JP2015079863A - 導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法並びにオールシリコーンゴム製静電チャック及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特開昭59−188135号公報(特許文献1)には、金属よりも大きな抵抗を有する第1電極と第2電極間に電位差を生じさせ、半導体基板を吸着し表面処理を行う方法が提案されており、電極として金属粉末入りの導電性シリコーンゴムが例示されている。
特開昭63−194345号公報(特許文献2)には、絶縁膜上に適宜の間隔があけられた導電性樹脂材料が配置された静電チャックが提案されており、導電性樹脂材料として導電ゴムや導電プラスチック等が例示されている。
特開平1−164099号公報(特許文献3)には、電気絶縁層上にスクリーン印刷で導電性シリコーンゴムの導電層を積層する放熱シールドシートが提案されている。
特開2000−326170号公報(特許文献4)には、高熱伝導性シリコーンゴム硬化物内部に電極として機能する導電性シリコーンゴムが埋没されてなる、ウエハ裏面を支える支持突起と組み合せて使用される垂直方向に弾性変形が可能な静電チャックが提案されている。
特許文献3は、導電性シリコーンゴム製の電極パターンをスクリーン印刷で作製しているが、それ以外の特許文献では具体的な電極パターンの作製方法は記載されていない。
〔1〕
導電性シリコーンゴム組成物をシート化して工程フィルムと積層してから導電性シリコーンゴム組成物のシートを硬化し、工程フィルムはカットせずに導電性シリコーンゴムシートのみを電極パターン形状にカットしてから余分な導電性シリコーンゴムシートを工程フィルムから剥離して除去することを特徴とする導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
〔2〕
カッティングプロッターにより導電性シリコーンゴムシートを電極パターン形状にカットすることを特徴とする〔1〕記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
〔3〕
工程フィルムが、耐熱性及び柔軟性を有する樹脂フィルムであることを特徴とする〔1〕又は〔2〕記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
〔4〕
工程フィルムをサンドブラスト加工し、粗面化した面に導電性シリコーンゴム組成物のシートを積層することを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
〔5〕
導電性シリコーンゴムが、カーボンブラックを配合してなる導電性シリコーンゴム組成物の硬化物であり、その体積抵抗率が0.001〜1Ω・mの範囲であることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
〔6〕
導電性シリコーンゴムシートの厚さが0.03〜2.0mmの範囲であることを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
〔7〕
〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の方法により得られた導電性シリコーンゴム製電極パターンが絶縁性シリコーンゴムの内部に埋設されてなり、伸縮性を有することを特徴とするオールシリコーンゴム製静電チャック。
〔8〕
〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の方法により得られた導電性シリコーンゴム製電極パターンの工程フィルムと反対の面上に、絶縁性シリコーンゴム組成物を積層してから該絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化して一体化し、更に工程フィルムを剥離し、剥離面の導電性シリコーンゴム製電極パターン上に絶縁性シリコーンゴム組成物を積層してから絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化して一体化することを特徴とするオールシリコーンゴム製静電チャックの製造方法。
R1 nSiO(4-n)/2 (1)
(式中、R1は非置換又は置換の一価炭化水素基であり、nは1.95〜2.05の正数である。)
nは1.95〜2.05の正数である。
また、カーボンブラック以外の導電性フィラーの配合量は、上記オルガノポリシロキサン100質量部に対して100〜1,500質量部、特に200〜1,000質量部の範囲で使用することが好ましい。
また、カーボンブラック以外の導電性フィラーを配合した導電性シリコーンゴムの体積抵抗率は、安定した抵抗を維持する点から1×10-7〜1×10-3Ω・m、特に1×10-6〜1×10-4Ω・mの範囲であることが好ましい。
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、上記主剤であるオルガノポリシロキサンのアルケニル基1モルに対してオルガノハイドロジェンポリシロキサンのSiH基が0.5〜5モル、特に1〜3モルとなる量であることが好ましい。
硬化剤まで配合した導電性シリコーンゴム組成物を二本ロールやカレンダーロールを用いて一定の厚さのシートに分出ししてから工程フィルムのブラスト面に積層する。更に、薄くゴムを分出しするには、導電性シリコーンゴム組成物を有機溶剤に溶解・希釈したコーティング液を工程フィルム上に所定の厚さにコーティングしてから有機溶剤を揮発させる。また、液状の導電性シリコーンゴム組成物の場合は、工程フィルム上に所定量吐出してから枠体を設置し、プレス成形機等で加圧して厚さを均一にする。
