JP2002161264A - 耐プラズマ性シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、耐酸素プラズマ特性に優れ
た耐プラズマ性シールを提供することである。 【解決手段】上記課題は、フッ素系ゴムに対して結晶性
樹脂が添加されてなるフッ素ゴム系組成物を架橋したこ
とを特徴とする耐プラズマ性シールによって解決され
る。この場合、フッ素系ゴム１００重量部対して、無機
物は１重量部以下にせしめることが好ましい。特に、結
晶性樹脂はポリエチレンであり、かつフッ素ゴム系組成
物は有機過酸化物にて架橋された態様が好ましい。 本
発明の耐プラズマ性シールは半導体製造装置用シールに
最適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐プラズマ性シー
ルに関し、さらに詳しくは、耐酸素プラズマ性に優れた
半導体製造装置用シールに関する。

【０００２】

【従来技術】耐プラズマ性が必要な半導体製造装置用シ
ールは、半導体の基板であるシリコンウエハー等の表面
にエッチング、あるいは薄膜を形成させるなどの処理を
するための加工室等に用いられるシールとして適用さ
れ、このシールには、耐熱性、低ガス透過性の他、シー
ル使用時にプラズマにより劣化し、塵となって半導体基
板へ汚染しないことが要求されている。

【０００３】従来の半導体製造装置用シールに用いられ
るエラストマーとしては、フッ素系エラストマー、シリ
コーン系エラストマーがある。フッ素エラストマーは、
通常、ポリオール架橋剤やアミン架橋剤が配合され、さ
らに通常は架橋を効率的に行う目的で酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、酸化鉛系等の重金属を含む無
機系の受酸剤が配合される。また、引張強さ、伸び率、
及び圧縮永久歪み特性を向上させるために、補強剤とし
てカーボンブラックなどが配合される。

【０００４】これらのシールは、シリコンウエハーへの
エッチング処理時等には、酸素雰囲気下でプラズマ処理
条件下にされるので、換言すると、酸素ガスが励起され
た状態にさらされるため、劣化しやすく脆くなり、シー
ル劣化物が飛散してシリコンウエハーを汚染する等の問
題があり、微細な異物混入を極端に嫌う半導体の製造装
置用シールに適用するには十分な特性を有しているとは
言えなかった。

【０００５】このような問題を解決するシールとして、
ふっ素エラストマー１００重量部に対して、シリカ１〜
５０重量部を配合し、金属化合物、カーボンを低減させ
た組成物を有機過酸化物にて加硫したシールがある（特
開平６−３０２５２７）。

【０００６】しかしながら、この組成物を用いたシール
であっても、圧縮永久歪みが大きく、またプラズマ照射
条件下でのシールの重量減少も大きく、すなわちシール
からの発塵により半導体製造装置内部を汚染する問題が
依然あり、また半導体製造装置用シールに適用する場合
には、シールとしての寿命が短いという問題もあった。

