一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料及其应用的制作方法

本发明涉及橡胶密封材料，具体为一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料及其应用。

背景技术：

1、目前的密封产品中，在以o型圈为代表的橡胶基密封产品中，其是以合成橡胶、硫化剂、连接助剂、填充剂等为原料材料，经模具加压后成型，由于其具有质地柔软，与接合面(如法兰面等)能够进行很好的贴合进而具有优良的密封性，因此橡胶基密封产品在各行业的装置和设备中具有广泛的应用。例如，在半导体工业中，氟橡胶基材料耐热性和耐化学药品性优异且不产生细小颗粒，在蚀刻工艺中常应用于化学液体管线的密封材料。

2、随着近年来为了半导体技术的不断更新换代，不断要求提高半导体器件的集成度，刻蚀工艺已经从溶解在化学溶液中的湿法刻蚀方法转变为通过等离子体在气相中以高浓度进行刻蚀的干法刻蚀方法。在半导体加工制造过程中的干法刻蚀、研磨加工及化学气相沉积(cvd)等步骤均需要使用等离子体装置。等离子体装置的各设备的连接部位和运动部位对密封产品的要求较高，不仅要求密封产品具有很好的密封效果，还要求密封产品在高密度的(1012～1013/cm3)等离子体氛围下不会粉化和分解而保持稳定性，以避免半导体受到污染。

3、目前，也有研究者在可硫化的含氟弹性体中添加有机或者无机填充剂如炭黑、二氧化硅(例如日本专利2783576和日本专利2858198)、聚四氟乙烯粉末、氧化钛粉末、黏土、滑石粉、硫酸钡等辅助材料，但是对o2，cf4，nf3等高密度等离子体的耐受性均不理想。

4、鉴于现有的橡胶基密封产品以及改进橡胶基密封产品在等离子体装置中使用效果均不好，因此，需要对现有的橡胶基密封产品进行改进，以便于在等离子体装置的干法刻蚀、研磨、cvd以及清洗过程中，密封产品具有忍耐高密度等离子体组分(o2，cf4，nf3等)对其造成的粉化和分解的能力。

技术实现思路

1、为了提高密封产品在等离子体装置内使用时，在降低其压缩永久变形及确保密封性能的前提下，使其能够忍耐高密度等离子体组分对其造成的粉化和分解的能力，本发明对现有的橡胶密封材料进行改进，提供了一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料，其能够应用在各种蚀刻设备等离子体处理装置。

2、实现发明目的的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料，含氟橡胶密封材料具有耐等离子体粉化及分解性能，且含氟橡胶密封材料按重量份计，包括100份含氟橡胶、1～5份硫化剂、0～5份硫化促进剂、3～9份吸酸剂。

4、其中，含氟橡胶包括不含碳氢键的全氟弹性体橡胶、与偏氟乙烯作为共聚单体形成的氟橡胶体系、丙烯与四氟乙烯形成的氟橡胶共聚物中任意一种或多种。

5、本发明的含氟橡胶密封材料一方面是通过对含氟橡胶的选材进行设计，另一方面是对含氟橡胶硫化剂、硫化促进剂、吸酸剂的比例进行设计，从而使得形成的含氟橡胶密封材料能够耐高密度等离子体对其造成的粉化和分解的能力。

6、在本发明含氟橡胶的一个实施例中，上述与偏氟乙烯作为共聚单体形成的氟橡胶体系包括偏氟乙烯分别与六氟丙烯、与四氟乙烯及六氟丙烯形成的共聚物、与四氟乙烯及氟化乙烯基醚、与四氟乙烯及丙烯、与四氟乙烯及乙烯和氟化乙烯基醚形成的共聚物。

7、在本发明硫化剂的一个实施例中，上述硫化剂包括有机胺类、过氧化物类、多元醇类中任意一种或多种。

8、在本发明硫化促进剂的一个实施例中，上述硫化促进剂多元醇类硫化剂的催化剂，包括季铵盐促进剂、季膦盐促进剂、多元醇类促进剂中任意一种或多种。

9、在本发明吸酸剂的一个实施例中，上述吸酸剂包括金属氧化物或者氢氧化钙，且金属氧化物包括氧化镁、氧化钙、氧化铅、氧化锌中任意一种或多种。

10、在本发明含氟橡胶密封材料的一个改进实施例中，上述含氟橡胶密封材料按重量份计，还包括10～30份有机填料或无机填料，且无机填料包括炭黑、石墨、硫酸钡、氟化钙、玻璃纤维中任意一种或多种。

