一种弹性密封件的制作方法

本发明涉及一种弹性密封件。特别地，本发明涉及具有在其上沉积的油墨的弹性密封件，该弹性密封件适用于密封应用，特别地适用于在其中使用紫外(uv)辐射的密封应用，诸如半导体生产装置，以例如针对由uv辐射引起的退化提供防护。
背景技术：
：诸如弹性密封件的密封元件在本领域中是众所周知的。已经开发了各种弹性密封件用于在许多不同行业的密封应用中使用。通过将系统和/或机构接合在一起、通过阻止流体或气体的通过来防止泄露、包含系统内的压力和/或排除污染，密封件可用于提供密封性能。这种弹性密封件需要具有某些性能，诸如具有高密封效率、低表面渗透性和高耐用性。此外，密封件必须表现出优异的机械性能，例如高弹性模量、强度和柔性。当在某些应用中利用时，弹性密封件需要具有特定的附加性能。例如，在石油和天然气工业中，除了对某些气体(例如酸性气体)的耐受性之外，密封件还需要表现出适合于承受宽的范围温度的性能。在半导体应用中，密封件还必须附加地显示出对uv辐射和蚀刻工艺两者的耐受性，诸如那些涉及等离子体和强酸的工艺。弹性密封件通常被用作半导体生产装置中的高性能密封元件，以防止空气或其他工艺气体进入和/或离开装置。这种弹性密封件必须适于承受在其中利用的条件。具体而言，密封件被用于晶片处理应用(诸如可交联材料的uv固化和低介电层沉积)中，这将弹性密封件暴露于uv辐射。目前在这种应用中被用作密封元件的许多弹性密封件显示出针对其中使用的紫外线辐射的有限防护，使得密封件的暴露表面由于光吸收被损坏并失去其密封性能。因此，半导体生产装置中使用的许多已知弹性密封件表现出有限的寿命，并且需要频繁更换，导致设备的操作效率显著降低并且成本明显增加。因此，期望生产当暴露于uv辐射时特别是当用于半导体生产装置时表现出增加的寿命的弹性密封件。技术实现要素：根据本发明的第一方面，提供了用于半导体生产装置中使用的弹性密封件，该弹性密封件包括在其上表面的至少一部分上的油墨，其中该油墨包括阻隔材料，该阻隔材料可用于防止或减少弹性密封件来自紫外线(uv)辐射的退化。优选地，根据本发明的弹性密封件大致是细长的，其优选地包括可用于装配到通道中的连续环。优选地，弹性密封件包括沿其长度的纵向轴线。优选地，弹性密封件包括内边缘和外边缘。优选地，弹性密封件包括下部，并且优选地包括上部。优选地，下部可用于装配到通道中。优选地，下部通过摩擦配合装配到通道中。优选地，弹性密封件的上部从下部可操作地装配到其中的通道伸出。优选地，上部包括上表面。在使用中，上表面可能暴露于uv辐射。优选地，通道的尺寸对应于弹性密封件的尺寸和形状。优选地，通道的尺寸对应于弹性密封件的下部的尺寸和形状。在一个实施例中，通道可形成大致对应于弹性密封件的连续环的连续环。弹性密封件大致可以是圆柱形的。弹性密封件在垂直于纵向轴线的横截面上大致可以是圆形的。垂直于纵向轴线的密封件的横截面可以具有宽度，或者如果是圆形的则具有直径，该宽度大致对应于密封件额下部可用于被装配到其中的通道的宽度。垂直于纵向轴线的弹性密封件的大致圆形的横截面可以具有从大约0.3毫米到28毫米的宽度，合适地从大约1毫米到20毫米，诸如从大约1.5毫米到10毫米，例如从大约1.78毫米到6.99毫米，或者如果是圆形的则具有直径。弹性密封件的下部在垂直于密封件的纵向轴线的横截面上大致可以是椭圆形的或部分椭圆形的。弹性密封件的下部可包括内边缘和外边缘。弹性密封件的上部在垂直于密封件的纵向轴线的横截面上大致可以是矩形的，并且可用于坐落在下部的顶部上以大致形成结合的形状。上部可以包括上表面。上表面可包括大致矩形的上部的角中的至少两个。大致矩形的密封件的上部的至少两个角可以是弯曲的。