JPH0260954A

JPH0260954A - 非帯電性高分子材料

Info

Publication number: JPH0260954A
Application number: JP63214502A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Nakamura; 清文中村; Yasuyuki Yamaguchi; 安行山口; Mitsugu Oomori; 大森　巳継
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1990-03-01
Also published as: US5106539A; EP0361059A1; KR920004239B1; KR900003278A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、たとえば半導体基板を保持する治具などに好
適に使用される非帯電性高分子材料に関する。

従来の技術半導体装置を製造するに当っては、ウェハをエツチング
治具やキャリア治具などに保持してウェハのエツチング
、洗浄などの一連の作業が行われる。ウェハを保持する
治具の材料としては、耐薬品性や耐熱性を有するＰＴＦ
Ｅ　（ポリテトラフルオロエチレン）や、ＰＦＡ　（パ
ーフルオロアルキルビニルエーテルおよびテトラフルオ
ロエチレンの共重合体）などのフッ素樹脂が従来がら用
いられる。このようなＰＴＦＥ＋ＰＦＡは電気絶縁性に
優れ、しかも電気抵抗値も室温で１０１８〜１゜９Ω・
ｃｍときわめて高く、容易に中棒によって帯電性を有す
る性質を有している。

したがってたとえばキャリア治具を遠心力の利用によっ
て乾燥する場合などにおいて、高速回転時に空気との摩
擦によってキャリア治具に静電気が帯電し、このため周
囲のごみなどの異物が引寄せられてウェハのに而に固着
し、半導体チップの歩留まりの低下をきたす原因となる
。

このような問題点を解決するための先行技術は、特開昭
５８　２０７６５１に開示されている。すなわちＰＦＡ
にカーボン繊維またはカーボンブラックなどの導電体を
き有した複合材ｆ１で構成することによって、フッ素樹
脂の耐薬品性と耐熱性とを保持させつつ、非帯電性の特
性を備えることを可能にしたものである。

発明が解決しようとする課題現在一般に使用されているＰＦＡとしては、パーフルオ
ロアル；マールビニルエーテルを３．０〜３８重辰％含
有するテトラフルオロエチしン共千斤体が用いられる。

このようなＰＦＡにおいては、メルトインデックスが１
５〜１８ｇｙ′１０分であり、カーホンブラックなどの
導電体を添加してゆくと機械的強度が低下し、さらに溶
融粘度が上昇する。たとえば非汚染性に優れ、不純物が
きわめて少ない導電性カーボンであるアセチレンブラッ
クを組成物全量の８重量％添加した場合には、メルトイ
ンデックスはアセチレンブラック添加前のＰＦＡに比較
して４０〜５０％の値となる３通常射出成形を行うため
には、メルトインデックスがＬｏｇ／１０分程度以上で
なければならず、このためにはアセチレンブラック充填
前のＰＦＡのメルトインデックスを２０ｇ／１０分以上
にしなければならない。

従来から使用されているＰＦＡは、上記メルトインデッ
クスの値を満足しておらず、したがって半導体装置にお
けるウェハの保持治具等の材料としては成形性に劣る。

また類似の物質においては、物質の分子量が小さいほど
、その物質のメルトインデックスは大きくなる相関関係
がある。このため分子量の比較的小さい構成物質から成
り、メルトインデックスが２０ｇ／１０分以上であるＰ
ＦＡを用いることもできる。しかしながら、この場合に
は、成形性は向上されるけれども導電性カーボン添加後
の組成物の機械的特性が著しく悪化し、たとえば成形後
にクラックを生じるなどの問題がある。

本発明の目的は、上記技術的課題含解決し、優れた成形
性を有し、なおかつ（成域的特性の優れた非帯電性高分
子材ｔ１を提供することて′ある。

課題を解決するための手段本発明は、フルオロ（アルキルビニルエーテル）を４重
量５°６以上含有するテトラフルオロエチレン／フルオ
ロ（アルキルビニルエーテル）共重合体と、導電性物資とから成ることを特徴とする非帯電性高分子
材料である。

