JP2002249586A - シリコーンゴムの処理方法、シリコーンゴム及び半導体製造のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコーンゴムから放出される低分子有機物
の量を低減すること。シリコーンゴムを用いた半導体製
造装置において、前記有機物による汚染を抑えること。 【解決手段】 例えば発泡シリコーンゴムを購入した
後、半導体製造装置メーカーの工場側の加熱室内にて所
定の温度及び時間で加熱することにより、シリコーンゴ
ムに含まれる原料の重合残渣や副生成物である低分子シ
ロキサン等の低分子有機物をガス化し、放出させる。こ
うして得られるシリコーンゴムは、再度高温に晒されて
も半導体デバイスに悪影響を及ぼす有機ガスを放出しに
くく、半導体製造装置においては例えば熱処理装置の開
閉部や接合部などのシール部材として用いることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリコーンゴムに一
定の処理を行い、放出する有機物の量を低減させる処理
方法、当該方法により製造されるシリコーンゴム、及び
前記シリコーンゴムを用いた半導体製造のための装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコーンゴムは、シロキサン結合（Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ）を主鎖とするシリコーンの弾性体で
あり、耐熱性に優れ、低コストであることから例えば半
導体製造装置のシール部材として使用されている。半導
体製造装置のメーカーはシリコーンゴムの製造メーカー
から例えば発泡シリコーンゴムを購入し、被取り付け部
に見合う形状に加工して、部品に取り付けるようにして
いる。

【０００３】用途の一例としては、例えば縦型熱処理装
置が挙げられる。縦型熱処理装置は、ウエハキャリアの
搬出入口を有する筐体内にウエハの搬送系、ウエハボー
ト、縦型熱処理炉などを収納して構成されており、前記
発泡シリコーンゴムは、当該装置内の熱がクリーンルー
ムに伝熱しないように筐体に設けられるメンテナンス用
ドアーのような開閉部分の枠部や、装置内のファンフィ
ルタユニットとダクトとの接続部などにシール部材とし
て設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記発泡シリ
コーンゴムをシール部材として用いた熱処理装置にて熱
処理を行うと、該発泡シリコーンゴムから有機物（有機
ガス）が放出され、半導体デバイスに悪影響を及ぼすお
それがある。具体例を挙げると、例えば半導体基板とし
て用いられるシリコンウエハの表面にシロキサンなどの
シリコーン系有機物が付着すると、異物、白濁、突起な
どが発生し、半導体デバイスの製造工程における前記ウ
エハへの成膜時に表面荒れが生じてしまう問題がある。
またＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）デバイスの
評価はある一定の電圧または電流をかけて行うが、絶縁
膜破壊が起こるまでの時間が短くなってしまう。さらに
酸化膜が破壊する電圧値が低い値となるという問題もあ
り、いずれの場合も有機物の付着が半導体デバイスの歩
留まりを低下させる要因となっていた。

【０００５】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たものであり、その目的は半導体製造用の被処理体の汚
染を低減できるシリコーンゴムの処理方法及びシリコー
ンゴムを提供することである。また他の発明は前記シリ
コーンゴムを半導体製造のための装置に適用し、当該装
置における有機ガスによる汚染を抑えることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシリコーン
ゴムの処理方法は、シリコーンゴムを半導体製造のため
の装置に用いたときに半導体製造用の被処理体を汚染す
る有機物の放出を抑えるため、予め加熱室内にてシリコ
ーンゴムを加熱し、このシリコーンゴムに含まれる低分
子有機物をガス化して放出させる工程と、シリコーンゴ
ムを加熱しているときに前記加熱室内に対して給気を行
いながら排気を行い、前記工程によりシリコーンゴムか
ら放出される有機ガスを加熱室の外へ排出する工程と、
を含むことを特徴とする。

【０００７】このような構成によれば、シリコーンゴム
に含まれる低分子有機物を予め放出させているので、低
分子有機物の放出が生じ易い高温環境下で使用したとし
ても低分子有機物がガス化する量が低減する。

【０００８】シリコーンゴムの加熱温度は例えば２００
℃〜２３０℃が好ましく、このようにすることで当該シ
リコーンゴムに含まれる低分子シロキサンを予め放出さ
せる効果が高くなる。低分子シロキサンは、ある種の半
導体デバイスに悪影響を及ぼすことが知られているた
め、上述工程により処理されたシリコーンゴムを半導体
製造のための装置に適用することで製品の歩留まり低下
を抑えられる。具体的には、例えばダイナミックヘッド
スペース法で有機分析したときに、重合度６〜１２のジ
メチルシロキサン濃度が３５００ｎｇ以下となるように
前記処理を行ったシリコーンゴムを用いることが好まし
い。シリコーンゴムとしては例えば発泡シリコーンゴム
が用いられる。