弹性密封件的上部可包括内边缘和外边缘。弹性密封件的上部的宽度可以比弹性密封件的下部的宽度宽。弹性密封件的下部和上部之间的附接的点可以比弹性密封件的下部的宽度窄。垂直于纵向轴线的弹性密封件的横截面可以具有宽度，该宽度大致对应于下部可用于被装配到其中的通道的宽度。上部的宽度可以比弹性密封件的下部可用于被装配到其中的通道的宽度宽。弹性密封件的上部的内边缘和外边缘可用于重叠下部可用于被装配到其中的通道的边缘。垂直于纵向轴线的弹性密封件的大致椭圆形或部分椭圆形的横截面可以具有从大约0.3毫米至28毫米的宽度，合适地从大约1毫米至20毫米，诸如从大约1.5毫米至10毫米，例如从大约1.78毫米至6.99毫米。垂直于纵向轴线的弹性密封件的大致矩形的横截面可以具有从大约0.5毫米至30毫米的宽度，合适地从大约1毫米至20毫米，诸如从大约1.5毫米至10毫米，例如从大约2毫米至7毫米。合适地为从约0.5毫米至2mm，诸如从约7毫米至30毫米，以及从约1毫米至5毫米的厚度，合适地为从约0.5毫米1至1毫米，诸如从约5毫米至20毫米。弹性密封件可以是面密封件、唇形密封件、d形密封件、x形密封件、t形密封件、盖密封件、压力密封件、通电唇形密封件或弹簧密封件以及晶片处理弹性部件(诸如端部执行器垫或吸盘)。弹性密封件可以由任何合适的弹性材料形成。优选地，这种弹性材料可以包括聚合物材料。优选地，这种聚合物材料包括含氟聚合物材料，该含氟聚合物材料包括衍生自包括氟的单体和可选的其它合适的附加单体的组合的一种或多种均聚物或共聚物。包括氟的合适的单体的示例包括但不限于以下中的一种或多种：偏二氟乙烯(vdf)；六氟丙烯(hfp)；四氟乙烯(tfe)；全氟甲基乙烯基醚(pmve)或其组合。合适的附加单体的示例包括但不限于以下中的一种或多种：乙烯、丙烯或其组合。优选地，聚合物材料包括四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚(ffkm)或任何其它全氟或全氟化的弹性材料。使用的弹性体可以是g67p、g75p、g70h、g75h、g67g、g70f、g74s、g75b、g75tp、g75tx、g76w、g80a、g80d、g90dm、g90lt、g92e、g100xt、g70a、g76g、g79g，这些材料都可以从精密聚合物工程公司获得，也包括其他可商购的全氟弹性体。使用的非全氟代弹性材料可以是y75g、y75n、y80g、v75sc、v90dm、v75j，这些材料可从精密聚合物工程公司获得，也包括其他可商购的全氟弹性体。聚合物材料可以以任何合适的量存在于弹性材料中。在某些实施例中，基于弹性材料的总固体重量，弹性材料可包含从约40至100wt％，合适地从约80至95wt％或甚至从约90至98wt％的聚合物材料。优选地，弹性材料可以进一步包括一种或多种交联材料。合适的交联材料对于本领域技术人员来说将是众所周知的。在某些实施例中，交联材料可以包括过氧化物或腈化固化体系。交联材料可以以任何合适的量存在于弹性材料中。在某些实施例中，基于弹性材料的总固体重量，弹性材料可包含从约0.2至5.0wt％，合适地从约0.5至1.2wt％或甚至从约0.7至2.0wt％的聚合物材料。优选地，弹性材料可以进一步包括填充剂和其它工艺添加剂。弹性体化合物配方中使用的填充剂可以是二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和高岭土。填充剂的粒径可以是从约1纳米至5000纳米，合适的是从10纳米至200纳米或甚至从5纳米至35纳米。弹性体化合物制剂中使用的其它添加剂可以是颜料、工艺油等。