JP2013523954A - 自己付着性特性を有するフルオロエラストマー組成物およびそれを作製する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国特許法第119条(e)項の下、2010年3月29日に出願された米国仮特許出願第61/318,770号の利益を主張し、この米国仮特許出願の全体の内容は、本明細書中に参考として援用される。
発明の分野
本発明は、フルオロエラストマー材料(例えば、ペルフルオロエラストマー材料)を、半導体製造プロセスに使用され得る表面(例えば、金属表面)に付着させる分野に関する。
半導体の製造は、種々の密封型プロセスチャンバの使用を伴い、得られる製造製品(半導体ウエハおよびチップ)に影響し得る汚染および粉塵発生(particulation)が回避されるように設計されたクリーンルーム環境を伴うこともあり得る。かかるプロセス設備は、典型的には、該チャンバを周囲環境から封鎖するゲートおよびドア(例えば、スリットバルブドア)を含む。かかるドアおよびゲートは、一般的に、密封部、ガスケットおよびo−リングを含む。かかる密封部、ガスケットおよびo−リングを作製するために使用される材料は、通常、フルオロポリマー材料またはフルオロエラストマー材料で形成されたものであり、高度に耐汚染性の密封部のための一部の場合では、ペルフルオロエラストマー材料で形成されたものである。かかるドアおよびゲートは、半導体産業においてプロセス反応チャンバとともに一般に使用されており、チャンバの開閉が可能なものである。
本発明は、a)少なくとも1つの硬化性フルオロポリマーを有するフルオロポリマー組成物;ならびにb)アクリル酸アルミニウム、シリコンアクリレート(silicon acrylate)、アンモニアアクリレート(ammonia acrylate)、およびその組合せからなる群より選択される化合物を含み、基板に直接付着され得るものである自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物を含む。
前述の概要、ならびに以下の本発明の好ましい実施形態の詳細説明は、添付の図面と併せて読むと、より良好に理解されよう。本発明の実例を示す目的のため、本出願書類はカラーで作成した図面を含む。カラーの図面を伴う本特許または特許出願の公報のコピーは、請求及び必要な費用の支払いを行なうと米国特許庁によって提供される。しかしながら、本発明は、図示した厳密な配置および手段に限定されないことを理解されたい。
本明細書における発明は、エラストマー組成物に、基板に自己付着するように供給され得る重金属無含有化合物を提供する。半導体適用では、多くの反応チャンバは、内壁、ドアおよび、例えば陽極酸化処理アルミニウムの他の表面を含むものである。本出願人らは、例えば、限定を意図しないが、かかる表面に対して外添付着剤の必要性なしでペルフルオロエラストマー組成物が付着促進剤としての機能を果たす化合物を評価した。かかる化合物は、特にアルミニウム系である場合、ペルフルオロエラストマー組成物がかかる基板に直接付着されることを可能にする。かかる例において、エッチングした場合であっても、エラストマー成分の供用により、重金属でなく、重粒子を形成しないが、排ガスから容易に除去される粒子が本出願人らによって得られている。
潜在的成分を評価した後、本出願人らは、フルオロエラストマー組成物が基板に自己付着することを可能にする該組成物のための添加剤の類型を決定した。
この実施例では、種々の市販のペルフルオロポリマーを、当該技術分野で使用されている既存の付着剤を用いて表面に硬化および付着させ、対照サンプルA(市販の付着剤を主体とした配合物DP−1520を使用)、ならびにBおよびC(各々、TruBond(登録商標)101付着剤を使用)として試験した。さらなる対照Dは、付着剤なしで単純に標準的なFFKMを表面に直接成形することにより調製した。対照サンプルEは、本明細書の背景に記載の先行技術の自己付着性組成物(例えば、重金属成分を含むSartomer製のSR633(登録商標))を用いて調製したものであり、これを、表面に付着させ、インサイチュで成形させた。同じペルフルオロポリマーで、アクリル酸アルミニウムを含む本明細書に記載の付着性化合物(Sartomer製のPro−4302)を含む組成物(サンプル1〜5)を作製し、表面に直接成形することにより付着させ、試験した。
この実施例では、Tecnoflon(登録商標)P959としてSolvay Solexisから市販されているFKMをベース硬化性フルオロポリマーとして使用した。種々の添加剤をシリカおよびナノクレイフィラー(それぞれ、Aerosil(登録商標)R−972およびNanomer 1.30 PS)を含む配合物で使用した。各配合物は、ペルオキシド硬化剤(Luperox(登録商標)101)および共硬化剤(Diak(登録商標)#7)が表5に示した量に従って使用されたペルオキシド硬化性のものとした。付着性化合物(対照F、HおよびI)の使用なし、先行技術の付着性化合物(Sartomer(登録商標)SR633)(対照G)の使用を含めた異なるフィラー系を有する対照サンプルを比較のために提供した。対照F、HおよびIは、外添により適用される市販の付着剤(TruBond 101)を用いて試験した。対照Gは、外添付着剤なし、およびTruBond 101 外添付着剤ありで試験した。本発明の実施例6および7は、付着体を引っ張って破壊させるのに必要とされる付着力に対する該組成物の効果を示すため外添付着剤ありとなしの両方で試験し、付着の強度が実際に、市販の付着剤によって付着させた場合よりも表面に直接付着させた場合の方が高いことが示された。
Claims (42)
- 自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物であって、該組成物は、