【０００９】なお半導体製造のための装置とは、縦型熱
処理装置などの半導体製造装置そのものに限らず、装置
内の温かい空気をクリーンルームの外に排出するための
ダクトや真空ポンプを覆うカバー体など、付帯設備をも
含む意味である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係るシリコーンゴムの処
理方法の実施の形態について説明する前に、先ず処理対
象であるシリコーンゴムの説明を行う。シリコーンゴム
は、一般にシリコーンゴムのメーカーで製造される市販
品を使用することができるが、ここではシリコーンゴム
を発泡させて例えば０．１〜０．２ｍｍの気泡を形成し
た発泡シリコーンゴム（シリコンスポンジゴム）例えば
信越ポリマー社製，製品名ＳＲ−ＳＧを用いるものとす
る。

【００１１】そして、このシリコーンゴムを半導体製造
装置メーカーの工場に搬入し、用途に応じた形状に切断
加工した後、例えば図１に示すような加熱炉１にて処理
を行う。図中１１は筐体であり、シリコーンゴムはトレ
ーＴに載せられ、この筐体１１の前面に設けられた扉１
２から搬入される。加熱室をなす筐体１１内部には例え
ば抵抗加熱体からなる加熱手段１３と、加熱手段１３の
上方に設けられ、パンチングシートにより構成された載
置台１４とが設けられており、前記トレーＴは前記載置
台１４に載置され、例えば２００℃で所定時間加熱が行
われる。この加熱温度は２００℃〜２３０℃が好まし
く、２００℃よりも低いと低分子有機物のガス化が促進
されず、２３０℃を越えると変質のおそれがある。ま
た、処理時間は、前記シリコーンゴムの加熱処理を終え
て半導体製造装置に組み込んだ後、低分子有機物のガス
化による半導体製造装置への悪影響が避けられる程度に
低分子有機物が放出されるような時間に設定される。

【００１２】この筐体１１の側面には内部雰囲気を随時
入れ替えられるように給気管１５及び排気管１６が設け
られており、加熱手段１３による加熱が開始されると、
排気管１６に接続された図示しない排気ファンにより排
気を行い、給気管１５から給気を行うと共に加熱により
シリコーンゴムから放出される有機ガスを当該排気管１
６を介して外部へ排出し続け、加熱炉１内には例えば常
に新鮮な大気が取り込まれる状態で加熱処理が行われ
る。

【００１３】そして所定時間経過後に加熱炉１内温度を
例えば常温付近まで降温させて処理済みのシリコーンゴ
ムを加熱炉１から取り出し、被取り付け部である半導体
製造装置の構成部品に装着し、しかる後に構成部品を組
み立てて半導体製造装置を完成品とする。

【００１４】シリコーンゴムは一般に四量体の環状シロ
キサンを原料とし、これを開環して重合することにより
製造されるが、１００％完全な重合体とはならないた
め、例えば極微量に残る原料残渣や副生成物が混入して
いる。実際にメーカーから購入したシリコーンゴムにつ
いて本発明者が有機分析したところ、四量体や五以上の
量体により形成される環状シロキサンなどの低分子シロ
キサンなどの低分子有機物が検出された。従って、シリ
コーンゴムに含まれる前記有機物が熱処理時にガス化し
て半導体デバイスに悪影響を及ぼしていると考えられ
る。そこでシリコーンゴムを加熱して低分子有機物を予
め強制的に放出させておくことにより、再度高温に晒さ
れる環境下に置かれても有機ガスが発生しにくくなり、
半導体製造用の被処理体例えば半導体ウエハに対する汚
染を抑えられる。こうして処理されたシリコーンゴムは
特に加熱処理を行う半導体製造装置に用いることが有効
である。以下に上述方法により得られた処理済みシリコ
ーンゴムを、前記装置に適用した場合を例に取って説明
する。

【００１５】図２は半導体製造装置の一つである縦型熱
処理装置を示したものであり、この装置は気密に構成さ
れた筐体２により囲まれ、その側面にはメンテナンス用
のドア３が、前面には半導体製造用の被処理基板である
半導体ウエハ（以下ウエハという）をセットしたカセッ
トＣが載置される搬入ステージ２１が夫々設けられてい
る。

【００１６】筐体２の内部には例えば多数枚の半導体ウ
エハを棚状に保持する図示しないウエハボート、ウエハ
をカセットＣから前記ウエハボートへ移動させる図示し
ない搬送手段、ウエハボートを昇降させるためのボート
エレベータ２２及び反応管２３とその周囲を囲むヒータ
２４とからなる加熱炉２５等が設けられており、このよ
うな装置においてウエハボートに載置されたウエハは、
ボートエレベータ２２により下方側から反応管２３内へ
搬入され、所定の処理ガスを導入して熱処理が行われ
る。熱処理としては例えばＣＶＤ処理、拡散処理及び酸
化処理などが挙げられ、ＣＶＤ処理では例えば５００〜
８００℃程度、酸化・拡散処理では例えば８００℃以上
に加熱炉２５内が加熱される。