这些组分可以以任何合适的量存在于弹性材料中。弹性材料可以具有任何合适的硬度。在某些实施例中，弹性材料可以具有从大约30肖氏a至90肖氏a的硬度，合适地从60肖氏a至75肖氏a，或甚至从75肖氏a至85肖氏a。硬度可以通过任何合适的方法来测量。测量硬度的技术对于本领域技术人员来说将是众所周知的。本文给出的硬度值和范围是如由“iso48-硫化的或热塑性的橡胶-压痕硬度的测定-第1部分：硬度计方法(肖氏硬度)”或“astmd2240橡胶性能标准试验方法-计示硬度”国际标准中列出的方法确定的那样。弹性材料可以具有任何合适的拉伸强度。在某些实施例中，弹性材料可具有约从3至30兆帕斯卡(mega-pascal，mpa)的拉伸强度，合适地从约10至15mpa，或甚至从约12至20mpa。拉伸强度可以通过任何合适的方法测量。测量拉伸强度的技术对于本领域技术人员来说将是众所周知的。本文给出的拉伸强度值和范围是如由“iso37-硫化的或热塑性的橡胶-拉伸应力-应变性能的测定”或“astmd412硫化橡胶和热塑性弹性体的标准试验方法-拉伸”国际标准来确定的那样。弹性材料可以具有任何合适的弹性模量。在某些实施例中，弹性材料在100％伸长率下可以具有从约0.5至15兆帕(mega-pascal，mpa)的弹性模量，合适地从约2至8mpa，或甚至从约3至5mpa。弹性模量可以通过任何合适的方法测量。测量弹性模量的技术对于本领域技术人员来说将是众所周知的。本文给出的弹性模量值和范围是如由“iso37-硫化的或热塑性的橡胶-拉伸应力-应变性能的测定”或“astmd412硫化橡胶和热塑性弹性体的标准试验方法-拉伸”国际标准来确定的那样。弹性材料可以具有任何合适的压缩永久变形。在某些实施例中，弹性材料在200℃下24小时后以25％偏转可以具有从约5％至50％的压缩永久变形，诸如从15％至25％，或者甚至从约8％至14％。压缩永久变形可以通过任何合适的方法测量。测量压缩永久变形的技术对于本领域技术人员来说将是众所周知的。本文给出的压缩永久变形值和范围是如由“iso815-1-硫化的或热塑性的橡胶-压缩永久变形的测定-第1部分：在环境温度或在升高的温度下”或“astmd395-橡胶性能的标准试验方法-压缩永久变形”确定的那样。弹性材料可以包括可商售的弹性材料。合适的可商售的弹性材料的例示例包括但不限于以下中的一种或多种：g67p、g75p、g70h、g75h、g67g、g70f、g74s、g75b、g75tp、g75tx、g76w、g80a、g80d、g90dm、g90lt、g92e、g100xt、g70a、g76g、g79g，它们可从精密聚合物工程公司获得，但不限于市场上可获得的其他全氟弹性体，使用的非全氟弹性材料可以是y75g、y75n、y80g、v75sc、v90dm、v75j，它们可从精密聚合物工程公司获得，但不限于市场上可获得的其他含氟弹性体或其组合。优选地，弹性密封件的上表面的至少一部分上的油墨包括可用于防止或减少弹性密封件来自uv辐射的退化的阻隔材料。优选地，油墨包括阻隔材料、粘合剂和可选地包括溶剂。阻隔材料可以包括金属颗粒。合适的金属颗粒的示例包括但不限于以下：铝、银、镍、钛、锌、金、铜或其组合。金属颗粒以薄片的形式被结合到油墨中。优选地，金属颗粒是铝。金属颗粒可以具有任何合适的平均粒径。在某些实施例中，金属颗粒可具有从约0.5至75微米的平均粒径，合适地从约15至40微米。平均粒径可以通过任何合适的方法测量。测量平均粒径的技术对于本领域技术人员来说将是众所周知的本文给出的平均粒径值和范围由扫描电子显微镜确定。阻隔材料可以包括无机化合物，其可以是颜料。合适的无机化合物的示例包括但不限于以下：二氧化钛、氧化铝、炭黑或其组合。