また本発明は、前記テトラフルオロエチレン／フルオロ
（アルキルビニルエーテル）共重合体がフルオロ（アル
キルビニルエーテル）を４重ｚ　ｎ、；〜１５重旦％含
有していることを１１１徴とするｉｉｆ記非帯電性高分
子材利である。

また本発明は、前記テトラフルオロエチレン／フルオロ
（アルキルビニルエーテル）共重合体がフルオロ（アル
キルビニルエーテル）を４重１ｊ１９０〜１０重量％含
有していることを１１徴とする前記非帯電性高分子材料
である。

また本発明は、導電性物質がアセチレンブラックである
ことを特徴とする前記非帯電性高分子材料である。

また本発明は、導電性物質を１重量％〜１５重Ｆｉ／；
含有することを特徴とする前記非帯電性高分子材料であ
る。

また本発明は、導電性物質を５２Ｔｊｉ％〜１０重量％
含有することを特徴とする前記非帯電性高分子材「［で
ある。

また本発明は、テトラフルオロエチレン／フルオロ（ア
ルキルビニルエーテル）共重合体のメルトインデックス
が２ｇ／１０分〜５０ｇ／１０分であることを特徴とす
る前記非帯電性高分子材「］である。

また本発明は、テトラフルオロエチレン／フルオロくア
ルキルビニルエーテル）共重合体のメルトインデックス
が２０　ｇ　／　１０分〜４０ｇ／１０分であることを
特徴とする前記非帯電性高分子材料である。

作　　用本発明に従う非帯電性高分子材「Ｉにおいては、フルオ
ロ（アルキルビニルエーテル）は、具体的には通常−能
代、Ｃｒ；’２＝ＣＦ−（０−ＣＦ２ＣＦ）、−Ｃ）−（Ｃ
Ｆ２）、ＣＦ２Ｚ　　　・（１）ＣＦ３［式中、Ｚは水素またはフッ素、ＸはＯ〜４、ｙは０〜
７の数を表わす、コで示される。特に第２式％式％（２）で示されるパーフルオロ（メチルビニルエーテル）、ま
た第３式％式％（３）で示されるパーフルオロ（エチルビニルエーテル）。

さらに第４式％式％（４）で示されるパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）、
あるいは下記の第５式〜第１０式で示されるものが特に
望ましい。

ＣＦ２＝ＣＦ−０−ＣＦ２ＣＦ−〇−ＣＦ、ＣＦ、、　
　　　−（５）ＣＦ。

ＣＦ２＝ＣＦ−（０−ＣＦ２ＣＦ）２−０−ＣＦ２ＣＦ
３、　　　　・・・（６）ＣＦ。

ＣＦ２＝ＣＦ−〇−ＣＦ　２　ＣＦ　　Ｏ（ＣＦ　２　
）　２　ＣＦ　３、　　　　・・（７）ＣＦ。

ＣＦ２＝ＣＦ−（Ｑ−ＣＦ２ＣＦ）２　０　　（ＣＦ２
）２ＣＦ３、　　　　・　（８）ＣＦ。

ＣＦ２＝ＣＦ−０−ＣＦ２ＣＦ−０−（ＣＦ２）３ＣＩ
；’、、　　　　−１９）　Ｆ　３ＣＦ２＝ＣＦ−（〇−ＣＦ２ＣＦ）２　０　　（Ｃ’Ｆ
２）ｌｃＦ３、　　　　・・（１０）ＣＦ。

また本発明においては、フル第１７（アルキルビニルエ
ーテル）のＰＦＡにおける古有量は４重置％以上である
。フルオロ（アルキルビニルエーテル）のか有量を４重
量％〜１５重ｆ走？６、より好ましくは１１重量％〜１
０重量％とすれば、経済性の問題や、重合速度の低下な
ど製法上の問題を引起こさず、耐熱性および機械的強度
に優れた非帯電性高分子材料を製造することができる。

