O 形環・密封材是密封真空腔體接合部、閘閥、視窗、管路接頭等處,防止真空洩漏與外氣侵入的彈性體零件。乍看是通用零件,但半導體設備同時面臨電漿、腐蝕性氣體、高溫、低釋氣等嚴苛條件,因此使用專用等級的材料。
主要材料為氟橡膠(FKM)與全氟彈性體(FFKM)。FFKM具有接近氟樹脂的耐化學性與200~300℃級的耐熱性,在氟、氧電漿環境中也不易劣化,因此用於製程腔體內的高負荷部位。其成本為FKM的數倍~十數倍,因此會依各部位的要求條件審慎選材。
半導體用密封件重視以下3點:①釋氣少;②暴露於電漿時不產生粉塵;③避免使用含金屬離子的填充材。劣化的O形環表面會粉化崩解而成為微粒來源,引發晶圓缺陷與真空度下降。因此會在實際的製程氣體與電漿條件下進行壽命試驗,並將更換週期納入PM計畫。
在真空側的設計上,O形環的壓縮率、溝槽形狀與表面粗糙度決定洩漏率。需要更高真空度或更高溫的部位,則不使用彈性體而改用金屬密封(銅墊片等)。像Load Lock這類每個循環都反覆大氣開放與抽真空的部位,是機械疲勞累積最多的地方。
供應端以VALQUA為首的密封件廠商推出了半導體專用等級產品。即使單價不高,因洩漏或微粒導致設備停機的成本卻高出好幾個數量級,因此在耗材管理中屬於優先度高的部件。