在半导体制造设备（如刻蚀、沉积、清洗、光刻机）的真空腔室、气体管路、液体分配系统中，O型密封圈虽小，却是保障工艺纯度、设备真空度、运行安全及可靠性的战略性组件。其材料选择标准之严苛，远超普通工业应用，必须满足 “超高洁净、超低放气、极端耐腐蚀、宽温域稳定” 的复合型要求。
一、 核心材料特性要求
超低析出与放气性（首要要求）：
背景： 半导体工艺在真空或高纯环境下进行，密封圈材料中析出的挥发性有机物（VOC）、塑化剂、硫化剂残留或水分，会成为颗粒污染源或参与不必要的化学反应，导致晶圆缺陷、薄膜污染或腔体腐蚀。
特性指标： 需符合 ASTM E595 标准，要求总质量损失（TML）< 1.0%，收集挥发性可凝物（CVCM）< 0.1%。更高级别的应用要求通过 “热真空脱气（Outgassing）” 测试，证明其在高温高真空下的稳定性。
极限的耐化学腐蚀性：
背景： 接触高浓度强酸（HF， HNO₃， H₂SO₄）、强碱（KOH， NH₄OH）、强氧化剂（O₃， H₂O₂）、有机溶剂及高能等离子体。
特性要求： 材料必须在长期浸泡和辐照下，体积变化率极小（通常要求<10%，理想<5%），硬度变化小，不产生裂纹、发粘或粉化。
优异的耐温性与热稳定性：
背景： 工艺温度范围极宽，从低温（-65°C 冷阱）到高温（>200°C 的CVD腔室）。
特性要求： 在高温下压缩永久变形率要极低，确保长期密封力；在低温下保持弹性，不发生脆裂。
高洁净度与低渗透性：
材料本身生产过程中需经过严格清洗和萃取。对He、H₂等小分子气体的渗透率要低，以维持高真空或超高纯度环境。
二、 主流材料选择及其特性对标
全氟醚橡胶（FFKM， 如科慕Kalrez®， 圣戈班Simriz®）
特性： 半导体O形圈的“黄金标准”和最终解决方案。
耐化学性： 几乎耐受所有半导体工艺化学品，包括等离子体。
洁净度： 超高纯度等级，极低的金属离子和析出物。
耐温性： 长期可达280°C-320°C，压缩永久变形性能优异。
应用： 腔体门阀、晶圆传送模块、关键气体/液体管路、湿法工艺设备。是大多数关键部位的首选和必选。
过氧化物硫化氟橡胶（FKM-过氧化物， 如杜邦Viton® GBLT系列）
特性： 高性能经济型选择。相比传统双酚硫化FKM，具有更低的压缩永久变形、更好的耐酸性和更低的金属离子析出。
耐化学性： 对大多数酸、溶剂和等离子体有良好耐受，但对强碱、热水和部分极性溶剂较弱。
应用： 用于非接触最强腐蚀介质的真空密封、较低等级的化学品输送系统。是FFKM的成本替代方案，但性能有明确边界。
高纯度硅橡胶（VMQ， 如信越、瓦克医用/食品级）
特性： 出色的宽温域弹性、良好的洁净度和电绝缘性。但耐等离子体辐照和耐烃类溶剂能力差，表面易产生“硅污染”，影响薄膜质量。
应用： 主要用于非等离子体区域的静态密封、冷却水路密封、以及部分对温度要求苛刻但对化学兼容性要求不极端的部位。在先进制程中应用受限制。
三元乙丙橡胶（EPDM）
特性： 优秀的耐水、耐蒸汽、耐弱酸弱碱性能，且成本低。但完全不耐油和绝大多数有机溶剂。
应用： 仅限于超纯水（UPW）、冷却水、排水等水系统的密封。
三、 系统化选择标准与流程
明确工况清单： 列出所有可能接触的化学介质（包括清洗剂）、浓度、温度范围（常态/峰值）、压力（正压/真空）、是否暴露于等离子体/紫外线。
执行材料兼容性筛选：
首要步骤： 使用材料供应商（如科慕、圣戈班）提供的详细的半导体化学品兼容性数据库进行初筛。绝不能依赖通用工业兼容性表。
关键测试： 对于无法从数据库完全确认的情况，必须进行实物浸泡测试（将O形圈样品浸泡在实际或模拟化学品中，评估其体积、硬度、拉伸强度的变化）。
确定洁净度等级： 根据设备模块的洁净度要求（如ISO 14644等级），选择对应纯度等级的密封圈（是否有超清洗、超低析出认证）。
评估长期性能： 重点关注在最高工作温度下的压缩永久变形数据，这直接关系到密封的长期可靠性。
供应链与认证：
选择具有良好声誉和稳定供应链的供应商。
要求提供完整的材料认证文件，包括成分声明、物性表、洁净度测试报告（如GC-MS， ICP-MS分析）、以及符合相关标准（如SEMI）的证明。
结论： 为半导体设备选择O型密封圈，是一场以“零污染”和“绝对可靠”为目标的精密战役。其选择标准的核心逻辑是：以FFKM材料作为应对未知和极端腐蚀工况的终极防线；用高性能FKM作为经过验证的非极端工况的经济之选；并严格限定硅橡胶和EPDM的应用边界。 选择过程必须数据驱动、测试验证，绝不能凭经验推断。一个正确的选择，是保障数十亿美元产线稳定运行、产出合格芯片的微观基石；一个错误的选择，则可能导致整批晶圆报废、腔体严重污染和巨大的停产损失。