さらに本発明においては、ＰＦＡのメルトインデックス
が向上され成形性が良好であるので、導電性物質として
非汚染性に優れ、不純物がきわめて少ないが、流動低下
性が大きいアセチレンブラックを好適に使用することが
できる。

導電性物質の量としては、その導電性物質の種類によっ
て多少の違いはあるけれども、組成物全量に対して１重
量％〜１５重量％であることが望ましい、より好ましく
は導電性物質の含有量を５重量％〜１０重量？６とすれ
ば、帯電防止効果が向上され、溶融流動性、機械的特性
および表面状態などを向上することができる。

また本発明に従えば、ＰＩ”Ａのメルトインデックスは
２　ｇ　／　１０分〜５０　ｇ　／　１０分に泗ばれる
。

特に射出成形を行う場合には、ＰＦノ＼のメルトインデ
ックスは２０　ｇ　／　１０分〜４０　ｇ　／　１０分
に選択される。

導電性物質としては、アセチレンブラック、オイルブラ
ック、ガスブラック、ファーネスブラック、チャンネル
ブラック、およびサーマルブラックなどの各種カーボン
ブラックを使用すれば、表面を平滑とすることができ、
望ましいが、カーボンｗＩ維あるいはグラファイトなど
を使用することもできる。また金、銀、銅、アルミニウ
ムおよびチタンなどの金属あるいは酸化アンチモンおよ
び酸化錫などの金属酸化物を使用することもできる。

また、繊維状チタン酸カリウムや酸化チクダンの粒子表
面を酸化錫と酸化アンチモンで被覆した白色導電性物質
を使用することもできる。

実施例ＰＦＡの製造水１０００重１部を収容しうる撹拌機付ガラス製オート
クレーブに、脱酸素、脱ミネラルした水２００重量部を
仕込み、次いで内部空間を純窒崇ガスで十分に置換した
後これを排除し、１．２ジクロロ−１，１，２２−テト
ラフルオロエチレン１５０重量部、パーフルオロ（プロ
ピルビニルエーテル）重量部Ｘおよび分子−！ｔｈ調節
のためのメタノール重量部Ｙを圧入した。各実施例１〜
５および比較例１，２におけるパーフルオロ（プロピル
ビニルエーテル）の重量部Ｘおよびメタノールの重量部
Ｙは第１表に示される。

引続き系内を１５℃に保ち、撹拌下にテトラフルオ１７
エチレン分圧入してオートクレーブ内の圧力を２．９ｋ
ｇ／ｃｒ口２Ｇに保った。ここに重合開始１〔１１とし
テ（ＣＩＣＦ２（：ｌ：　Ｆ２ＣＯＯ＋　２　（以下、
開始剤Ａという）０８重量部を添加し、反応を開始した
。反応の進行と共に圧力が降下するので、テトラフルオ
ロエチレンを追加圧入してオートクレーブ内の圧力を２
．４〜２．９ｋｇ／ｃｍ２Ｇに保−ノた。また、反応速
度が遅くなる場きは適宜開始剤へを添加した。テトラフ
ルオロエチレンの圧入が所定の量に達した時点で反応を
停止させ重き粉末を得た。

このようにしてＦ８！造されたパーフルオロ（プロとル
ビニルエーテル）含有のＰＦＡと、導電性物質であるア
セチレンブラックとをヘンシェルミキサーで混合し、溶
融押出法でペレット状にし、これを射出成形機でシリン
ダー温度２７０〜３６０℃、金型温度１８０℃、射出圧
力３６０　ｋ　ｇ　ｆ　ＩＣＩｎ　２、保持圧力４５０
　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ　２、サイクルタイム１００
ｓｅｃにてたとえば第１図に示される円筒状の成形品と
して製造した。第２表には実施例１〜５と比較例１．２
との結果が対比して示されている。

