PFAS-konforme Dichtungswerkstoffe für die Halbleiterfertigung

Halbleiterhersteller passen ihre Materialien und Prozessanlagen zunehmend an die sich verschärfenden Vorschriften für Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) an, ohne dabei die für moderne Waferfertigungsprozesse erforderliche Reinheit, Zuverlässigkeit und Anlagenverfügbarkeit zu beeinträchtigen. Trelleborg Sealing Solutions hat sein Portfolio für die Halbleiterindustrie um drei fluorosurfaktantfreie Elastomerwerkstoffe erweitert, die für Abscheidungs-, Ätz- und thermische Prozessanlagen entwickelt wurden.

Halbleiterdichtungen für zukünftige PFAS-Anforderungen
Die neuen Werkstoffe umfassen die beiden Perfluorelastomere (FFKM) JPF50 und JPF58 sowie das Fluorelastomer (FKM) VPF20. Alle drei Werkstoffe werden ohne niedermolekulare PFAS-Fluorosurfaktanten hergestellt und erfüllen gleichzeitig die mechanischen, thermischen und chemischen Anforderungen moderner Halbleiterfertigungsanlagen. Damit reagiert Trelleborg auf die zunehmenden regulatorischen Anforderungen im Zusammenhang mit PFAS und unterstützt Anlagenhersteller sowie Halbleiterfabriken dabei, regulatorische Risiken und potenzielle Auswirkungen auf die Lieferkette zu reduzieren, ohne die Leistungsfähigkeit ihrer Dichtungssysteme einzuschränken.

Nach Angaben des Unternehmens ermöglichen die fluorosurfaktantfreien Formulierungen eine vergleichbare Beständigkeit und Dichtleistung wie herkömmliche Werkstoffe. Dadurch können Anwender alternative Dichtungsmaterialien evaluieren, ohne bestehende Prozessanlagen grundlegend anpassen zu müssen.

Hochreines FFKM für Plasmaabscheidung und Ätzprozesse
JPF50 ist ein hochreines FFKM, das speziell für Halbleiterprozesse entwickelt wurde, bei denen die Prozessreinheit unmittelbar die Ausbeute beeinflusst. Der Werkstoff wird ohne Füllstoffe und ohne Fluorosurfaktanten hergestellt und kombiniert eine hohe Plasmabeständigkeit mit äußerst geringer Ausgasung sowie minimaler Partikelbildung. Dadurch wird das Risiko einer Kontamination der Wafer während der Fertigung reduziert.

Der Werkstoff ist für einen Dauerbetrieb bei Temperaturen bis 300 °C ausgelegt. Seine geringe Druckverformung sowie die hohe mechanische Festigkeit tragen zu längeren Wartungsintervallen und einer höheren Standzeit der Dichtungen bei. Zu den vorgesehenen Einsatzbereichen gehören PECVD-, HDPCVD-, PEALD-, ALE- und Trockenätzanlagen sowie Kammerdeckeldichtungen, Gaszuführungsdichtungen und Dichtungen von Schlitzventiltüren.

Temperaturbeständiges Elastomer für Hochtemperaturprozesse
JPF58 wurde für Halbleiterprozesse entwickelt, die dauerhaft hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Der Werkstoff eignet sich für Rapid Thermal Processing (RTP), Atomic Layer Deposition (ALD), Chemical Vapor Deposition (CVD) sowie Diffusionsöfen und gewährleistet auch bei langfristigem Betrieb bis 300 °C eine zuverlässige Dichtfunktion.

Nach Angaben von Trelleborg widersteht der Werkstoff Rissbildung infolge kombinierter thermischer und mechanischer Belastungen und bewahrt auch unter kontinuierlicher Beanspruchung seine Formstabilität. Zu den typischen Anwendungen gehören Quarzrohrdichtungen, Plenumdichtungen, Kammerdichtungen, Ofentürdichtungen, Abgasflansche sowie Vakuumanschlüsse in Halbleiterprozessanlagen.

Hochreines FKM für wirtschaftliche Anwendungen
VPF20 ist ein fluorosurfaktantfreies FKM für die Halbleiter- und Flachbildschirmfertigung. Der Werkstoff wurde für Anwendungen entwickelt, bei denen höchste Reinheit gefordert ist, jedoch keine extremen chemischen Belastungen auftreten, die den Einsatz eines FFKM erforderlich machen.

Die Materialrezeptur kombiniert ein fluorosurfaktantfreies Basispolymer mit hochreinen synthetischen Füllstoffen. Dadurch werden metallische Verunreinigungen und ionisch extrahierbare Bestandteile reduziert, während gleichzeitig eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber den in der Halbleiterfertigung üblichen Prozesschemikalien erhalten bleibt.