オールシリコーンゴム製静電チャックは、工程フィルム上の導電性シリコーンゴム製電極パターンに絶縁性シリコーンゴム組成物を積層してから該絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化して一体化し、更に工程フィルムを剥離し、剥離面の導電性シリコーンゴム製電極パターン上に絶縁性シリコーンゴム組成物を積層してから該絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化して一体化することにより得ることができる。
シリコーン樹脂質共重合体は、R2 3SiO1/2単位及びSiO2単位を主成分とする。ここで、R2は非置換又は置換の、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜8の一価炭化水素基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基など、あるいはこれらの水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子などのハロゲン原子で置換されたハロゲン化炭化水素基等が例示される。
ミラブルタイプの絶縁性シリコーンゴム組成物の場合、予め一定の厚さのシートに分出してから導電性シリコーンゴム製電極パターンと積層する。また、液状タイプの絶縁性シリコーンゴム組成物の場合、導電性シリコーンゴム製電極パターン上に所定量吐出してから枠体を設置し、プレス成形機等で加圧して厚さを均一にする。
なお、ここで用いる絶縁性シリコーンゴム組成物は、上記で成形した絶縁性シリコーンゴム組成物と同じものを用いてもよいし、組成の異なる絶縁性シリコーンゴム組成物を用いてもよい。
ジメチルシロキサン単位99.6モル%、メチルビニルシロキサン単位0.4モル%からなり、両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された、平均重合度8,000のメチルビニルポリシロキサン100質量部に、カーボンブラックとしてアセチレンブラック60質量部を加圧ニーダーで配合し、混練り均一化し、コンパウンドを作製した。このコンパウンド100質量部に対し、塩化白金酸のビニルシロキサン錯体(白金含有量1質量%)0.1質量部、白金触媒の制御剤であるエチニルシクロヘキサノール0.05質量部、及び下記式(2)
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]18[(CH3)HSiO]20Si(CH3)3
(2)
で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン2質量部を添加し、二本ロールでよく混練りして未硬化の導電性シリコーンゴム組成物を調製した。
この導電性シリコーンゴム組成物をカレンダー成形機により厚さ0.2mmに分出ししてから、ポリエチレンテレフタレート製の厚さ100μmの工程フィルムのブラスト面上に積層し、160℃の加熱炉の中を5分間通して導電性シリコーンゴム組成物を硬化させた。この導電性シリコーンゴムシートの体積抵抗率は0.03Ω・mであった。
この絶縁性シリコーンゴム組成物シートを先の一体品の導電性シリコーンゴム製電極パターン面上に貼り合せてから、50t熱プレス成形機を用いて圧力5MPa、温度160℃の条件で10分間加圧・加熱することで絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化させた。ポリエチレンテレフタレート製フィルムを剥離し、乾燥機中で温度200℃、4時間熱処理し、揮発成分を除去してから、図1及び図2のAとB位置の絶縁性シリコーンゴムに穴を開け、導電性シリコーンゴム面を露出させた。
以上の工程で、厚さ0.2mmと厚さ0.5mmの絶縁性シリコーンゴムの中に導電性シリコーンゴム製電極パターンが埋設されたオールシリコーンゴム製の簡易的な静電チャックを作製した。
シリコーン樹脂質共重合体配合の液状の絶縁性シリコーンゴム材料KE−1934A/B[商品名、信越化学工業(株)製]のAとBを1:1の比率で混合した100質量部に、導電性フィラーとしてガラスビーズに銀を被覆したシルバーガラスビーズS−5000−S3[商品名、ポッターズ・バロティーニ(株)製]250質量部を添加混合して液状の未硬化の導電性シリコーンゴム組成物を調製した。
この導電性シリコーンゴム組成物を脱泡してから、ポリエチレンテレフタレート製の厚さ100μmの工程フィルムのブラスト面上に所定量吐出した。厚さ0.2mmのステンレススチール製の枠体をセットし、上からポリエチレンテレフタレート製の厚さ100μmのフィルムのツヤ面側を載せ、それらの上下を2枚の厚さ3mmのステンレススチール板で挟んだ。50t熱プレス成形機を用いて圧力5MPa、温度120℃の条件で10分間加圧・加熱することで導電性シリコーンゴム組成物を硬化させてから、ツヤ面側のポリエチレンテレフタレート製フィルムを剥離した。この導電性シリコーンゴムシートの厚さは0.2mmであり、体積抵抗率は0.0001Ω・mであった。
絶縁性シリコーンゴム材料KE−561−U[前出]100質量部に、硬化剤として有機過酸化物ペーストC−8[前出]2質量部を添加し、二本ロールで混練り後、厚さ0.5mmに分出ししてから、ポリエチレンテレフタレート製の厚さ100μmのフィルムのブラスト面上に積層し、未硬化の絶縁性シリコーンゴム組成物シートを調製した。
この絶縁性シリコーンゴム組成物シートを厚さ0.5mmのステンレススチール製の枠体内に設置し、上からポリエチレンテレフタレート製の厚さ100μmのフィルムのツヤ面側を載せ、それらの上下を2枚の厚さ3mmのステンレススチール板で挟んだ。次に、50t熱プレス成形機を用いて圧力5MPa、温度160℃の条件で10分間加圧・加熱することで絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化させてから両面のポリエチレンテレフタレート製フィルムを剥離し、絶縁性シリコーンゴムシートを得た。
この絶縁性シリコーンゴム組成物シートを、実施例1、2と同様な工程で導電性シリコーンゴム製電極パターン面上に貼り合わせ、加圧・加熱硬化し、厚さ0.2mmと厚さ0.5mmの絶縁性シリコーンゴムの中に導電性シリコーンゴム製電極パターンが埋設されたオールシリコーンゴム製の簡易的な静電チャックを作製した。