【０００７】また、耐オゾン性フッ素ゴムとして、フッ
化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、または、
及び、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン−四フッ
化エチレン共重合体を有機過酸化物にて加硫したシール
がある（特開平８−１５１４５０）。しかしながら、こ
の組成物を用いたシールであっても、半導体製造装置に
適用しうるだけの圧縮永久歪み特性がないという問題が
依然あった。また、プラズマ照射条件下という過酷使用
条件下では、シールとしての寿命が短いという問題もあ
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐酸素プラ
ズマ性、圧縮永久歪み特性に優れた半導体製造装置用シ
ールを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、（１）フッ
素系ゴムに対して結晶性樹脂が添加されてなるフッ素ゴ
ム系組成物を架橋したことを特徴とする耐プラズマ性シ
ールによって解決される。この場合、フッ素系ゴム１０
０重量部対して、無機物は１重量部以下にせしめること
が好ましい。また、フッ素系ゴムは、フッ化ビニリデン
−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六
フッ化プロピレン−四フッ化エチレン共重合体、フッ化
ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル−四フッ化エ
チレン共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン−四フ
ッ化エチレン共重合体、プロピレン−四フッ化エチレン
共重合体の少なくとも一種を用いることが好ましい。特
に、結晶性樹脂はポリエチレンであり、かつフッ素ゴム
系組成物は有機過酸化物にて架橋された態様が好まし
い。 本発明の耐プラズマ性シールは半導体製造装置用
シールに最適である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で用いるフッ素系ゴムとし
て、公知のものを用いることができ、例えば、２元系フ
ッ素ゴムとして、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレ
ン共重合体、３元系フッ素ゴムとして、フッ化ビニリデ
ン−六フッ化プロピレン−四フッ化エチレン共重合体、
フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル−四フ
ッ化エチレン共重合体、パーフルオロ系フッ素ゴムとし
て、四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共
重合体、プロピレン系フッ素ゴムとして、フッ化ビニリ
デン−プロピレン−四フッ化エチレン共重合体、プロピ
レン−四フッ化エチレン共重合体、エチレン系フッ素ゴ
ムとして、パーフルオロビニルエーテル−エチレン−四
フッ化エチレン共重合体、パーロロ系フッ素ゴムとし
て、テトラフロロエチレン−パーフルオロビニルエーテ
ル共重合体などが挙げられる。これらの材料は、公知の
材料を用いることができ、また単独で用いてもよく、ま
た併用してもよいが、これらの中で、耐酸素プラズマ性
の点で好ましくは、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピ
レン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン
−四フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パー
フルオロビニルエーテル−四フッ化エチレン共重合体、
フッ化ビニリデン−プロピレン−四フッ化エチレン共重
合体、プロピレン−四フッ化エチレン共重合体である。
耐酸素プラズマ性、圧縮永久歪みの点から、フッ化ビ
ニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、または、フッ
化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル−四フッ化
エチレン共重合体を用いることが特に好ましい。

【００１１】結晶性樹脂としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリフェニレンオキシド、
ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリ
エチレンテレフタレートなどが例示できる。特に、耐酸
素プラズマ性の点からポリエチレンが好ましい。なお、
本発明でいう結晶性樹脂の結晶化度はＪＩＳ Ｋ ７１１
２の密度勾配管法によって測定した密度から、以下の式
にて算出した。

【００１２】結晶化度＝｛ｄｃ（ｄ−ｄａ）｝／｛ｄ
（ｄｃ−ｄａ）｝×１００（％） ｄは密度測定値、ｄｃは結晶密度、ｄａは非晶密度

【００１３】結晶性樹脂の結晶化度は、２０〜６０％、
好ましくは３０〜５０％である。結晶化度が２０％未満
では、耐酸素プラズマ性が低下する傾向にあり、６０％
を越えると圧縮永久歪みが低下する傾向にある。

【００１４】本発明では、フッ素系ゴムに対して結晶性
樹脂が添加される割合は、フッ素系ゴム１００重量部に
対して、結晶性樹脂２重量部〜４０重量部、好ましくは
４〜３０重量部、特に好ましく５〜２５重量部である。
２重量部よりも少なければ、耐酸素プラズマ性が低下す
る傾向にあり、４０重量部を越えると圧縮永久歪みが低
下する傾向にある。

【００１５】架橋方法としては、有機過酸化物架橋、ア
ミン加硫、ポリオール加硫など 公知の方法を採用でき
る。有機過酸化物としては、公知ものが使用でき、例え
ば、ベンゾイルパーオキシド、１，１−ビス−ｔ−ブチ
ル−パーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサ
ン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデ
カン、ｎ−ブチル−４，４−ビス−ｔ−ブチルパーオキ
シバレレート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパ
ーオキシベンゾエト、ジ−（ｔ−ブチル−オキシ）ｍ−
ジ−イソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５
−ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサン、２，５−ジメチ
ル−２，５−ｔ−ブチルパーオキシヘキシン等が挙げら
れる。有機過酸化物は、フッ素系ゴム１００重量部に対
して、有機過酸化物１〜１０重量部、好ましくは１〜５
重量部用いる。有機過酸化物１重量部未満であると、十
分な架橋がされず発塵が生じやすくなる。また、１０重
量部よりも多いと弾性に乏しくなるため、密閉性が悪く
なる。