【００１７】このような装置において、前記処理済みの
シリコーンゴムは例えば図３及び図４に示すようにドア
３にて使用される。既述のようにドア３は上述した縦型
熱処理装置のメンテナンス用に設けられるものであるた
め、例えば図３に示すように筐体２に形成された作業者
の搬入出口を開閉する構成となっているおり、前記シリ
コーンゴムはドア３が開閉により筐体２と接触する枠部
３１全体にシール部材として設けられる。このシール部
材は上述したようにドア３の枠部３１と筐体２との隙間
を密封し、筐体２の断熱性を高めるべく設けられるもの
である。なお図中４はフィルタ４、４１はブロアケース
であり、ブロアケース４１内のブロアにより筐体２内の
空気を下部側から吸引し、フィルタ４を介してローディ
ングエリアへと放出する構成となっている。

【００１８】本実施の形態で得られる処理済みのシリコ
ーンゴムは、シリコーンゴムの出荷品に対して低分子有
機物の放出を抑えることを目的として上述の如く専用の
加熱処理を行っているので、高温下において使用しても
低分子有機物の放出量は少なく、既述したようなある種
の半導体デバイスへの影響を避けることができる。

【００１９】従って、高温の空気が流入するため高い温
度に暖められることが予想される部位例えば上述したド
ア３の枠部３１に用いても、筐体２内への有機ガスが実
質放出されないか、ウエハの汚染にはならない極く微量
な放出にとどまり、更に有機ガスの放出によるシリコー
ンゴムの変質が起こりにくいので、耐熱不良が発生する
おそれも少ない。

【００２０】また、上述縦型熱処理装置は前記シール部
材により安定して高い断熱性を維持することができるた
め、クリーンルームの昇温を抑えることができ、例えば
クリーンルーム内の温度を一定に保つための使用されて
いる冷却設備の負荷が小さくて済む。

【００２１】なお本実施の形態におけるシリコーンゴム
の加熱処理は、例えば排気手段１７から排気される有機
ガスの濃度をリアルタイムで観測し、当該濃度が所定の
値まで減少する時点まで行うようにしてもよく、例えば
排気されるガスの濃度が所定の値になったときにヒータ
をオフにする制御系を組んでもよい。

【００２２】また、シリコーンゴムは本実施の形態で用
いた発泡シリコーンゴムに限定されるものではないが、
発泡シリコーンゴムは、本実施の形態に係る処理方法に
よることで処理を行わないシリコーンゴムの有機物の含
有量に比べて大幅にその含有量を少なくできるため、本
発明の処理法は有効である。

【００２３】

【実施例】発泡シリコーンゴムの一部を有機物の影響の
ない冶具で切断して加熱前サンプル（サンプル１）と
し、残った発泡シリコーンゴムを室温で加熱用チャンバ
ーに入れ、炉内雰囲気を大気として１２時間の加熱を行
うと共に放出した有機ガスを含む雰囲気の排出及び新鮮
な大気の吸入を行って、加熱処理終了後に室温まで降温
したものを加熱後サンプルとした。加熱後サンプルは上
記処理における加熱温度ごとに２種類用意し、２００℃
で処理したものをサンプル２、２２０℃で処理したもの
をサンプル３とした。そして各サンプルについてダイナ
ミックヘッドスペース法により有機分析を行ったとこ
ろ、放出される有機ガス濃度は図５に示す結果となっ
た。ダイナミックヘッドスペース法とは試料を容器の中
で加熱して、ガスを１次側より送り込み、２次側より排
出したガスを吸着剤に捕集し、捕集した有機物をＧＣ−
ＭＳ（ガスクロマトグラフィー）で分析する方法であ
る。以下、この結果を参照しながら各サンプルの比較を
行う。

【００２４】上段は上記有機分析における各サンプルご
とのシロキサン濃度について、Ｄ６（重合度６のジメチ
ルシロキサン）〜Ｄ１２の各重合度ごとに測定を行い、
その合計値を比較したものである。結果は、サンプル１
で６２９３．２ｎｇであったシロキサン濃度がサンプル
２で３３９３．３ｎｇ、サンプル３で１４７．６ｎｇま
で減少しており、加熱を行わないよりも行った方がシロ
キサン濃度は減少し、サンプル２はサンプル１に比して
半分近くまで減少している。また加熱温度が高い方がそ
の減少量が大きく、高温側のサンプル３では未処理のサ
ンプル１に比して約１／４３までも減少している。

