Выбар і тэхнічны аналіз сістэм статычнага ўшчыльнення калон у паўправадніковых працэсных асяроддзях

Анатацыя і аперацыйны кантэкст

У абсталяванні для вытворчасці паўправаднікоў (напрыклад, у камерах для травлення, CVD, нанясення і вакуумнай перадачы) асноўныя структурныя кампаненты, такія як калоны/пастаменты, выконваюць крытычна важныя функцыі, у тым ліку структурную падтрымку, пазіцыянаванне і цеплаперадачу. Унутраная поласць калоны павінна падтрымліваць высокі ўзровень вакууму (10^-7Па), у той час як знешняе асяроддзе застаецца пад атмасферным ціскам і можа кантактаваць з рознымі агрэсіўнымі тэхналагічнымі газамі. У гэтым дакуменце сістэматычна аналізуецца выбар канструкцыі і сумяшчальнасць матэрыялаў статычных герметызацыйных сістэм для гэтых канкрэтных умоў эксплуатацыі.

Асноўныя эксплуатацыйныя параметры:

• Унутраны ціск: 10^-7 Па (высокі / звышвысокі вакуум)

• Знешні ціскАтмасферны ціск (перапад ціску 0,1 МПа)

• Рабочыя СМІПаветра і патэнцыйна каразійныя паўправадніковыя тэхналагічныя газы

• Працоўная тэмпература: 110℃

• Тып ушчыльненняСтатычнае ўшчыльненне

• Прамысловы класПаўправадніковы клас (звышвысокая чысціня, надзвычай нізкае газавыдзяленне і ўтварэнне часціц)

Раздзел 1: Тэхнічныя праблемы і фактары праектавання

1. Кантроль дэгазацыі пад высокім вакуумам (10^-7 Па)У асяроддзях звышвысокага вакууму дэсорбцыя газу з паверхняў матэрыялаў і лятучых арганічных злучэнняў значна пагаршае канчатковы ўзровень вакууму. Герметызацыйныя матэрыялы павінны мець надзвычай нізкую хуткасць выдзялення вільгаці і арганічных газаў.

2. Устойлівасць да карозіі і кантроль забруджвання часціцаміГалагенізаваныя тэхналагічныя газы (CF4, Cl2, NF3) выклікаюць сур'ёзную дэградацыю стандартных эластамераў. Дэградацыя матэрыялу прыводзіць да ўтварэння часціц і забруджвання пласцін.

3. Высокі перапад ціску і цэласнасць герметызацыіПерапад ціску ў калоне дасягае 0,1 МПа. Падтрыманне герметычнасці інтэрфейсаў ва ўмовах высокага вакууму патрабуе поўнай прадухілення мікраўцечак і «віртуальных уцечак».

Раздзел 2: Варыянты герметызацыі і аналіз матэрыялаў

2.1 Паўправадніковыя ўшчыльняльныя кольцы з FFKM (пераважны баланс)

Для канструкцый, якія надаюць прыярытэт прастаце абслугоўвання і эканамічнай эфектыўнасці, ушчыльняльныя кольцы FFKM паўправадніковага класа з'яўляюцца найбольш развітым галіновым стандартам.

• Уласцівасці матэрыялуЦалкам фтарыраваны палімерны каркас і бакавыя ланцугі забяспечваюць хімічную інертнасць, параўнальную з PTFE, устойлівыя практычна да ўсіх агрэсіўных газаў для травлення і ачысткі.

• Аптымізацыя вакуумуСпецыяльная апрацоўка шляхам другаснай вулканізацыі пры высокай тэмпературы і вакуумнай абпалкі (кантроль газааддзялення) для дасягнення мінімальнага газааддзялення і звышнізкага ўтрымання іённых экстракцыйных рэчываў.

• Асноўныя перавагіВыдатнае аднаўленне пругкасці, лёгкая ўстаноўка, умераныя патрабаванні да аздаблення паверхні фланцаў і мінімальная дэфармацыя пры сціску пры 110℃.

2.2 ПТФЭ спружынныя ўшчыльняльнікі (пан-ўшчыльняльнікі)

Для прымяненняў, якія патрабуюць нулявога выдзялення газаў з эластамеру або абсалютнага хімічнага бар'ера, спружынныя ўшчыльняльнікі з PTFE прапануюць выдатнае рашэнне для статычнай герметызацыі.

• СтруктураМадыфікаваная абалонка з PTFE, якая ўздзейнічае на ўнутраную каразійна-ўстойлівую металічную спружыну (Hastelloy C-276 або Inconel 718).

• Асноўныя перавагі:

  • Нулявы ўтрыманне лятучых рэчываў эластамераПТФЭ не ўтрымлівае пластыфікатараў або вулканізуючых агентаў, што прыводзіць да практычна нулявога газавыдзялення.

  • Кампенсацыя паўзучасціУнутраная металічная спружына забяспечвае бесперапынную радыяльную сілу, пераадольваючы халоднае цячэнне (паўзучасць) пры працяглым статычным ціску і забяспечваючы надзейнае кантактнае напружанне пры $10^{-7}\text{ Па}$.

  • Універсальная хімічная інертнасцьМадыфікаваны PTFE устойлівы практычна да ўсіх хімічных працэсаў апрацоўкі паўправаднікоў.

2.3 Пакрытыя металічныя ўшчыльняльнікі (металічныя ўшчыльняльныя кольцы / C-вобразныя кольцы)

Для звышвысокавакуумных злучэнняў з неразборным стрыжнем металічныя ўшчыльняльнікі забяспечваюць найлепшую прадухіленне ўцечак.

• СтруктураТрубкі з нержавеючай сталі (316L) або нікелевага сплаву (Inconel 718), пакрытыя срэбрам, золатам або тонкім PTFE для кампенсацыі недахопаў паверхні.

• Асноўныя перавагіНулявая газапранікальнасць праз корпус ушчыльняльніка і доўгатэрміновая ўстойлівасць да цеплавога старэння пры 110℃.

• АбмежаванніПатрабуецца надзвычай высокая нагрузка на пасадку і выдатная апрацоўка паверхні фланца (Ra < 0,4 мкм).

Раздзел 3: Поўная параўнальная табліца

Раздзел 4: Высновы і рэкамендацыі

1. Асноўная рэкамендацыяВыкарыстоўвацьпаўправадніковыя ультрачыстыя ўшчыльняльныя кольцы FFKMГэты варыянт прапануе аптымальны баланс паміж нізкім узроўнем газаўдылення, хімічнай устойлівасцю, прастатой ўстаноўкі і эфектыўнасцю абслугоўвання.

2. Дадатковая рэкамендацыяПры экстрэмальным уздзеянні каразійнай агрэсіі або звышстрогіх абмежаваннях на выдзяленне арганічных газаў выберыцемадыфікаваныя PTFE-ўшчыльняльнікі з спружынным уздзеяннем (з спружынамі з Хастэлоя).