【００１６】また、本発明における耐プラズマ性シール
に用いる組成物には、良好な密閉性を得るために、架橋
助剤を添加することが好ましい。架橋助剤としては、
Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニルジマレイミド、トリアリルシア
ヌレート、ジアリルフマレート、ジアリルフタレート、
テトラアリルオキシエタン、エチレングリコールアクリ
レート、トリエチレングリコールアクリレート、トリエ
チレングリコールジメタアクリレート、テトラエチレン
グリコールジメタアクリレート、ポリエチレングリコー
ルジメタアクリレート、トリメチロールプロペントリメ
タアクリレート等が例示される。好ましい架橋助剤とし
ては、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニルジマレイミド、トリアリ
ルシアヌレートである。該架橋助剤の配合量は、テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重
合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオラ
イド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデン
フルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体の少な
くとも１種または２種以上の１００重量部に対して、架
橋助剤０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量
部である。

【００１７】また、本発明で採用しうる他の架橋方法と
して、アミン加硫、ポリオール加硫などがあるが、アミ
ン加硫、ポリオール加硫などでは受酸剤として金属酸化
物が用いられプラズマ照射によって、シール組成物の有
機物が劣化し、シール材中の無機物が露出する問題を低
減させる点から有機過酸化物架橋が好ましい。

【００１８】本発明では、フッ素系ゴム１００重量部対
して、無機物は１重量部以下にせしめることが好まし
い。すなわち、無機物を配合するとプラズマ照射によっ
て、シール組成物の有機物が劣化し、シール材中の無機
物が露出 する問題が生じる場合があるため、特に異物
混入を嫌う半導体製造装置用シールとする場合には、フ
ッ素系ゴム１００重量部対して、無機物は１重量部以下
にせしめて無機物の飛散を抑制することが好ましい。

【００１９】本発明における半導体製造装置用シール
は、圧縮成形、押出成形等の公知の方法によって成形
し、公知の方法により加硫すればよい。

【００２０】以下に実施例を用いて本発明の効果を説明
する。 ［実施例１］フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共
重合体１００重量部に対して、結晶化度５０％のポリエ
チレン５重量部、ジクミルパーオキシド２重量部を配合
した組成物をニーダー及びオープンロールにて混練し、
１６５℃で２０分間プレス加硫してＯリング成形した
後、さらに２３０℃で２４時間の２次加硫を行なった。
このＯリングを下記方法で耐酸素プラズマ性、圧縮永久
歪の各特性試験を行った。

【００２１】１）耐酸素プラズマ性 上記方法で作成したＯリングを下記のプラズマ照射条件
下に暴露し、その前後の質量減少率を調べた。 ［プラズマ照射条件］出力３００Ｗ、照射時間２時間。 ２）発塵性 上記方法で作成したＯリングを下記のプラズマ照射条件
下に暴露し、パーティクル数を調べた。 ［プラズマ照射条件］出力１３００Ｗ、照射時間１時
間。 ３）圧縮永久歪み 上記方法で作成したＯリングを２００℃で７０時間加熱
した後、ＡＳＴＭ Ｄ１４１４により圧縮永久歪みを測
定した。

【００２２】［実施例２］実施例１のフッ化ビニリデン
−六フッ化プロピレン共重合体をフッ化ビニリデン−パ
ーフルオロビニルエーテル−四フッ化エチレン共重合
体、結晶化度５０％のポリエチレン５重量部を結晶化度
４５％のポリエチレン３重量部を用いた以外は実施例１
と同様にしてＯリング成形した。

【００２３】［実施例３］実施例１のフッ化ビニリデン
−六フッ化プロピレン共重合体をプロピレン−四フッ化
エチレン共重合体、結晶化度５０％のポリエチレン５重
量部を結晶化度４５％のポリプロピレン１０重量部を用
いた以外は実施例１と同様にしてＯリング成形した。