Im Vergleich zu FFKM stellt VPF20 eine wirtschaftlichere Lösung für Anwendungen mit moderaten Temperaturen und mittleren chemischen Anforderungen dar. Typische Einsatzgebiete sind Transfermodule, Load Locks, Equipment Front End Modules (EFEM), Vakuumhandhabungssysteme, allgemeine Vakuumdichtungen sowie Anlagen zur Herstellung von Flachbildschirmen.

Einsatz in der Halbleiter-Prozesstechnik
Die neuen Werkstoffe ergänzen das PureFab-Portfolio von Trelleborg für anspruchsvolle Front-End-Prozesse in der Halbleiterfertigung. Dazu gehören Abscheidungsverfahren, Plasmaätzprozesse, Ash- und Strip-Prozesse, Plasmareinigung sowie thermische Prozessschritte. In diesen Fertigungsumgebungen müssen Dichtungswerkstoffe auch unter Vakuumbedingungen, bei wiederholten Temperaturwechseln und in chemisch aggressiven Medien ihre Dichtfunktion dauerhaft aufrechterhalten.

Eine geringe Partikelbildung, minimale Ausgasung, hohe chemische Beständigkeit sowie eine stabile Maßhaltigkeit sind entscheidende Eigenschaften, um Kontaminationen zu vermeiden und die Prozessausbeute in modernen Halbleiterfabriken zu sichern. Die neuen fluorosurfaktantfreien Werkstoffe wurden entwickelt, um diese Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig den Übergang zu PFAS-reduzierten Materialkonzepten zu unterstützen.

Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und einen Wettbewerbsvergleich, die in der ursprünglichen Produktankündigung nicht enthalten waren.
Fluorosurfaktantfreie Elastomere gewinnen in der Halbleiterindustrie zunehmend an Bedeutung, da Anlagenhersteller und Halbleiterproduzenten ihre Produkte an zukünftige PFAS-Vorgaben in Europa, Nordamerika und Asien anpassen. Während PFAS-Regulierungen hauptsächlich bestimmte Fluorosurfaktanten betreffen, bleibt die Nachfrage nach Hochleistungs-Elastomeren für anspruchsvolle Halbleiterprozesse unverändert hoch.

Für Dichtungswerkstoffe in der Halbleiterfertigung werden in der Regel objektive technische Kenngrößen miteinander verglichen. Zu den wichtigsten Bewertungskriterien zählen die maximale Dauereinsatztemperatur, die Beständigkeit gegenüber Plasmaeinwirkung, die Druckverformung (Compression Set), die Ausgasung, die Partikelbildung, die Konzentration metallischer Verunreinigungen und ionisch extrahierbarer Bestandteile, die chemische Beständigkeit gegenüber aggressiven Prozessgasen sowie die Standzeit unter realen Prozessbedingungen.

Im Markt für Hochleistungs-FFKM-Dichtungswerkstoffe gehören Unternehmen wie Greene Tweed, DuPont und Parker Hannifin zu den etablierten Anbietern vergleichbarer Lösungen für Halbleiteranlagen. Die Leistungsfähigkeit dieser Werkstoffe wird üblicherweise anhand ihrer Beständigkeit gegenüber Fluorplasma, ihrer thermischen Stabilität bei Temperaturen von bis zu 300 °C oder darüber, ihrer Kontaminationswerte, ihrer Lebensdauer in Abscheidungs- und Ätzprozessen sowie ihrer Gesamtbetriebskosten bewertet.

Mit JPF50 positioniert Trelleborg einen hochreinen, füllstofffreien FFKM-Werkstoff für plasmaintensive Abscheidungs- und Ätzprozesse, bei denen eine besonders geringe Partikelbildung und minimale Ausgasung entscheidend sind. JPF58 richtet sich dagegen an Hochtemperaturanwendungen wie Diffusionsöfen, RTP-, ALD- und CVD-Anlagen, bei denen eine langfristige thermische Stabilität im Vordergrund steht.

Das Fluorelastomer VPF20 ergänzt das Portfolio als wirtschaftlichere Alternative zu FFKM für Anwendungen mit moderaten Temperaturen und mittleren chemischen Belastungen. Es eignet sich insbesondere für Transfermodule, Load Locks, EFEM-Systeme und Vakuumhandhabungsanlagen, bei denen hohe Materialreinheit erforderlich ist, jedoch keine maximale chemische Beständigkeit eines Perfluorelastomers benötigt wird.

Mit der Einführung fluorosurfaktantfreier Elastomerwerkstoffe reagiert Trelleborg auf den Wandel der regulatorischen Rahmenbedingungen und erweitert sein Portfolio für hochreine Halbleiteranwendungen, ohne die Anforderungen an Prozesssicherheit, Anlagenverfügbarkeit und Kontaminationskontrolle zu verändern.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Redakteurin bei Induportals – mit Unterstützung von KI angepasst.

www.trelleborg.com