a)少なくとも1つの硬化性フルオロポリマーを有するフルオロポリマー組成物;ならびに
b)アクリル酸アルミニウム、シリコンアクリレート、アンモニアアクリレートおよびその組合せからなる群より選択される化合物
を含み、そして基板に直接付着することができる、自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。 - 前記硬化性フルオロポリマーが少なくとも2つのモノマーと少なくとも1つの硬化部位モノマーとを有し、該少なくとも2つのモノマーがテトラフルオロエチレンおよびフッ化ビニリデンを含む、請求項1に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 少なくとも1つの硬化剤を含む、請求項2に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- さらに、硬化剤、共硬化剤および硬化促進剤のうちの少なくとも1つを含む、請求項3に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 少なくとも2つの硬化性フルオロポリマーを含む、請求項1に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 前記少なくとも2つの硬化性フルオロポリマーがブレンド状態である、請求項5に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 前記フルオロポリマー組成物がペルフルオロポリマー組成物であり、前記少なくとも1つの硬化性フルオロポリマーが硬化性ペルフルオロポリマーを含む、請求項1に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 前記硬化性ペルフルオロエラストマー組成物が少なくとも1つの硬化剤を含む、請求項7に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 前記硬化性ペルフルオロポリマーがテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、および少なくとも1つの硬化部位モノマーを含む、請求項7に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 少なくとも2つの硬化性ペルフルオロポリマーを含む、請求項7に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 前記ペルフルオロポリマーがブレンド状態である、請求項10に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- さらに少なくとも1つのフィラーを含む、請求項1に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- 前記フィラーが、フルオロポリマー粉末、フルオロポリマーマイクロ粉末、架橋性フッ素樹脂、コアシェルフルオロポリマーフィラー、フルオロポリマーナノ粉末、カーボンブラック、フルオログラファイト、シリカ、シリケート、ガラス繊維、グラススフィア、ファイバーグラス、硫酸カルシウム、アスベスト、ボロン繊維、セラミック繊維、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ホウ砂、パーライト、テレフタル酸亜鉛、炭化ケイ素板状晶、炭化ケイ素ウィスカー、ウォラストナイト、テレフタル酸カルシウム、フラーレンチューブ、ヘクトライト、タルク、雲母、カーボンナノチューブからなる群より選択される、請求項12に記載の自己付着性硬化性フルオロエラストマー組成物。
- セラミック、金属、金属合金、半導体およびポリマーからなる群より選択される基板に直接付着することができる、請求項1に記載の自己付着性フルオロエラストマー組成物。
- アルミナ、サファイア、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウム、イットリア、イットリウム含有化合物、陽極酸化処理アルミニウム、アルミニウム、ステンレス鋼およびポリテトラフルオロエチレンに直接付着され得る、請求項1に記載の自己付着性フルオロエラストマー組成物。
- 前記化合物が1つしか存在せず、それがアクリル酸アルミニウム、シリコンアクリレートまたはアンモニアアクリレートである、請求項1に記載の自己付着性フルオロエラストマー組成物。
- 前記化合物がアクリル酸アルミニウムである、請求項16に記載の自己付着性フルオロエラストマー組成物。
- 前記少なくとも1つの硬化性フルオロポリマー100重量部に対して約1〜約20重量部の前記化合物が存在している、請求項1に記載の自己付着性フルオロエラストマー組成物。
- 前記少なくとも1つの硬化性フルオロポリマー100重量部に対して約1〜約5重量部の該化合物が存在している、請求項18に記載の自己付着性フルオロエラストマー組成物。
- 重金属を含まない、請求項1に記載の自己付着性フルオロエラストマー組成物。
- 自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物であって、該組成物は、
a)少なくとも1つの硬化性ペルフルオロポリマーを含むペルフルオロポリマー組成物であって、該少なくとも1つの硬化性ペルフルオロポリマーはテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテルおよび少なくとも1つの硬化部位モノマーを含む、ペルフルオロポリマー組成物;
b)少なくとも1つの硬化剤;ならびに