絶縁性シリコーンゴム材料KE−561−U[前出]100質量部に、硬化剤として有機過酸化物ペーストC−8[前出]2質量部を添加し、二本ロールで混練り後、厚さ0.5mmに分出ししてから、ポリエチレンテレフタレート製の厚さ100μmのフィルムのブラスト面上に積層し、未硬化の絶縁性シリコーンゴム組成物シートを調製した。
厚さ40μmの電解銅箔にプライマーNo.34T[商品名、信越化学工業(株)製]を塗布し、室温で30分風乾した。未硬化の絶縁性シリコーンゴム組成物シートを銅箔のプライマー塗布面に貼り合わせ、50t熱プレス成形機を用いて圧力5MPa、温度160℃の条件で10分間加圧・加熱することで絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化し、銅箔と一体化してから、ポリエチレンテレフタレート製フィルムを剥離した。
次に図1に示すパターン形状で銅箔にレジストを塗布してからレジストのない銅箔を化学エッチングにより除去した。レジストを洗浄除去し、絶縁性シリコーンゴムシート上に銅箔製電極パターンを形成した。
前記絶縁性シリコーンゴムシート上の銅箔製電極パターン表面にプライマーNo.34T[前出]を塗布し、室温で30分風乾してから、未硬化の絶縁性シリコーンゴム組成物シートを貼り合わせ、50t熱プレス成形機を用いて圧力5MPa、温度160℃の条件で10分間加圧・加熱することで絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化し、ポリエチレンテレフタレート製フィルムを剥離した。乾燥機中で温度200℃、4時間熱処理し、揮発成分を除去してから、図1のAとB位置の絶縁性シリコーンゴムに穴を開け、銅箔面を露出させた。
以上の工程で、厚さ0.2mmと厚さ0.5mmの絶縁性シリコーンゴムの中に銅箔製電極パターンが埋設された簡易的な静電チャックを作製した。
直流電源から各静電チャックのAの端子部に直流電圧+2kVを、Bの端子部に直流電圧−2kVを印加して、厚さ50μmの銅箔(導電性被着体)及び厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製フィルム(絶縁性被着体)に対する吸着力の発現度合いを厚さ0.2mmの絶縁性シリコーンゴム面側と厚さ0.5mmの絶縁性シリコーンゴム面側それぞれについて確認し、下記基準で評価した。更に、各静電チャックをA−Bの方向に50%伸張した状態で保持し、同様に吸着力の発現度合いを確認し、下記基準で評価した。結果を表1及び表2に示す。
◎:強い吸着力が発現
○:吸着力が発現
△:弱い吸着力が発現
×:吸着力が発現しない
実施例3及び比較例1の電極パターンの導電性シリコーンゴムに導電性フィラーとしてシルバーガラスビーズを用いた静電チャックは、伸張すると導電性フィラー同士の接触が離れ、体積抵抗率が上昇し、吸着力が発現しなくなった。
比較例2の銅箔製電極パターンを用いた静電チャックは、A−Bの方向に僅かに伸張するが、50%伸張はできなかった。
Claims (8)
- 導電性シリコーンゴム組成物をシート化して工程フィルムと積層してから導電性シリコーンゴム組成物のシートを硬化し、工程フィルムはカットせずに導電性シリコーンゴムシートのみを電極パターン形状にカットしてから余分な導電性シリコーンゴムシートを工程フィルムから剥離して除去することを特徴とする導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
- カッティングプロッターにより導電性シリコーンゴムシートを電極パターン形状にカットすることを特徴とする請求項1記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
- 工程フィルムが、耐熱性及び柔軟性を有する樹脂フィルムであることを特徴とする請求項1又は2記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
- 工程フィルムをサンドブラスト加工し、粗面化した面に導電性シリコーンゴム組成物のシートを積層することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
- 導電性シリコーンゴムが、カーボンブラックを配合してなる導電性シリコーンゴム組成物の硬化物であり、その体積抵抗率が0.001〜1Ω・mの範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
- 導電性シリコーンゴムシートの厚さが0.03〜2.0mmの範囲であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性シリコーンゴム製電極パターンの作製方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法により得られた導電性シリコーンゴム製電極パターンが絶縁性シリコーンゴムの内部に埋設されてなり、伸縮性を有することを特徴とするオールシリコーンゴム製静電チャック。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法により得られた導電性シリコーンゴム製電極パターンの工程フィルムと反対の面上に、絶縁性シリコーンゴム組成物を積層してから該絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化して一体化し、更に工程フィルムを剥離し、剥離面の導電性シリコーンゴム製電極パターン上に絶縁性シリコーンゴム組成物を積層してから絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化して一体化することを特徴とするオールシリコーンゴム製静電チャックの製造方法。
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