无机化合物可以作为粉末被结合到油墨中并以合适的量分散在溶剂中。无机化合物可以具有任何合适的平均粒径。在某些实施例中，无机化合物可具有从约0.1至10微米的平均粒径，合适地约2至8微米，或甚至约2至5微米。本领域技术人员将理解的是，用于测量金属颗粒的平均粒径的方法也可以被用于测量无机化合物的平均粒径。优选地，粘合剂可以包括树脂载体。合适的树脂载体的示例包括可热固化丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯类低粘度和中粘度树脂，其可从arkema、lucite或任何其他制造商获得。可选地，油墨可进一步包含溶剂。合适溶剂的示例包括甲苯，环己酮，丙酮，甲基乙基酮，四氢呋喃，己烷，二甲苯，二氯甲烷，四氯甲烷。优选地，油墨是溶液或悬浮液。优选地，溶剂是甲苯和丙酮的1：1(wt)混合物。阻隔材料可以以任何合适的量存在于油墨中。在某些实施例中，油墨可包含从约10至75wt％，诸如从约10至25％。树脂粘合剂可以以任何合适的量存在于油墨中，在某些实施例中，油墨可以包含约0至25wt％，诸如从约5至20wt％的树脂。在某些实施例中，涂料组合物的固体组合物含量为至少25％，合适地小于85％。优选地，油墨可以被施加到弹性密封件上(合适地施加到其上表面的部分上)达到任何合适的干膜厚度。在某些实施例中，油墨可以被沉积至从约0.1纳米至500μm(微米)的干膜厚度，诸如从约1纳米至100纳米，或甚至从约5微米至50微米。在某些实施例中，油墨可以被沉积至从约5微米至100微米的干膜厚度，合适地从约5微米至10微米。油墨可以通过任何合适的方法被施加到弹性密封件上。施加油墨的方法对于本领域技术人员来说将是众所周知的。合适的沉积方法包括但不限于以下：丝网印刷、喷墨印刷、喷雾印刷或其组合。优选地，可以覆盖上表面的全部或部分。油墨可以作为单层或作为多层系统的部分被施加到弹性密封件。在某些实施例中，油墨可以被施加在底漆的顶部或作为底漆层本身被施加。油墨可以形成顶部涂层。油墨可以被施加到弹性密封件的上表面一次或多次。在某些实施例中，油墨可以通过热固化工艺在弹性密封件上被固化。合适地，油墨组合物可以在从约50至250℃(诸如从约175至250℃)的温度下被固化。优选地，油墨组合物被热固化持续从约15分钟至24小时的时间段。优选地，油墨可用于防止或减少密封件来自紫外线(uv)辐射的退化。优选地，油墨可用于防止或减少密封件来自短波紫外线(uv)辐射的退化。优选地，根据本发明的弹性密封件包括沉积在其上表面的至少一部分上的油墨，该弹性密封件适用于在半导体生产装置和半导体制造工艺中使用。根据本发明的第二方面，提供了形成用于在半导体生产装置中使用的弹性密封件的方法，该方法包括在其上表面的至少部分上沉积油墨，其中该油墨包括阻隔材料，该阻隔材料可用于防止或减少弹性密封件来自紫外线(uv)辐射的退化。根据本发明的另一方面，提供了防止或减少由紫外(uv)辐射引起的弹性密封件的退化的方法，该方法包括在所述弹性密封件的上表面的至少部分上沉积油墨，其中油墨包括阻隔材料，该阻隔材料可用于防止或减少来自紫外(uv)辐射的弹性密封件的退化。本文利用的术语紫外(uv)辐射是指具有在10-400纳米的范围内的波长的uv辐射。本文的术语短波紫外(uv)辐射在本文中是指具有在100-280纳米和280-315纳米的范围内的波长的uv辐射，通常被称为uvc和uvb。如本文使用的那样，除非另有具体说明，单数包括复数并且复数涵括单数。例如，单数的使用，即“一个”或“一个”，包括“一个或多个”。