第　　２　　表（以下余白）射出成形品は圧縮押出成形とは異′なり、成形品が層状
になってしまうために、体積固有抵抗値ρ９が悪化じて
しまう、このためアセチレンブラックを６重量％程度添
加した場合には、圧縮成形品ならば体積固有抵抗値ρ９
は、１０’Ω・ｃｍ程度になるけれども、射出成形品に
すると体積固有抵抗値ρ９は第４図に示されるように１
０１′Ω・ｃｍ程度と大きくなり過ぎて、非帯電性が悪
化してしまう。第４図に示されるアセチレンブラックの
含有量が７重量％付近で体積固有抵抗値ρ、は急激に低
下する。

また、第５図ラインｌｂ、ｌｃで示されるように本発明
に従うＰＦＡを使用した場合には、アセチレンブラック
含有量が８重量％程度以下でなければヌル１〜インデツ
クスの値を射出成形が可能な１０ｇ／１０分以上とする
ことができない。なおラインｌａは従来のＰＦＡの場合
を示す、したがってアセチレンブラックは８重量％程度
添加することが望ましい。アセチレンブラック含有量が
８重量％程度であれば、ｆ紙表面にこすりつけてカーボ
ンの転写を測定するチコーキング試験においても良好な
結果が得られる。

第２表に示される各測定値は、以下に示す測定方法に従
って測定された。

■パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）含有量パー
フルオロ（プロピルビニルエーテル）を含むテトラフル
オロエチレン／パーフルオロ（プロピルビニルエーテル
）共重合体を溶融させて、Ｆり核は気共鳴装置Ｃ１９Ｆ
　−Ｎ　Ｍ　Ｒ）によって測定を行った。実施例１〜５
および比較例１．２における測定結果は第１１乏に示さ
れるとおりである。

■７（ルトインデックスＡ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　　Ｄ　−３３０７に記載されるように
、温度３７２±１°Ｃにおいて５０００ｇの荷重下で直
径２．０’）５５±０．００５１ｍｍ、長さ８゜０００
±０．０２５ｍ口１のオリフィスからの押出速度（ｇ／
１０分）をメルトインデックスとして測定した。

■クラック発生率射出成形機によって第１図に示される成形品６を１０個
製造し、クラックの発生し７た個数を求めた。成形品６
は外径ｅ７、高さｅ２、肉厚ｅ３の円筒部と、外径ｌ１
、高さｅ、の台座部とから構成される。

成形品６の外径１１および高さ１２はたとえば／ｌ・１
　ｒｎ　ｒｎであり、肉厚１つは３　ｍ　ｍである。ま
た外径ｌ、はたとえば７７　ｍ　ｍで、Ｐ）す、高さ１
．は１２出ｒ口である。

■引張り強度および引張り伸度の…ＩＩ定第２１２１４
．１示される成形品をＡ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　　Ｄ　−３３０
７に記載される方法によって第２図に示されるダンベル
７を打抜き、引張り速度５１　ｍ　ｍ　、、＋　ＩＩＩ
　ｉｒｌで引張り試験を行って測定した。

第２図において「”」はインチｌｉｉ位であることを表
わす。またダンベル７にＪ〕いて、その許容誤差は＋−
０，００２インチであり、ダンベル７の厚さはダンベル
７を打抜くシートのＩγさである。幅Ｔは最小値が０．
３１２インチであり、さらに大きい（直であってもよい
。また長さしの最ｌト１直は、■、５０インチである。

■体積抵抗率ρ７第３図に示されるように、射出成形によ′〕てたとえば
厚さ２　ｍ　ｍの平板５を製造し、この平板５の第３図
上面に直径１６の円板状び）主電極１を接触させ、また
平板５の第３図下面に直径Ｉ１１の円板状の対電極２を
接触させる。この状態で主電極１と対電極２との間の抵
抗を超絶様抵抗計４を使用して測定した。なお内径１７
の孔の形成された外径１６のガード電慢３は平板５の表
面を伝導する電流を遮断するために平板５の第３図上面
に設けられている。直径ｅ６はたとえば２０ｍｍであり
、直径および外径ｅｓはたとえば４８ｍ　ｍであり、内
径ｒ、はたとえば２２　ｒｎ　ｒｎである。