【００２５】下段は、上段と同様にリン酸エステルにつ
いて濃度を測定し、これを比較したものである。結果は
サンプル１で７４．２ｎｇであったリン酸エステル濃度
がサンプル２で２６．６ｎｇ、サンプル３で１．３ｎｇ
まで減少しており、サンプル２ではサンプル１の１／３
程度まで減少し、またサンプル３ではサンプル１の約１
／５７までも減少している。従ってリン酸エステルにつ
いても、シロキサン濃度を測定した場合と同様に加熱を
行い且つ加熱温度が高い方が放出ガス濃度が低下するこ
とが分かる。

【００２６】またダイナミックヘッドスペース法にて有
機分析を行ったとき、ヘキサデカン換算によるサンプル
２及び３から放出される有機ガスの合計は、加熱しない
サンプル１に比べ夫々約１／２及び約１／４であった。

【００２７】ところで２２０℃よりも高い温度について
は上記試験を行っていないが、シロキサン及びリン酸エ
ステルのいずれの場合においても未処理のものより加熱
処理をしたものの方が放出ガスが低下し、また２００℃
で加熱したものよりも２２０℃で加熱したものの方が放
出ガス濃度が低下することから、２２０℃よりも高い温
度で加熱したものについては、放出ガスが更に減少する
ことは明らかである。また上述試験と同様に２３０℃で
加熱処理をおこなったところ、シリコーンゴムの性質に
変化が生じないことが確認された。即ちこの結果から、
加熱温度が２３０℃以下であるサンプル２，３において
も性質に変化が生じないことは明白である。

【００２８】これらの結果から、本実施の形態による加
熱処理を行うことで、シリコーンゴムに含まれる低分子
有機物が低減し、且つシリコーンゴム自体の性質に変化
が生じないことが分かる。特にシリコーンゴム中のシロ
キサンについては、上記有機分析にて検出されるＤ６〜
Ｄ１２における各濃度の合計値が３５００ｎｇ以下であ
れば、加熱処理をしないシリコーンゴムを用いた場合に
比べて歩留まりの向上が期待でき、既述のように処理温
度が２００℃〜２３０℃のいずれの場合においてもこの
値をクリアーできることから、前記処理が効果的である
ことが分かる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、例えば市
販のシリコーンゴムに処理を行うことで放出有機ガスの
少ないシリコーンゴムを得ることができる。また、前記
シリコーンゴムを半導体製造のための装置に適用するこ
とで、有機ガスによる汚染を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための加熱炉の一例を示
す概略斜視図である。

【図２】本発明に係る半導体製造装置の実施の形態を示
す概略斜視図である。

【図３】前記半導体製造装置におけるドア周辺を説明す
るための説明図である。

【図４】前記半導体製造装置におけるドア周辺を説明す
るための説明図である。

【図５】本実施の形態の効果を確認するために行った試
験の結果を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉 １３ 加熱手段 １５ 給気管 １６ 排気管 ２ 筐体 ２５ 加熱炉 ３ ドア ３１ 枠部 ４ フィルタ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F070 AA60 BB05 4J035 BA01 EA01 EB08 LA04 LB03 5F045 AA20 BB14 DP19 DQ05 EB03 EB05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコーンゴムを半導体製造のための装
   置に用いたときに半導体製造用の被処理体を汚染する有
   機物の放出を抑えるため、予め加熱室内にてシリコーン
   ゴムを加熱し、このシリコーンゴムに含まれる低分子有
   機物をガス化して放出させる工程と、 シリコーンゴムを加熱しているときに前記加熱室内に対
   して給気を行いながら排気を行い、前記工程によりシリ
   コーンゴムから放出される有機ガスを加熱室の外へ排出
   する工程と、を含むことを特徴とするシリコーンゴムの
   処理方法。
2. 【請求項２】 加熱により放出される低分子有機物には
   低分子シロキサンが含まれることを特徴とする請求項１
   記載のシリコーンゴムの処理方法
3. 【請求項３】 シリコーンゴムの加熱温度は２００℃〜
   ２３０℃であることを特徴とする請求項１または２記載
   のシリコーンゴムの処理方法。
4. 【請求項４】 低分子有機物をガス化して放出した後の
   シリコーンゴムに含まれる重合度６〜１２のジメチルシ
   ロキサン濃度の合計値は、３５００ｎｇ以下であること
   を特徴とする請求項１、２または３記載のシリコーンゴ
   ムの処理方法。
5. 【請求項５】 シリコーンゴムは発泡シリコーンゴムで
   あることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
   載のシリコーンゴムの処理方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の方
   法により処理されたことを特徴とするシリコーンゴム。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のシリコーンゴムをシー
   ル部材として用いたことを特徴とする半導体製造のため
   の装置。