【００２４】［実施例４］実施例１のフッ化ビニリデン
−六フッ化プロピレン共重合体をパーフルオロビニルエ
ーテル−エチレン−四フッ化エチレン共重合体、結晶化
度５０％のポリエチレン５重量部を結晶化度３５％のポ
リエチレン２０重量部を用いた以外は実施例１と同様に
してＯリング成形した。

【００２５】［比較例１］フッ化ビニリデン−六フッ化
プロピレン共重合体を用い、結晶化度５０％のポリエチ
レン５重量部を添加しない以外は実施例１と同様にして
Ｏリング成形した。

【００２６】［比較例２］フッ化ビニリデン−六フッ化
プロピレン共重合体を用い、結晶化度５０％のポリエチ
レン５重量部に代えてシリカ３０重量部に代えた以外は
実施例１と同様にしてＯリング成形した。

【００２７】以下に、実施例１〜実施例４、及び比較例
１、２の評価結果を示した。 [評価結果] 質量減少率 パーティクル数 圧縮永久ひずみ 実施例１ １５％ １０００個 １２％ 実施例２ ２０％ １１００個 １０％ 実施例３ ２０％ １０００個 ３０％ 実施例４ ２５％ ９００個 ３０％ 比較例１ ４０％ １０００個 １２％ 比較例２ ２５％ １００００個 ２０％

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、耐酸素プラズマ性、圧
縮永久歪特性に優れたシールとすることができ、特に半
導体製造装置用シールとして最適である。したがって、
本発明のシールを用いれば、酸素プラズマに対して優れ
た安定性を有するため、該条件下であっても、該シール
から異物が発生しない。このため、異物混入を嫌う半導
体製造装置のシール材として適用しても、半導体基板の
シリコンウエハーに付着せず、異物付着による不良半導
体製品が減少する。また、シールの長寿命化が図れたた
め、シールのメンテナンスが軽減する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 5/14 Ｃ０８Ｋ 5/14 ５Ｆ００４ Ｃ０８Ｌ 23/06 Ｃ０８Ｌ 23/06 ５Ｆ０４５ 27/12 27/12 101/00 101/00 Ｆ１６Ｊ 15/20 Ｆ１６Ｊ 15/20 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 21/302 Ｂ (72)発明者 川島 誠五 和歌山県有田市箕島663番地 三菱電線工 業株式会社箕島製作所内 Ｆターム(参考） 3J043 CB14 DA03 4F070 AA13 AA23 GA05 4F071 AA15 AA26 AA26X AA27 AA27X AA76 AC08 AH12 AH19 BB03 BC05 BC07 4H017 AA03 AB07 AB12 AC01 AC16 AD03 AE02 AE05 4J002 BB032 BB122 BC032 BD121 BD131 BD141 BD151 BG052 CF062 CH072 EK036 EK046 EK056 EK066 FD140 FD146 FD150 GJ02 GQ00 GR01 5F004 BC01 BD04 DA26 5F045 AA08 BB15 EB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フッ素系ゴムに対して結晶性樹脂が添加
   されてなるフッ素ゴム系組成物を架橋したことを特徴と
   する耐プラズマ性シール。
2. 【請求項２】 フッ素系ゴム１００重量部対して、無機
   物は１重量部以下にせしめたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の耐プラズマ性シール。
3. 【請求項３】 フッ素系ゴムが、フッ化ビニリデン−
   六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フ
   ッ化プロピレン−四フッ化エチレン共重合体、フッ化ビ
   ニリデン−パーフルオロビニルエーテル−四フッ化エチ
   レン共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン−四フッ
   化エチレン共重合体、プロピレン−四フッ化エチレン共
   重合体の少なくとも一種から選ればれてなる特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の耐プラズマ性シール。
4. 【請求項４】 結晶性樹脂はポリエチレンであり、かつ
   フッ素ゴム系組成物は有機過酸化物にて架橋されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項記載の耐プ
   ラズマ性シール。
5. 【請求項５】 耐プラズマ性シールが半導体製造装置
   用シールである特許請求の範囲第１項〜第４項記載の耐
   プラズマ性シール。