c)アクリル酸アルミニウム、シリコンアクリレート、アンモニアアクリレートおよびその組合せからなる群より選択される化合物
を含み、そして該自己付着性硬化性ペルフルオロエラストマー組成物は、基板に直接付着することができる、自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物。 - 前記少なくとも1つの硬化剤がペルオキシド系硬化剤であり、前記少なくとも1つの硬化部位モノマーが、該ペルオキシド系硬化剤と架橋することができる官能基を有する、請求項21に記載の自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物。
- 共硬化剤および硬化促進剤のうちの少なくとも一方を含む、請求項22に記載の自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物。
- 前記少なくとも1つのペルフルオロポリマーがターポリマーおよびテトラポリマーのうちの少なくとも一方である、請求項21に記載の自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物。
- 少なくとも2つの硬化性ペルフルオロポリマーを含む、請求項21に記載の自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物。
- 前記ペルフルオロポリマーがブレンド状態である、請求項25に記載の自己付着性硬化性ペルフルオロエラストマー組成物。
- さらに、フルオロポリマー粉末、フルオロポリマーマイクロ粉末、コアシェルフルオロポリマーフィラー、フルオロポリマーナノ粉末、架橋性フッ素樹脂、カーボンブラック、フルオログラファイト、シリカ、シリケート、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウムおよびカーボンナノチューブからなる群より選択される少なくとも1つのフィラーを含む、請求項21に記載の自己付着性硬化性ペルフルオロエラストマー組成物。
- セラミック、金属、金属合金、半導体およびポリマーからなる群より選択される基板に直接付着され得るものである、請求項21に記載の自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物。
- アルミナ、サファイア、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウム、イットリア、イットリウム含有化合物、陽極酸化処理アルミニウム、アルミニウム、ステンレス鋼およびポリテトラフルオロエチレンに直接付着することができる、請求項21に記載の自己付着性ペルフルオロエラストマー組成物。
- 付着構造体であって、
a)表面を有する基板;ならびに
b)該基板の該表面に付着されるフルオロエラストマーであって、該フルオロエラストマーは、アクリル酸アルミニウム、シリコンアクリレート、アンモニアアクリレートおよびその組合せからなる群より選択される化合物を含み、そして該フルオロエラストマーは該基板に直接付着されるものである、フルオロエラストマー
を備える付着構造体。 - 前記基板が、セラミック、金属、金属合金、半導体およびポリマーからなる群より選択される、請求項30に記載の付着構造体。
- 前記フルオロエラストマーがペルフルオロエラストマーである、請求項30に記載の付着構造体。
- 積層構造体、ゲートバルブ、半導体チャンバードアおよび付着スリットバルブからなる群より選択される、請求項30に記載の付着構造体。
- 表面を有する第2基板をさらに備えており、該第2基板の該表面にも前記フルオロエラストマーが付着されている、請求項30に記載の付着構造体。
- 前記第1基板および第2基板の表面の間の層として付着されたフルオロエラストマーを有する積層構造体である、請求項34に記載の付着構造体。
- フルオロエラストマーを基板に付着させる方法であって、
a)少なくとも1つの硬化性フルオロポリマーを、アクリル酸アルミニウム、シリコンアクリレート、アンモニアアクリレートおよびその組合せからなる群より選択される化合物と合わせることにより、硬化性フルオロポリマー組成物を調製すること;
b)表面を有する基板を準備すること;ならびに
c)該硬化性フルオロポリマー組成物を該基板の該表面に、該フルオロポリマー組成物が少なくとも部分的に硬化してフルオロエラストマーが形成されるように、かつ該フルオロポリマーが該基板の表面に少なくとも部分的に付着されて、該基板の表面に少なくとも部分的に付着されたフルオロエラストマーを有する付着構造体が形成されるように熱成形すること
を含む、方法。 - 前記基板が、セラミック、金属、金属合金、半導体およびポリマーからなる群より選択される、請求項36に記載の方法。
- 前記フルオロポリマーがペルフルオロエラストマーであり、前記付着構造体が、前記基板の前記表面に少なくとも部分的に付着されたペルフルオロエラストマーを有するものである、請求項36に記載の方法。
- さらに、
d)前記付着構造体を後硬化させること
を含む、請求項36に記載の方法。 - 前記ペルフルオロエラストマーが実質的に硬化され、前記基板の前記表面に直接付着される、請求項36に記載の方法。
- 工程b)が、表面を有する第2基板を準備することをさらに含み、工程c)が、前記硬化性フルオロポリマー組成物を前記1基板の前記表面および該第2基板の該表面に熱成形させて付着構造体を形成することをさらに含み、該フルオロポリマーが該第1基板の該表面および該第2基板の該表面に少なくとも部分的に付着される、請求項36に記載の方法。
- 前記付着構造体が積層構造体である、請求項41に記載の方法。
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