TW202222952A - 含氟彈性體組成物及其成型品 - Google Patents

Abstract

一種含氟彈性體組成物，包含聚合物組分及填料，該聚合物組分包括含氟彈性體及交聯劑，該填料的平均粒徑範圍為20 nm至300 nm。此外，本發明還提供一種成型品，是由該含氟彈性體組成物經交聯所形成。本發明透過將該含氟彈性體組成物中的該填料的平均粒徑範圍控制在20 nm至300 nm間，使得該成型品具有較佳的耐電漿性繼而不易因接觸電漿而產生微粒子。

Description

含氟彈性體組成物及其成型品

本發明是有關於一種彈性體組成物及其成型品，特別是指一種含氟彈性體組成物及其成型品。

在目前半導體製程設備中，例如化學氣相沉積設備、蝕刻設備等，必須在各零件間的連接處設置以含氟彈性體組成物所形成的成型品，例如O形環、襯圈、油封等，以使該設備的腔體能維持在特定的製程條件，例如電漿處理。因此該含氟彈性體密封材料除了需要具有密封的效果外，同時還需具備承受不同製程條件的能力，例如耐電漿腐蝕等。

現有成型品的表面在經電漿照射後會產生微粒子，而可能會汙染設備的腔體或位於該腔體內的半導體產品(例如矽晶圓等)。

因此，本發明的一目的，即在提供一種具有耐電漿性的含氟彈性體組成物。

於是，本發明含氟彈性體組成物，包含聚合物組分及填料，其中，該聚合物組分包括含氟彈性體及交聯劑，該填料的平均粒徑範圍為20 nm至300 nm。

此外，本發明的另一目的，即在提供一種具有耐電漿性的成型品。

於是，本發明成型品是由上述的含氟彈性體組成物經交聯所形成。

本發明的功效在於：透過將該含氟彈性體組成物中的該填料的平均粒徑範圍控制在20 nm至300 nm間，使得該成型品具有較佳的耐電漿性，繼而使該成型品不易因接觸電漿而產生微粒子。

本發明含氟彈性體組成物包含聚合物組分及填料。本發明成型品是由該含氟彈性體組成物所形成，更具體地說，該成型品是由該含氟彈性體組成物經交聯所形成。該成型品例如但不限於O形環、襯圈、油封等。

以下詳細說明該含氟彈性體組成物的各成分。

該聚合物組分包括含氟彈性體及交聯劑。

該含氟彈性體的種類沒有特別限制，例如但不限於非全氟含氟橡膠或全氟含氟橡膠。

該非全氟含氟橡膠例如聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，PVDF)、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯-偏二氟乙烯共聚物、乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、氟矽橡膠(fluorinated silicone rubber)、氟-磷腈橡膠(fluoro-phosphazene rubber)等。

該全氟含氟橡膠例如全氟烷基乙烯基醚聚合物。該全氟烷基乙烯基醚聚合物例如全氟甲基乙烯基醚聚合物、全氟丙基乙烯基醚聚合物等。

該含氟彈性體的市售產品例如但不限於，日本大金工業公司的DAI-EL、索爾維集團的Tecnoflon ^®、艾杰旭股份有限公司的AFLAS ^®、3M公司的Dyneon ^®，或日本大金工業公司的DAI-EL ^®PERFLUOR等。

該含氟彈性體中的氟含量沒有特別限制，為使該成型品具有更佳的耐電漿性，較佳地，以該含氟彈性體的總量為100 wt%計，該含氟彈性體中的氟含量大於50 wt%。

該交聯劑的種類沒有特別限制，現有技術中任何用於使含氟彈性體進行交聯反應的交聯劑皆適用於本發明，該交聯劑例如但不限於過氧化物類交聯劑、三嗪類交聯劑、聚醇類交聯劑、聚胺類交聯劑、噁唑類交聯劑、咪唑類交聯劑或噻唑類交聯劑等。

該填料的平均粒徑範圍為20 nm至300 nm。該填料的種類沒有特別限制，只要該填料的平均粒徑在上述範圍即能使由該含氟彈性體組成物所形成的該成型品具有較佳的耐電漿性。為使該成型品具有更佳的耐電漿性，較佳地，該填料是選自於由氟化釔、氧化釔及氟氧化釔所組成的群組中至少一者。

