受等离子体,换言之,在遭受蚀刻后,需要有较少的减重(腐蚀)和很少的微粒产生。 等离子体侵蚀可能是化学性的(密封件暴露在自由基中)或物理性的(密封件受到离子轰击),也可能二者兼具。 在晶片加工设备上的大多数密封点,等离子体侵蚀的机制主要是化学性的。 相比其他弹性体材料,FFKM 对这种环境具有更强的耐受性。

相对微粒生成

XRF 分析

不同 FFKM 类型的释气

微粒/金属污染

传统 FFKM 产品通常含有炭黑和/或矿物填料。 较新的产品有的不含填料,有的使用聚合物填料。 如果填料对等离子体 (BaSO4, TiO2) 具有很高的耐受性,那么它就能“保护”聚合物以防止减重,但可能会产生微粒(在聚合物遭到蚀刻后留下微粒)。

金属污染(钡、钙)也是等离子体制程中需要考虑的因素。 等离子体能将材料分解为原子或离子形式,会污染沉积层。 金属污染会在 CMOS 制造的不同层间产生不利影响。 例如,它可以改变薄膜的固有属性(例如介电常数),或者对界面性能(对集成来说至关重要)产生不利影响。 无填料和使用聚合物填料的产品基本只含有碳、氟和氧(受蚀刻后形成挥发物),能极大地降低可能的污染。

释气性

随着沉积层变得更薄,接近原子级别,对沉积进行精确控制变得至关重要。 释气性是对密封材料的一个主要关注,它会改变沉积层的成分和形态,影响制程。 还会引起真空泵减效。 释气可能由密封件中的存在/吸收的挥发物引起,也可由密封件降解生成小分子导致。 在高温下,释气的主要成分为含氟的分子和/或碎屑。 FFKM 的释气性随交联体系的不同存在显著差异(图 3)。

杜邦™ Kalrez® 9100 全氟醚橡胶件使用聚合物类填料。 全氟醚橡胶与聚合物填料在等离子体中会产生类似的降解并形成挥发物,能降低产生微粒和金属污染的可能性。 还使用了独有的固化体系进行交联,提供出色的热稳定性,同时极大地降低高温下的释气。