此外，如本文所使用的那样，使用“或”意味着“和/或”，除非另有具体说明，即使“和/或”在某些情况下可以被明确地使用也是如此。本文所包含的所有特征可以与以上方面的任何一个相组合和以任何组合相组合。附图说明为了更好地理解本发明并示出如何实行本发明的实施例，现在将通过示例参考附图，其中：图1示出了在其上表面上具有油墨的弹性密封件的示意图；图2示出了垂直于在其上表面上具有油墨的弹性密封件的纵向轴线的圆形截面图；图3示出了垂直于在其上部的上表面上具有油墨的弹性密封件的纵向轴线的截面图。具体实施方式参照图1，其提供了细长的弹性密封件102，其包括沿其长度的纵向轴线。弹性密封件102包括通过摩擦装配来装配到通道(未示出)中的连续环。弹性密封件102包括内边缘104和外边缘106。弹性密封件102包括下部(未示出)和上部(未示出)。下部通过摩擦装配来装配到通道(未示出)中，并且上部(未示出)从下部被装配到其中的通道中伸出。通道的尺寸对应于弹性密封件的下部的尺寸和形状(未示出)。弹性密封件102由ffkm形成，然而，本领域技术人员将理解的是，用于形成弹性密封件102的弹性材料可以变化。上部(未示出)包括上表面108，当弹性密封件被用于半导体生产装置(未示出)中时，该上表面被暴露于紫外(uv)辐射。油墨110在弹性密封件102的上表面108上。参照图2，提供了垂直于弹性密封件(204)的纵向轴线(未示出)的弹性密封件204的横截面202。弹性密封件204通过摩擦装配来装配到通道206中。弹性密封件204包括内边缘208和外边缘210。弹性密封件204包括下部212和上部214。下部212通过摩擦装配来装配到通道206中，并且上部214从下部212装配到其中的通道206中伸出。通道206的尺寸对应于弹性密封件的下部212的尺寸和形状。上部214包括上表面216。当弹性密封件被用于半导体生产装置(未示出)中时，上表面被暴露于紫外(uv)辐射。油墨218在弹性密封件204的上部214的上表面216上。垂直于弹性密封件的纵向轴线(未示出)的弹性密封件204的横截面202是圆形的。弹性密封件204是圆柱形的(未示出)。弹性密封件204的横截面202具有对应于弹性密封件204的下部212装配到其中的通道206的宽度的直径。弹性密封件204由ffkm形成，然而，本领域技术人员将理解的是，用于形成弹性密封件204的弹性材料可以变化。参照图3，提供了垂直于弹性密封件304的纵向轴线(未示出)的弹性密封件304的横截面302。弹性密封件304通过摩擦装配来装配到通道306中。弹性密封件304包括下部308和上部310。下部308通过摩擦装配来装配到通道中，并且上部310从下部308装配到其中的通道306伸出。通道306的尺寸对应于弹性密封件304的下部308的尺寸和形状。上部310包括上表面312。当弹性密封件304被用于半导体生产装置(未示出)时，上表面312被暴露于紫外(uv)辐射。油墨314在弹性密封件304的上部310的上表面312上。弹性密封件304的下部308在垂直于弹性密封件304的纵向轴线(未示出)的横截面中是部分椭圆形的。下部308包括内边缘316和外边缘318。弹性密封件304的上部310在垂直于弹性密封件304的纵向轴线(未示出)的横截面中是矩形的。上表面312包括上部310的弯曲的两个角。上部310坐落在下部308的顶部上以形成结合的形状。上部310包括内边缘320和外边缘322。弹性密封件304的上部310的宽度比弹性密封件304的下部308的宽度宽。弹性密封件304的下部308和上部310之间的附接的点324比弹性密封件304的下部308的宽度窄。弹性密封件304的下部308具有对应于下部308被装配到其中的通道306的宽度的横截面。