為使該成型品具有更佳的耐電漿性、較佳的壓縮永久變形率，較佳地，以該聚合物組分的總量為100重量份計，該填料的含量範圍為1至50重量份；更佳地，該填料的含量範圍為5至30重量份；最佳地，該填料的含量範圍為5至20重量份。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，所述實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

實施例1

將100重量份且包括含氟彈性體(種類為全氟含氟橡膠，氟含量為72 wt%)及交聯劑的聚合物組分(購自於DAIKIN)，與15重量份的填料(種類為YF ₃，平均粒徑為300 nm)混合，得到含氟彈性體組成物。接著，將該含氟彈性體組成物放入一模具後，以壓力為100 kg/cm ²，溫度為180°C的條件下進行加壓20分鐘，以進行第一階段的交聯反應，之後，再於溫度為290°C的條件下進行18小時的第二階段的交聯反應，得到一成型品(為尺寸AS214的O形環)。

比較例1

比較例1是以與實施例1類似的方法得到該含氟彈性體組成物及成型品，差別在於如下表1所示，改變該填料的平均粒徑。

[評價項目]

1. 耐電漿性(Plasma Resistance)

取三個實施例1的成型品分別置於一電子天平量測重量。接著，將該等成型品分別置於一感應耦合電漿蝕刻設備的腔體中進行電漿照射處理，該電漿照射處理所使用的電漿種類為O ₂，流量設定為16 sccm，功率設定為400 W，壓力設定為20 mtorr，電漿照射時間為60分。最後，分別量測經電漿照射處理後的該等成型品的重量後，計算每一個成型品在電漿照射處理前與電漿照射處理後的重量變化率，並計算該等成型品的重量變化率的平均值(單位：%)。比較例1是依據相同的方式得到成型品的重量變化率的平均值。成型品的重量變化率越低，代表該成型品的耐電漿性越好。

2. 壓縮永久變形率(Compression Set)

依據ASTM D395-03(年份為2003)的測試方法B，將實施例1的成型品於200°C下壓縮70小時後，量測該成型品的壓縮永久變形率(單位：%)。比較例1是依據相同的方式得到成型品的壓縮永久變形率。成型品的壓縮永久變形率越低，代表成型品的耐熱性越好。

表1

	實施例	比較例
1	1
含氟彈性體	種類	全氟含氟橡膠	全氟含氟橡膠
氟含量(wt%)	72	72
含量 (重量份)	100	100
填料	YF 3	含量 (重量份)	15	15
平均粒徑(nm)	300	1500
性質評價	重量變化率(%)	1.01	2.63
壓縮永久變形率(%)	15	22

參閱表1，實施例1透過將該填料的粒徑範圍控制在20 nm至300 nm間，使以該含氟彈性體組成物交聯而成的該成型品不僅具有較低的重量變化率(即耐電漿性較佳)，並還具有較低的壓縮永久變形率(即耐熱性較佳)。

而比較例1由於未將填料的粒徑範圍控制在20 nm至300 nm間，致使該成型品的重量變化率較大(即耐電漿性較差)，且壓縮永久變形率較高(即耐熱性較差)。

綜上所述，本發明含氟彈性體組成物透過將該填料的平均粒徑範圍控制在20 nm至300 nm間，使得該成型品在經電漿照射處理後的重量變化率小，說明該成型品具有較佳的耐電漿性而使該成型品的表面不易產生微粒子，此外，該成型品更具有較低的壓縮永久變形率，說明該成型品具有較佳的耐熱性，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims (5)

1. 一種含氟彈性體組成物，包含： 聚合物組分，包括含氟彈性體及交聯劑；及 填料，該填料的平均粒徑範圍為20 nm至300 nm。
2. 如請求項1所述的含氟彈性體組成物，其中，該填料是選自於由氟化釔、氧化釔及氟氧化釔所組成的群組中至少一者。
3. 如請求項1或2所述的含氟彈性體組成物，其中，以該聚合物組分的總量為100重量份計，該填料的含量範圍為1至50重量份。
4. 如請求項1所述的含氟彈性體組成物，其中，以該含氟彈性體的總量為100 wt%計，該含氟彈性體中的氟含量大於50 wt%。
5. 一種成型品，是由如請求項1至4中任一項所述的含氟彈性體組成物經交聯所形成。