11、第二方面，本发明还提供了一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料的应用，采用第一方面提供的含氟橡胶密封材料制备的密封制品在等离子体装置中应用。

12、采用含氟橡胶密封材料制成的密封制品，能够使用在任何装置或设备的密封中，由于其具有忍耐高密度等离子体组分对其造成的粉化和分解的能力，特别适用在各种等离子体装置(如等离子清洗装置、等离子蚀刻装置、等离子灰化装置、等离子cvd装置、等离子注入装置、等离子溅射装置、等离子晶圆转移装置等，以及上述设备的附属设备，还可用于等离子体表面处理装置、等离子体聚合装置等)中使用。

13、在本发明成型密封制品的一个实施例中，上述密封制品包括软管、o型圈、垫片中任意一种。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的含氟橡胶密封材料一方面是通过对含氟橡胶的选材进行设计，另一方面是对含氟橡胶硫化剂、硫化促进剂、吸酸剂的比例进行设计，从而使得形成的含氟橡胶密封材料能够耐高密度等离子体对其造成的粉化和分解的能力。其能够使用在任何装置或设备的密封中，由于其具有忍耐高密度等离子体组分对其造成的粉化和分解的能力，特别适用在各种等离子体装置中使用，可以大大提高等离子体装置的密封效果，提高密封制品使用使用寿命。

技术特征：

1.一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料，其特征在于：含氟橡胶密封材料具有耐等离子体粉化及分解性能，且所述含氟橡胶密封材料按重量份计，包括100份含氟橡胶、1～5份硫化剂、0～5份硫化促进剂、3～9份吸酸剂；

2.根据权利要求1所述的含氟橡胶密封材料，其特征在于：与偏氟乙烯作为共聚单体形成的氟橡胶体系包括偏氟乙烯分别与六氟丙烯、与四氟乙烯及六氟丙烯形成的共聚物、与四氟乙烯及氟化乙烯基醚、与四氟乙烯及丙烯、与四氟乙烯及乙烯和氟化乙烯基醚形成的共聚物。

3.根据权利要求1所述的含氟橡胶密封材料，其特征在于：所述硫化剂包括有机胺类、过氧化物类、多元醇类中任意一种或多种。

4.根据权利要求3所述的含氟橡胶密封材料，其特征在于：所述硫化促进剂为多元醇类硫化剂的催化剂，包括季铵盐促进剂、季膦盐促进剂、多元醇类促进剂中任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的含氟橡胶密封材料，其特征在于：所述吸酸剂包括金属氧化物或者氢氧化钙，且所述金属氧化物包括氧化镁、氧化钙、氧化铅、氧化锌中任意一种或多种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的含氟橡胶密封材料，其特征在于：含氟橡胶密封材料按重量份计，还包括10～30份有机填料或无机填料，且所述无机填料包括炭黑、石墨、硫酸钡、氟化钙、玻璃纤维中任意一种或多种。

7.一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料的应用，其特征在于：采用权利要求1～6任一项所述的含氟橡胶密封材料制备的密封制品在等离子体装置中应用。

8.根据权利要求7所述的含氟橡胶密封材料的应用，其特征在于：密封制品包括软管、o型圈、垫片中任意一种。

技术总结
本发明提供了一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料及其应用，含氟橡胶密封材料具有耐等离子体粉化及分解性能，且含氟橡胶密封材料按重量份计，包括100份含氟橡胶、1～5份硫化剂、0～5份硫化促进剂、3～9份吸酸剂。含氟橡胶包括不含碳氢键的全氟弹性体橡胶、与偏氟乙烯作为共聚单体形成的氟橡胶体系、丙烯与四氟乙烯形成的氟橡胶共聚物中任意一种或多种。采用含氟橡胶密封材料制成的密封制品，能够使用在任何装置或设备的密封中，由于其具有忍耐高密度等离子体组分对其造成的粉化和分解的能力，特别适用在各种等离子体装置中使用，可以提高等离子体装置的密封效果，提高密封制品使用使用寿命。

技术研发人员：尚家庄
受保护的技术使用者：上海森桓新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14