上部310的宽度比下部308被装配到其中的通道306的宽度宽。弹性密封件304的上部310的内边缘320和外边缘322重叠下部308被装配到其中的通道306的边缘。弹性密封件304由ffkm形成，然而，本领域技术人员将理解的是，用于形成弹性密封件304的弹性材料可以变化。为了更好地理解本发明并显示如何实施本发明的实施例，现在将通过示例并结合以下实验数据进行说明。示例油墨组合物根据表1中的制剂制备油墨组合物(组合物1和组合物2)。表1-油墨组合物组合物1(wt％)组合物2(wt％)铝片3560阻隔材料环氧丙烯酸酯树脂粘合剂*10树脂粘合剂三丙二醇二丙烯酸酯**20树脂粘合剂石油溶剂油(40-60)10溶剂1-丙醇10溶剂乙醇35溶剂环己酮20溶剂*来自cn152的脂族环氧酰化物**来自sr306的三丙二醇二丙烯酸酯(tpgda)通过以下方法测试具有被沉积在其上的油墨组合物(涂料组合物1和2)的弹性密封件和没有被沉积在其上的这种组合物的对比弹性密封件的性能。测试基板的制备：如表2中所示，将组合物1和2施加到50微米厚度的20x10x2毫米弹性材料片。表2-测试基板在不在其上施加油墨组合物1和2的情况下，将相同的弹性材料暴露于相同的条件以形成比较例1-3。这些片在75℃下被暴露于uv辐射(185-254nm)持续1100小时，在封闭/通风室中在产生185纳米和254纳米波长的光的600瓦uv源下在2cm距离处被暴露于紫外线辐射。根据以下程序，在暴露于uv辐射之前和之后，针对重量、颜色、表面和硬度变化测试和评估样品。重量变化：根据以下公式计算样品的重量变化：重量变化(％)＝((初始重量-最终重量)/初始重量)*100颜色变化：对具有施加到其上的油墨的相同弹性材料的新样品评估颜色方面的变化。在荧光白光下分析该变化。表面变化：根据裂纹的程度评估表面方面的变化。使用30x和97x放大率下的低功率光学显微镜并使用1至5的等级来分析该变化，其中5为最小退化。硬度变化：根据astmd2240使用肖氏a硬度计来评估硬度方面的变化。以下，在表3中显示了结果。表3-测试结果表面变化：5无变化4轻微变化3中度变化2中度/重度变化1重度变化结果表现出，根据本发明的包括被印刷在其上表面的至少部分上的铝基油墨的弹性密封件显示出密封件的特性方面的较小的变化，因此与未涂覆的弹性密封件相比，在暴露于短波紫外线(uv)辐射时表现出增加的退化耐受性。因此，当被用于半导体工艺装置和工艺中时，根据本发明的弹性密封件具有更长的寿命。关注与本申请相关的与本说明书同时提交或在本说明书之前提交的所有论文和文件，以及与本说明书一起公开供公众查阅的所有论文和文件，所有这些论文和文件的内容通过引用结合于此。本说明书中公开的所有特征(包括任何附带的权利要求、摘要和附图)和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合相组合，其中至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合除外。除非另有明确说明，否则本说明书中公开的每个特征(包括任何附带的权利要求、摘要和附图)可以被用于相同、等效或类似目的的可替代特征所代替。因此，除非另有明确说明，所公开的每个特征仅是一系列等同或相似特征的一个示例。本发明不限于前述(多个)实施例的细节。本发明延伸到本说明书中公开的特征的任何新的特征或任何新的组合(包括任何附带的权利要求、摘要或附图)，或者延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新的特征或任何新的组合。当前第1页12