第２表に示されるように、比較Ｍ　１においては引張り
伸度が１０３％と低く、また１０個中２個の成形品にお
いてクラックが発生し、半導体装置のウェハを保持する
治具の材［ｌとしては不適当であることが判る。また比
較例２においてはアセチレンブラックを添加した後のヌ
ル１〜インデツクスが６．５ｇ／ｌ、０分と小さく、射
出成形の材料としては不適当である。

実施例１〜５においては、引張り強度および引張り伸度
ともに良好な値であり、成形品においてクラックは発生
しなかった。体積固有抵抗値ρ９も非帯電性を有するに
充分な値が得られた。

このように本実施例において、パーフルオロ（プロピル
ビニルエーテル）を４１呈％以上含有するテトラフルオ
ロエチレン／パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）
共重合体とアセチレンブラックとを混合することによっ
て、ＰＦＡの有する耐薬品性および耐熱性の特性を保持
させつつ、優れた射出成形性を達成することが可能とな
り、ウェハの保持治具に好適な非帯電性高分子材＋１が
得られる。

本発明に従う非帯電性高分子材ｆｌは、前述のようなウ
ェハ保持治具に限定されず、たとえば半導体装置のエッ
チ〉・グ層、配管、バルブおよび輸送用容器など、その
他の広範囲な技術分野に亘って成形品として実施される
ことができる。

発明の詳細な説明したように本発明によれば、高分子材料の有する
特性を保持させつつ、その成形性を向上し、なおかつ成
形品の帯電防止効果および機械的特性を格段に向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の非帯電性高分子材料の成形
品６の外形を示す斜視図、第２図はダンベル７の外形を
示す正面図、第３図は本発明の一実施例の非帯電性高分
子材料の体積固有抵抗値ρ９の測定方法を説明するため
の図、第４図は本発明に従う非帯電性高分子材料のアセ
チレンブラックか有量と体積固有抵抗値ρ９との関係を
示すグラフ、第５図は本発明に従う非帯電性高分子材料
のアセチレンブラック含有址とメルトインデックスとの
関ｊ系を示すグラフである。 ■　・主電極、２・・・対電極、３・・・ガード電瘉、
４・・・超絶縁抵抗計、５・・・平板、６・・・成形品
、７・・・ダンベル代理人　　弁理士　画数　圭一部第３図第図第囚ア亡ナレンブ７ッ７制髪（’／、）手続捕正書補正の対象平成１年９月２日図面

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フルオロ（アルキルビニルエーテル）を４重量％
以上含有するテトラフルオロエチレン／フルオロ（アル
キルビニルエーテル）共重合体と、導電性物質とから成
ることを特徴とする非帯電性高分子材料。
（２）前記テトラフルオロエチレン／フルオロ（アルキ
ルビニルエーテル）共重合体がフルオロ（アルキルビニ
ルエーテル）を４重量％〜１５重量％含有していること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非帯電性高分
子材料。
（３）前記テトラフルオロエチレン／フルオロ（アルキ
ルビニルエーテル）共重合体がフルオロ（アルキルビニ
ルエーテル）を４重量％〜１０重量％含有していること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非帯電性高分
子材料。
（４）導電性物質がアセチレンブラックであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項記載の非帯電性
高分子材料。
（５）導電性物質を１重量％〜１５重量％含有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項記載の非帯
電性高分子材料。
（６）導電性物質を５重量％〜１０重量％含有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項記載の非帯
電性高分子材料。
（７）テトラフルオロエチレン／フルオロ（アルキルビ
ニルエーテル）共重合体のメルトインデックスが２ｇ／
１０分〜５０ｇ／１０分であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項〜第６項記載の非帯電性高分子材料。
（８）テトラフルオロエチレン／フルオロ（アルキルビ
ニルエーテル）共重合体のメルトインデックスが２０ｇ
／１０分〜４０ｇ／１０分であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項〜第６項記載の非帯電性高分子材料。